磁场及其描述

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1、磁场及其描述一、考点聚焦1 电流的磁场 I2. 磁感应强度.磁感线.地磁场II3磁性材料分子电流假说 I二、知识扫描1. 磁场是磁体、运动电荷（或电流）在周围空间产生的一种物质.磁体与磁体、电流与磁 体、电流与电流之间都通过磁场发生相互作用.在磁场中任一点，小磁针静止时N极所指 的方向为该点磁场方向.2. 磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用.1. 磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.磁铁能吸引铁 、 钴_、 镍等金属.3. 磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，其疏密表示磁场的强弱，磁感线上每 一点的切线方向，都与该点的磁场方向相同.在磁体和

2、通电螺线管外部，磁感线从N极至S 极，在它们内部，磁感线从S极至N极，形成封闭曲线.磁感线在空间不相交。4. 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量.单位：特斯拉（T）.5. 安培定则：对直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向是磁感线方向：对环形电流 和通电螺线管，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部磁感线方向.6. 通电导线的周围存在磁场是由丹麦物理学家奥斯特发现的.三、好题精析例1 如图图11.1-1所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右，试判断电源的正负极。ab图 11.1-1分析和解答：小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以在螺线管内部磁感线由a-b，根

3、据安培 定则可判断电流由电源的c端流出，由d端流入。故c端为正极，d端为负极。点评：不要错误认为螺线管b端吸引小磁针的N极就相当于条形磁铁的南极，关键要搞 清楚螺线管内、外部磁感线分布。例2关于磁感强度B,下列说法中正确的是A. 磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B. 磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C. 在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D. 在磁场中磁感线越密集的地方，磁感强度越大B = FIL 计算，但与解析 磁感强度是磁场本身属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由 试探电流元的F、I、L的情况无关；B的方向规定为小磁

4、针N极受磁场力的方向，与放在但电流元受磁场力却为零；据磁感强度大小即磁通密度可知，在磁场中磁感线越密该处电流元受力方向并不一致；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽磁感强度不为零，集的地方，磁感强度越大由以上分析可知，正确选项为 D点评 磁场的磁感强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检 验电荷无关一样，是场的本身属性类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电容、电势差 等，凡是用比值定义的物理量都和定义式中的物理量无必然关系例 3 如图 11.1-2 所示，图（甲）（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图其中（乙） 图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成

5、的给它们按图示方向通以电 流试画出磁感线的分布情况示意图解析画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则：电流的磁场方向，由右手（甲）（乙）图 11.1-2螺旋定则（安培定则）决定；磁感线是闭合曲线； 磁感强度大的地方磁感线密，磁感强度小的地方， 磁感线疏（甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在 于环形螺线管的空腔中，磁感线都是圆形；根据右手 螺旋定则，磁感线方向是顺时针方向如图中的虚线 所示（乙）图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而 成左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的；右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是闭合曲线，两 个半圆环形螺线管磁场的磁感线

6、在环顶相遇都转弯竖直向下，各自闭合，环面中间部分的磁 场方向向下点评 磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方向是顺时针的图（乙）中要 注意导线的绕向由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同，应先判断环内磁感线的方向，然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状例4 如图图11.1-3所示，若一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上某点A的磁场方应该是A. 沿x轴的正向B. 沿x轴的负向C. 沿z轴的正向D. 沿z轴的负向分析和解答：电子沿 y 轴正方向移动，相当于电流方向沿 y 轴负方向，根据安培定则可判断在 z 轴上的A点的磁场方向应该沿x轴负方向。故选Bo点评：合理建立空间概念，运用安培

7、定则判断，注意带负电的体运动方向与电流方向间 的关系。例 5 在全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器控制其动作的当洗衣机进行排水和脱水铁芯1线腸图 11.1-4工序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2 动 作，牵引排水阀的活塞，排除污水牵引电磁铁的 结构如图 11.1-4所示以下说法正确的是A. 若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负, 则铁芯2中A端为N极，B端为S极B. 若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负, 则铁芯2中A端为S极，B端为N极C. 若a、b处输入交变电流，铁芯2不能吸入 线圈中D. 若a、b处输入交变电流，铁芯2能吸入线 圈中解析 在磁场中的任一点，小磁针北极（N极）受

8、力的方向，即小磁针静止时北极所指的方 向，就是那一点的磁场方向.N极周围的磁感线是向外发散的，若将另一个N极放入它的 场中，受力与磁感线方向相同，必远离第一个N极而被排斥.若将一个S极放入它的场中， 受力与磁感线方向相反，必靠近N极而被吸引.在上述全自动洗衣机排水阀问题中，线圈a、 b间通以直流电，a为正，b为负时线圈的左端为N极，铁芯在图示位置被磁化，A端为S 极，B端为N极，S极处于螺线管内部，而管内部的磁感应线方向水平向左（磁场方向水平 向左），铁芯A端S极受力方向则为水平向右，当然管外磁感应线方向也水平向左（整体而 言），铁芯B端N极受力为水平向左，但是因管内部磁感应线较管外更密集（磁

9、场更强）， 水平向右的作用力更大，结果铁芯所的合力水平向右，铁芯要被吸入线圈中，如不考虑其他 因素的影响（如复位弹簧的弹力的影响），铁芯 N、 S 两极受力平衡.断电后，铁芯在复位 弹簧作用下回到原位置（图中未画弹簧）.因此，A错，B对.当 a、 b 处输入交变电流时，仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总 是与线圈要发生相吸的作用.因此，C错，D对.由以上分析可知，正确选项为BD.点评 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于螺线管外部磁场，不适用于其内 部，磁极在螺线管内部的受力要根据N极受力与磁场同向，S极受力与磁场反向”来判断.四、变式迁移1把一根水平放置的导线沿东西

10、方向垂直放在小磁针的上方，当给导线通以由东向西的电流时,磁针将（）A. 偏转90B.偏转180 C.偏转360D.不发生偏转2. 如图11.1-5所示，两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流.在纸面上距A、C 等远处有一点 P 若 P 点磁感应强度的方向水平向左，则导线 A 、C 中的电流方向是如下哪 种说法？A. A中向纸里，C中向纸外CA、C 中均向纸外B. A中向纸外，C中向纸里D. A、C 中均向纸里图 11.1-5五、能力突破1.关于磁场和磁感线的下列说法中，正确的是A. 磁极对磁极、电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发生的B. 磁感线总是从磁体北极出发，到磁体南极

11、终止C. 磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向D. 磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向2 .磁场中某区域的磁感线如图11.1-6所示.则A. a、b两处磁感强度大小不等，B VB,abB. a、b两处磁感强度大小不等，B BuabC. 同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大D. 同一小段通电导线放在a处时受力可能比b处时小3. 下列说法中正确的是A. 通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B. 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C. 放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关4.

12、 十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流.安培考虑到地球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 由绕地球的环行电流引起的，则该假设中的电流方向是A. 由西向东垂直磁子午线B. 由东向西垂直磁子午线C. 由南向北沿磁子午线方向D. 由赤道向两极沿磁子午线方向5.两导线互相垂直且互相绝缘，两导线中电流强度大小相等，方向如图图11.1-7所示，则a、b、c、d四个区域中, 磁场较强的两个区域是A.区域a和bB.区域b和d图 11.1-7C.区域a和dD.区域b和c6.如图图 11.1-8所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁 针

13、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.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7. 磁感强度的单位是特斯拉(T), 1T相当A. lkg/A s2B. lkg m/A s2C. lkg m2/s2D. lkg m2/A s28. 按要求完成下列各图(如图 ll.l-9)(1) 根据图(a)中小磁针静止时指向，标出电源 极性.(2) 根据图(b)中蹄形磁铁通电后的磁感线方 向，画出线圈绕法.(3) 要求两线圈通电后互相吸引，画出图 (c) 中导线的连接方法.图 11. 1-8(4) 根据图(d)中合上电键S后小磁针A向右摆动的现象

14、，画出小磁针B的转动方向.9. 磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能B2量密度，其值为亍，式中B是磁感应强度，卩是磁导率,2卩在空气中卩为一已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条图111-10形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉 开一段微小距离Al，并测出拉力F如图11.1-10所示，因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为10. 根据下列材料：碳钢、坡莫合金、软铁、铜、铝、铁氧体、陶瓷.制作条形磁棒时应选用；制作小量程电流表中蹄形磁铁应选用；制作打点计时器内振动片应选用；制作电磁铁铁芯应选用