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1、1中职物理学生自主分层学习导学案第四单元 电场与磁场（下）江苏省如东职业高级中学中职物理动态分层教学有效化研究课题组20122013 学年度第 一 学期2第 3 节磁场 磁感应强度课前自主学习任务单基础层次（A 层次）一、学习目标1、了解磁场的概念、磁感线的概念；2、了解电流的磁场。3、掌握安培定则4、理解磁感应强度、磁通量的概念5、了解匀强磁场二、学习过程：任务 1： 磁场1、磁的基本知识（1）磁体两端总是同时存在两种不同的磁极电荷有“+” “”电荷之分，磁极有“N”极（即北极） 、 “S”极（即南极）之分注意：电荷的“+” “”可单独存在，而“N” “S”不可单独存在。（2）同名磁极互相_
2、，异名磁极互相_。2、磁场的概念存在于_，叫做磁场。和两个电荷之间的相互作用一样，磁极之间的相互作用也是通过_发生的。3、磁场的方向和电场一样，磁场也存在方向。物理学规定，在磁场中的任何一点，可以自由转动的小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向。如图所示，在磁铁的 N 极周围，磁场的方向总是背离磁极的；在磁铁的 S 极周围，磁场的方向总是指向磁极的。任务 2： 磁感线和电场一样，磁场有强弱和方向，但又是看不见、摸不着的。如何直观地描述磁场？和电场线类似，我们可以用磁感线来描述。31、磁感线的概念为了描述磁场的强弱和方向，我们可以在磁场中画出一系列带箭头的曲线，使这些曲线上任一点跟箭头方
3、向一致的切线方向都和该点的磁场方向相同，这样的曲线就叫做磁感应线，简称磁感线。2、常见磁体的磁感应线的画法刚才我们讲过，在 N 极周围，磁场方向为远离磁极方向的，在 S 极周围，磁场的方向是指向磁极方向的。所以，在磁铁外部，磁感应线总是从 N 极出发，进入 S 极的。而在磁铁的内部，正好相反，是从 S 到 N。这样每根磁感线都是一条闭合曲线。常见的条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线，见书 P126 图 531（通过刚才的分析，我们很容易总结出，磁感应线的一些特点）3、磁感线的特点（1）在磁体外部，磁感线是从 N 极指向 S 极；在磁体内部，磁感线是从 S 极指向 N 极；（2）磁感线是不相交的闭合曲线
4、（电场线不闭合）（3）磁场强的地方磁感线密，磁场弱的地方磁感线疏。比如：把铁块放在磁场中，铁块越靠近磁极受的力越大，表明磁场越强，而越靠近磁极处，磁感应线越密。思考题：1、地球表面的磁感线方向如何？地磁 N 极在什么地方？2、磁铁的哪儿的磁场最强？内部，其次是两极。任务 3： 电流的磁场4谈到“电流的磁场”我们必须记住两们科学家的名字，一是丹麦的奥斯特，二是法国的安培。在这之前，人们虽然早就认识了电现象和磁现象，但却把它们看成是两个互相独立的自然现象，直到奥斯特的发现，才使人们认识电和磁之间的联系。下面我们来一起了解一下，奥斯特当年是怎样发现电流周围能产生磁场的。请同学们把书翻到 128 页，
5、我们一起来看“物理趣事，奥斯特实验”（注意，实验时导线最好是南北方向）奥斯特实验的意义：1、表明了不仅是磁体能产生磁场，电流也能产生磁场。现在，电磁铁已经被广泛应用到工农业生产中。比如，125 页的引言中的例子。2、揭示了电与磁之间的密切联系，并逐步形成一个新的学科电磁学。这种电流能产生磁场的现象，叫做电流的磁效应。（提问：磁场产生电流的现象叫什么？电磁感应）任务 4： 安培定则（又叫“右手螺旋定则” ）1、直线电流磁感线方向的判定。 （P129 图 536、图 537）用右手握住直导线，让大拇指指向电流方向，四指弯曲，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的绕行方向。在这里介绍一下电流和磁场方向的
6、空间画法。电流也好，磁场也好，沿平面的方向我们都可以画出来。如果方向跟平面垂直怎么画？这里我给大家介绍一种方法。对于磁场，垂直于平面出来的用“点”表示，进去的用“叉”表示对于电流，在“点”或“叉”的外面加上一个“圆圈”2、环形电流磁感线方向的判定。 （P129 图 538）使右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的磁感线的方向。53、通电螺线管的磁场（P130 图 539、图 540）用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，那么，伸直的大拇指所指的一端就是通电螺线管的 N 极。任务 5： 磁感应强度1、安培力如图，将通电导线垂直放入匀强磁场中，
7、导线要受到磁场力的作用。磁场对电流的作用力叫做安培力。安培力大小跟什么有关呢？（注意：导线始终跟磁场垂直）（1）保持导线中电流不变，改变磁场中导线的长度：安培力跟长度成正比。（2）保持磁场中导线长度不变，改变导线中的电流：安培力跟电流成正比。实验表明，安培力 F 的大小会随 I、L 的变化而变化，但 F / IL 的比值保持不变，比值大小反映了磁场的强弱。2、磁感强度在磁场中_磁场方向的通电导线所受的_与_和_乘积的比值叫和通电导线所在处的磁感强度。 用符号_表示。其公式是_。磁感强度的单位是_，用字母_表示。由公式可知： 1/.TNAm常见磁场的磁感强度的大小为：一般永久磁铁：B0.0011
8、T；在电机或变压器铁芯中：B0.81.4T；地面附近地磁场：B5 510T可见 T 是一个比较大的单位。磁感强度是矢量，它的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线与箭头一致的切线方向。特别提醒：（1）必须是 I 跟磁场垂直时，（2）这是比值定义法，B 与 F、I、L 无关，是磁场本身的性质决定的。6（与电场的电场强度类似）任务 6：匀强磁场1、匀强磁场的定义如果在磁场中的某一区域，各点的_均相同, 那么我们就把这个区域的磁场叫做匀强磁场。2、模型（1）通电螺线管内部的磁场（除两端外）（2）两块靠得很近的异名磁极间的磁场（除边缘外）3、匀强磁场磁感线的特点（1）疏密均匀（因为大小相等）（2）
9、互相平行、方向一致（因为方向相同）任务 7：磁通量1. 定义 穿过某一面积的磁感应线条数，叫做穿过该面积的磁通量。用字母 表示。2、公式因为磁感线是人为的画的，可以画得疏一些，也可以画得密一些，这样给计算磁通量（穿过某一面积的磁感应条件）带来一定的麻烦。因此，物理学中规定：穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感应线条数跟那里的磁感强度的数值相等。（强调平面一定要跟磁场垂直）比如：磁场中某处的磁感强度为 B5T，即表示穿过垂直于磁场方向的 面积的磁感线的21m条数为 5 条。现有一线框，它的面积为 0.4 平方米，垂直于磁场方向放在磁场中，则穿过线框的磁感线的BS7条数是多少？（1）当线圈平面跟磁场
10、垂直时（即 B 与 S 垂直） ，计算磁通量的公式为： BS（2）当线圈平面跟磁场平行时（即 B 与 S 平行）没有一根磁感线穿过线框，所以 0（3）当线圈平面与磁场即不平行又不垂直时，磁通量介于两者之间综上所述，穿过某一线框的磁通量，不光与磁场强度有关，与线的面积有关，还与线框平面与磁场的夹角有关。3、单位：磁通量的单位为“韦伯” ，简称“韦” ，用 Wb 表示。4、磁通密度由公式 BS 得BS此公式的物理意义是：磁感应强度等于垂直于磁场方向的单位面积上的磁通量，因此我们把磁感应强度又称为“磁通密度” 。FIlS由公式可知 21NWbTAm8例 题：P128 例三、检测反馈1、人们规定，在磁
11、场中的任何一点，小磁针 极受力的方向就是该点的磁场方向。2、地磁 N 极在地球地理_极。3、_实验不仅使人们发现了电流的磁效应，还揭示了电与磁之间的密切联系。4、判断下列各图中通电导线的电流方向。（1） （2）（3）5、把长 10cm 的直导线放入匀强磁场中，它与磁场的方向垂直。如果导线中通过的电流强度是 3.0A，它受到的作用力为 ，该磁场的磁感强度是多大？31.50N6、下面关于磁场中某点的磁感应强度的说法中，正确的是（ ）A.磁感应强度与通电导线受到的安培力成正比；B.磁感应强度与通电导线中的电流成反比；C.磁感应强度与通电导线的长度成反比；D.磁感应强度与通电导线受到的安培力、电流以及
12、导线的长度都无关。7、面积是 0.5m2 的导线环处于磁感应强度是 2.510-2T 的匀强磁场中，环面与磁场垂直，穿过导线环的磁通量是 Wb.8、某小型变压器铁心内的磁感应强度为 0.6T,则穿过横截面积为 2cm2的磁通量是N S通电后 N 进，S 出SN通电后，S 出，N 进N S通电后 N 极指向螺线管9_Wb。应用层次（B 层次）一、学习目标 （在 A 层次的基础上增加）1、了解安培定则的研究过程。二、学习过程：任务 1： 安培定则的研究过程。奥斯特是于 1820 年 4 月首次发现电流的磁效应，花了 3 个月的时间实验研究，于 1820 年 7月 21 日发表了题为关于磁针上的电流
13、碰撞的实验的论文，并于 1820 年 9 月 4 日，在巴黎科学学会上发布。他当时只说明了电流周围存在磁场，但并没有研究磁场的方向。安培当年也参加了巴黎科学学会，听后深受启发，第二天就开始进行紧张的研究工作，仅仅花了 14 天的时间，于 9 月 18 日发表了一篇论文，阐明了自己对电流的磁场方向的研究成果。这就是著名的安培定则，又叫做右手螺旋定则。1、直线电流的磁场安培首先研究的是通电直导线，发现电流方向不同，磁场的方向也不同。（如上图）进一步研究发现，其磁场是磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆。（P129 图 537）其方向判断方法是：用右手握住直导线，让大姆指指向电流方向，四指弯曲，则
14、弯曲的四指所指的方向就是磁感线的绕行方向。（刚才讲的是直线电流的磁场，如果我把导线弯成环状，其磁场方向又向哪儿呢？下面我们讨论第二种情形）102、环形电流的磁场首先把环形导线看成一小段一小段的直线导线做做看，环形导线所产生的磁场方向如何？（内部的都是向里的，外部的都是向外的）换一种手势更为方便使右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大姆指所指的方向就是环形导线中心轴线上的磁感线的方向。强调：是环内的方向，环外正好相反。（刚才是将导线弯成一个环，如果弯成多个环，磁场又如何呢？下面讲第三种情形）3、通电螺丝管的磁场通电螺线管实际上是环形电流的特殊形式，只不过由许多环形电流叠加而成，因此，其
15、手法和环形电流差不多。用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，那么，伸直的大拇指所指的一端就是通电螺线管的 N 极。通电螺线管外的磁感线是由 N 极指向 S 极，在管内则是由 S 极指向 N 极，形成闭合曲线。根据磁感线的分布，可知，管内的磁场最强。三、检测反馈1、关于磁感应线下列说法正确的是： （ ）A.磁场是客观存在的，感应线也是客观存在的；B.磁感应线和电场线一样，都是既不相交、也不闭合的曲线；C.磁感应线上某一点的切线方向，表示该点的磁场方向；D.在磁铁的外部，磁感应线都是从 N 极出发，进入 S 极。2、电流周围能产生磁场叫做电流的_；利用磁场产生电流叫做_。3、如图所示，在铁芯中绕线后，通入如图所示的电流，在铁芯两端产生如图所示的磁场。请在图中画出导线的绕向。114、 （判断）（1）通电螺线管内部和外部磁感应线的方向相同。（2）通电螺线管内部的磁感应线比其外部的磁感应线密，可知螺线管内部的
