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1、电场线能使电场性质更直观,磁场中是也否能用这 样的线来表示呢?,第三章 磁场,3.3 几种常见的磁场,1. 知识与能力,理解磁感线的概念并能与小磁针的指向联系。 直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场及磁感线的描述。 理解安培分子电流的观念。 理解匀强磁场的概念,并能举出匀强电场的实例。 磁通量的计算。,2. 过程与方法,3.情感态度与价值观,通过轻敲细铁屑的方法比较直观的观测各种磁体、电流的磁感线。 通过改变平面与磁感线的角度,来计算磁通量。掌握计算方法。, 能够将小磁针的N极指向与磁感线联系在一起。通过磁感线的分布来表征磁场。 将电流和磁体联系,来比较磁感线的分布。,教学重点:,
2、教学难点:,磁感线 各种磁体电流的磁感线 匀强磁场及磁通量的计算,安培分子电流假说,一、磁感线,二、几种常见的磁场,三、安培分子电流假说,四、匀强磁场,五、磁通量,一、磁感线,我们知道,在磁场中的每一点,磁感应强度B都有一定的方向。,如果在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致,这样的曲线就叫做磁感线。利用磁感线可以形象的描述磁场。实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状。在磁场中放一块玻璃板,玻璃板上均匀的撒一层细铁屑,轻敲玻璃板,铁屑就会有规则的排列起来,模拟出磁感线的形状。在两极附近,磁场较强,磁感线较密。因此磁感线的疏密表示磁感应强度的大小。,铁屑有 规则的
3、 排列, 来模拟 磁感线 的方向,小磁针的方向为 磁感线的方向,小磁针N极指向与铁屑排列方向是一致的:,蹄形磁铁的磁场,条形磁铁的磁场,这是磁铁吸引下铁屑的排列:,磁感线的特点:磁感线都是从北极发出进入南极,经过磁体内部由南极通向北极,形成一条闭合曲线;任意两条磁感线永不相交。,二、几种常见的磁场,把小磁针放到通电直导线附近,根据磁针的指向,可以研究它周围磁场的分布。,安培定则:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。这个规律也叫右手螺旋定则。,直线电流的磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。,换
4、个角度,若改为俯视,电流的画法会发生改变:,环形电流的磁场也可以用小磁针来研究:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。这是另一种形式的安培定则。,环形电流其实就是只有一匝的通电螺线管,通电螺线管则是许多匝环形电流串联而成的。一次,通电螺线管的磁场就是这些环形电流的磁场的叠加。所以,环形电流的安培定则也可以用来判断通电螺线管的磁场。用手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,大拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。这也是一种形式的安培定则。从外部看,通电螺线管的磁场相当于一个条形磁铁的磁场,所以用安培定则时,拇指指向的就是它的
5、北极的方向。,与天然磁体的磁场相比,电流的磁场容易控制,因而在实际中由很多重要的应用。电磁起重机、电话、电动机、发电机,以及在自动控制中普遍应用的电磁继电器等,都离不开电流的磁场。,小资料,电磁继电器,三、安培分子电流假说,磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有什么关系呢?我们知道,通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场十分相似,法国学者安培由此受到启发,提出了著名的分子电流假说。,他认为,原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。,一条铁棒未被磁化时,内部分子电流时杂乱无章的,它们的磁场相互抵消,对外部显磁性,当棒
6、受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外显出较强的磁作用,形成磁极。磁体受到高温或猛烈的撞击时会失去磁性,这是因为激烈的热运动或震动使分子电流取向又变得杂乱无章了。,被磁化的铁屑会显现出该点磁场的方向:,四、匀强磁场,匀强磁场:磁感应强度、方向处处相同的磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。,距离很近的两个异名磁极之间的磁场,除边缘部分之外,可以认为是匀强磁场。相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场也是匀强磁场。,归纳,匀强磁场,通电螺线管内部的磁场也可看做匀强磁场,研究电磁现象时常常要讨论某一面积的磁场及它的变化,为此人们引入了一个
7、新的物理量磁通量。,五、磁通量,设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为S,我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,简称磁通。用字母表示磁通量,则=BS。,但是平面与磁感线不垂直呢?,设平面与磁场方向的夹角为,如图所示,那么将该平面在沿磁场方向投影,使投影的平面垂直于磁场方向。该投影平面的大小为Ssin,则磁通量为=BSsin.,假如平面与磁场不垂直:,提示,有时也会用平面的法向量与磁场的夹角来计算。,定义: 磁通量是穿过一个平面的磁感线条数,因为磁感线是矢量,有方向,因此在磁感线叠加的时候注意磁感线的方向。,单位: 韦伯,Wb,公式: =BS,归纳,一、磁感线,
8、二、几种常见的磁场,定义:在磁场中画出的一系列有向曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。特点:磁感线都是从北极出来进入南极,在磁体的内部由南极通向北极形成一条比荷曲线;任意来拿各条磁感线不相交。,条形磁铁的磁场、蹄形磁铁的磁场、相互作用的,三、安培分子电流假说,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着环形电流分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相等于两个磁极。在外界磁场作用下,分子电流的去向变得大致相同,物质被磁化;受到高温或猛烈撞击时分子电流变得杂乱无章磁体失去磁性。,磁极间的磁场、直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场。,四、匀强磁场,定义:磁场的
9、方向、强弱处处相同。 特点:匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。 实例:相距很近的两个异名磁极间的磁场同绕向、同电流流向的两个通电线圈,五、磁通量,磁通量实际是穿过某一平面的磁感线条数。 用公式 来计算。,1.下列说法正确的是( )。A.磁感线从磁体的N极出发,终止于磁体的S极;B.磁感线可以表示磁场的方向和强弱;C.磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场;D.放入通电螺线管内的小磁针,根据异名磁极相吸的原则,小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极。,BC,3.如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行的飞过磁针的上方时,磁针的S极向纸内偏转。这一带电粒子束可能是( )。A.向右飞行的正离子束 B.
10、向左飞行的正离子束;C.向右飞行的负离子束;D.向左飞行的负离子束。,BC,2.如图所示,在条形磁铁产生的磁场中,将一平面从上向下移动到与磁极面平行时,则平面内磁通量的变化情况为_。,由小变大再变小直到为零,4. 磁场中某处的磁感线如图所示,则( )。A.a、b两处的磁感应强度大小不等,BaBb;B.a、b两处的磁感应强度大小不等,BaBb;C.同一通电导线在a处受力一定比b处大;D.同一通电导线在a处受力一定比b处小。,B,5.十九世纪二十年代,以赛贝克(数学家)为代表的科学家已经认识到:温度差会引起电流。安培考虑到地球的自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,从而提出如下假设:地球磁场是绕
11、地球的环形电流引起的,则该假设中的电流方向是( )。由西向东垂直于子午线;由东向西垂直于子午线;由南向北沿子午线;由赤道向两极沿子午线方向;,6.如图所示,两根垂直纸面放置的直导线a和b,通有等值电流。在纸面上距离a、b等远有一点P,若P点合磁感应强度的方向指向ab连线扣上中点,则a、b中电流方向是( )。A.a中向纸里,b中向纸外;B.a中向纸外,b中向纸里;C.a、b中均向纸外;D.a、b中均向纸里;,A,(2007 上海)取两个完全相同的长直导线,用其中一根绕成如图所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为I的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度为B,若将另一根长导线对折后绕城如图所示的螺线管,并通以电流强度也为I的电流时,则在螺线管内中部的电流强度大小为( )。A.0 B.0.5B C.B D.2B,A,因为对折后螺线管顺时针产生的磁场与逆时针产生的磁场强度B的矢量和为零。故A正确。,点拨,1.答:电流方向由上向下。,2.答:小磁针N极的指向是垂直纸面向外,指向读者。,3.通电螺线管内部的磁感应强度比管口外的大,可根据磁感线越密处,磁感应强度越大来判断。,4.答:,