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1、物 理选修选修3-1 人教版人教版第三章磁场磁场3几种常见的磁场几种常见的磁场理解磁感理解磁感线的概念，能的概念，能较熟熟练地画出各种情况下的磁感地画出各种情况下的磁感线分布分布图。掌握安培定掌握安培定则，能熟，能熟练地用安培定地用安培定则对电流周流周围的磁的磁场分布作出判分布作出判断。断。了解安培分子了解安培分子电流假流假说的内容，并能用来解的内容，并能用来解释铁棒被磁化和磁体退棒被磁化和磁体退磁等磁等现象。象。知道什么是匀知道什么是匀强强磁磁场；知道匀；知道匀强强磁磁场的磁感的磁感线是分布均匀的平行直是分布均匀的平行直线。知道磁通量的定知道磁通量的定义，知道公式，知道公式BS的适用条件，会
2、用的适用条件，会用这一公式一公式进行行简单计算。算。1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课时时作作业业课课 前前 预预 习习1定义定义如如果果磁磁场场中中画画出出一一些些曲曲线线，使使曲曲线线上上每每一一点点的的切切线线方方向向都都跟跟这这点点的的_的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。2特点特点(1)磁感线是闭合曲线。磁感线是闭合曲线。(2)磁磁 感感 线线 的的 疏疏 密密 程程 度度 表表 示示 磁磁 场场 _， 磁磁 场场 强强 的的 地地 方方 磁磁 感感_，磁场弱的地方磁感，磁场弱的地方磁
3、感_。磁感线磁感线磁感应强度磁感应强度强弱强弱线密线密线疏线疏1通电直导线周围磁场通电直导线周围磁场用用右右手手握握住住导导线线，让让伸伸直直的的大大拇拇指指所所指指的的方方向向跟跟_的的方方向向一一致致，那么，那么，_所指的方向就是磁感线的环绕方向。所指的方向就是磁感线的环绕方向。(如图如图)安培定则安培定则用来确定通电导线周围磁场方向用来确定通电导线周围磁场方向电流电流弯曲的四指弯曲的四指2环形电流产生的磁场环形电流产生的磁场让让右右手手弯弯曲曲的的四四指指和和_的的方方向向一一致致，那那么么，伸伸直直的的大大拇拇指指所所指指的方向就是的方向就是_的磁感线的方向。的磁感线的方向。(如图如图
4、)环形电流环形电流环形导线中心轴线上环形导线中心轴线上3通电螺线管产生的磁场通电螺线管产生的磁场用用右右手手握握住住螺螺线线管管，让让弯弯曲曲的的四四指指所所指指的的方方向向跟跟_的的方方向向一一致致，大大拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是_的的方方向向。因因通通电电螺螺线线管管产产生生的的磁磁场场类类似似于于条条形形磁磁铁铁，所所以以大大拇拇指指所所指指的的方方向向也也可可以以说说成成通通电电螺螺线线管管磁磁场场的的_。(如图如图)电流电流螺线管内部磁感线螺线管内部磁感线北极北极(N极极)1安培分子电流假说的内容安培分子电流假说的内容安安培培认认为为，在在原原子子、分分子子等等物物质质微微
5、粒粒的的内内部部存存在在着着一一种种_分分子子电电流流，分分子子电电流流使使每每个个物物质质微微粒粒都都成成为为_，分分子子的的两两侧侧相相当当于于两两个磁极个磁极(见图见图)2安培假说对有关磁现象的解释安培假说对有关磁现象的解释磁化现象磁化现象磁体的退磁磁体的退磁磁磁现现象象的的电电本本质质磁磁铁铁的的磁磁场场和和电电流流的的磁磁场场_，都都是是由由电电荷荷的的_产生的。产生的。安培分子电流假说安培分子电流假说环形电流环形电流微小的磁体微小的磁体一样一样运动运动1定义定义磁感应强度的磁感应强度的_、_处处相同的磁场。处处相同的磁场。2磁感线特点磁感线特点匀强磁场的磁感线是一些匀强磁场的磁感线
6、是一些_直线。直线。匀强磁场匀强磁场大小大小方向方向间隔相同的平行间隔相同的平行1定义定义匀匀强强磁磁场场磁磁感感应应强强度度B和和与与磁磁场场方方向向_的的平平面面面面积积S的的乘乘积积，即即_。2单位单位_，简称韦，符号，简称韦，符号_，1_1Tm2。磁通量磁通量垂直垂直BS韦伯韦伯WbWb磁通密度磁通密度标标判一判判一判(1)用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布，所以磁感线是客观存在的。用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布，所以磁感线是客观存在的。()(2)磁感线所指的方向就是磁场的磁感应强度方向。磁感线所指的方向就是磁场的磁感应强度方向。()(3)磁体的磁场和电流的磁场本质是一样的。磁体的
7、磁场和电流的磁场本质是一样的。()(4)磁感应强度的单位是磁感应强度的单位是T，也可以是，也可以是Wb/m2。()(5)某平面与磁场平行时，通过它的磁通量为零。某平面与磁场平行时，通过它的磁通量为零。()(6)磁通量是矢量，其正、负表示磁通量的方向。磁通量是矢量，其正、负表示磁通量的方向。()选一选选一选下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是()C 解解析析：根根据据在在磁磁体体外外部部同同名名磁磁极极相相互互排排斥斥可可知知选选项项A错错；应应用用安安培培定定则则可可知知环环形形电电流流中中心心线线上上的的磁磁场场方方向向由由右右向向左左，小
8、小磁磁针针N极极受受到到的的磁磁场场力力向向左左，选选项项B错错；根根据据安安培培定定则则可可知知通通电电螺螺线线管管内内部部磁磁场场向向右右，内内部部小小磁磁针针N极极受受到到的的磁磁场场力力向向右右，选选项项C对对；根根据据安安培培定定则则可可知知通通电电直直导导线线右右边边磁磁场场向向里里，小小磁磁针针N极极应应向向里，选项里，选项D错。错。想一想想一想磁磁场场是是一一种种特特殊殊的的物物质质，不不能能为为人人们们所所看看见见，英英国国科科学学家家法法拉拉第第在在对对磁磁场场的的描描述述方方面面表表现现出出很很强强的的想想像像力力，为为了了“看看见见”磁磁场场，法法拉拉第第在在纸纸板板上
9、上均均匀匀洒洒满满细细小小的的铁铁屑屑，在在其其下下放放置置磁磁铁铁，然然后后轻轻敲敲纸纸板板，磁磁化化后后的的铁铁屑屑在在磁磁力力的的作作用用下就清清楚楚地呈现出下就清清楚楚地呈现出“磁感线磁感线”来。来。请思考：没有磁感线的地方，磁感应强度就为零吗？请思考：没有磁感线的地方，磁感应强度就为零吗？解解析析：不不为为零零。磁磁感感线线是是为为了了形形象象地地描描述述磁磁场场而而假假想想的的曲曲线线。用用磁磁感感线线描描述述磁磁场场时时，磁磁感感线线稀稀疏疏的的地地方方磁磁感感应应强强度度小小，磁磁感感线线密密集集的的地地方方磁磁感感应应强强度度大大，但是磁场中没画磁感线的地方磁感应强度不一定为
10、零。但是磁场中没画磁感线的地方磁感应强度不一定为零。课课 内内 探探 究究图图甲甲表表示示条条形形磁磁铁铁的的磁磁感感线线的的分分布布情情况况，图图乙乙表表示示通通电电螺螺线线管管的的磁磁感感线线的的分布情况，观察两幅图，请思考：分布情况，观察两幅图，请思考：探究一对磁感线的认识与理解探究一对磁感线的认识与理解1从从图中中可可以以看看出出，通通电螺螺线管管的的磁磁感感线是是闭合合的的，而而条条形形磁磁铁的的磁感磁感线不不闭合，合，这种判断种判断对吗？提示：提示：不管是磁铁的磁场，还是电流的磁场，磁感线都是闭合的。不管是磁铁的磁场，还是电流的磁场，磁感线都是闭合的。1磁感线的特点磁感线的特点(1
11、)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。(2)磁磁感感线线的的疏疏密密表表示示磁磁场场的的强强弱弱。磁磁感感线线在在某某点点的的切切线线方方向向表表示示磁磁场场的的方方向。向。(3)磁磁感感线线的的方方向向在在磁磁体体外外部部从从N极极指指向向S极极，磁磁体体内内部部从从S极极指指向向N极极。即即磁磁感线是闭合的曲线，它不相交，不相切，也不中断。感线是闭合的曲线，它不相交，不相切，也不中断。2磁感线与电场线的比较磁感线与电场线的比较两种两种线比比较内容内容磁感磁感线电场线不同点不同点闭合曲合曲线不不闭合，起始于正合，起始于正电荷或无限荷或无
12、限远，终止于止于负电荷或无限荷或无限远相相似似点点引入目的引入目的为形象描述形象描述场而引入的假想而引入的假想线，实际不存在不存在疏密疏密场的的强强弱弱切切线方向方向场的方向的方向是否相交是否相交不能相交不能相交(电场中无中无电荷空荷空间不相交不相交)特别提醒：特别提醒：(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。(2)若若多多个个磁磁体体或或电电流流的的磁磁场场在在空空间间某某区区域域叠叠加加，磁磁感感线线描描述述的的是是叠叠加加后后的的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。A
13、B 解解题题指指导导：用用磁磁感感线线可可以以形形象象地地描描述述磁磁场场的的强强弱弱和和方方向向，它它是是一一种种理理想想化化模模型型，并并不不是是真真实实存存在在的的。由由于于磁磁体体的的N极极和和S极极是是密密不不可可分分的的，所所以以磁磁感感线线总总是闭合的曲线。是闭合的曲线。解解析析：磁磁场场是是一一种种特特殊殊物物质质，磁磁极极、电电流流间间发发生生的的作作用用都都是是通通过过磁磁场场发发生生的的，选选项项A正正确确；磁磁感感线线是是为为了了形形象象地地描描述述磁磁场场而而假假想想的的线线，不不是是真真实实存存在在的的，选选项项D错错误误；磁磁感感线线的的切切线线方方向向表表示示磁
14、磁场场的的方方向向，磁磁感感线线的的疏疏密密表表示示磁磁场场的的强强弱弱，选选项项B正正确确；磁磁感感线线是是闭闭合合曲曲线线，在在磁磁体体外外部部由由N极极指指向向S极极，在在磁磁体体内内部部由由S极极指向指向N极，选项极，选项C错误。错误。对对点点训训练练1如如图图所所示示表表示示蹄蹄形形磁磁铁铁周周围围的的磁磁感感线线，磁磁场中有场中有a、b两点，下列说法正确的是两点，下列说法正确的是()Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，两处的磁感应强度的大小不等，BaBbBa、b两处的磁感应强度的大小不等，两处的磁感应强度的大小不等，BaB2，故，故12。探究三对磁通量的理解探究三对磁通量的理解31
15、磁通量的计算磁通量的计算(1)公式：公式：BS。适用条件：适用条件：匀强磁场；匀强磁场；磁感线与平面垂直。磁感线与平面垂直。(2)在在匀匀强强磁磁场场B中中，若若磁磁感感线线与与平平面面不不垂垂直直，公公式式BS中中的的S应应为为平平面面在在垂垂直于磁感线方向上的投影面积。直于磁感线方向上的投影面积。如果磁场如果磁场B不与我们研究的对象垂直，例如图中的不与我们研究的对象垂直，例如图中的S，则有，则有SScosBScos式中式中Scos即为面积即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积。有效面积。”2磁通量的正负磁通量的正负(1)磁磁通通量量是是
16、标标量量，但但有有正正负负，当当磁磁感感线线从从某某一一面面上上穿穿入入时时，磁磁通通量量为为正正值值，穿出时即为负值。穿出时即为负值。(2)若若磁磁感感线线沿沿相相反反方方向向穿穿过过同同一一平平面面，且且正正向向磁磁通通量量为为1，反反向向磁磁通通量量为为2，则穿过该平面的磁通量，则穿过该平面的磁通量12。3磁通量的变化量磁通量的变化量21(1)当当B不变，有效面积不变，有效面积S变化时，变化时，BS。(2)当当B变化，变化，S不变时，不变时，BS。(3)B和和S同时变化，则同时变化，则21，但，但BS。特特别别提提醒醒：(1)穿穿过过某某一一面面积积的的磁磁通通量量是是由由穿穿过过该该面
17、面的的磁磁感感线线条条数数的的多多少少决决定，与匝数无关。定，与匝数无关。(2)当当平平面面转转过过180时时，磁磁通通量量的的变变化化量量的的大大小小|21|2BS，而而不不是是0。C 解解题题指指导导：(1)磁磁通通量量是是标标量量，但但有有正正负负，其其正正、负负不不代代表表方方向向，仅仅代代表表磁磁感线的穿入或穿出。感线的穿入或穿出。(2)磁磁通通量量的的变变化化量量21，在在具具体体的的计计算算中中，一一定定要要注注意意1及及2的的正负问题。正负问题。解解析析：通通电电导导线线MN周周围围的的磁磁场场并并非非匀匀强强磁磁场场，靠靠近近MN处处的的磁磁场场强强些些，磁磁感感线线密密一一
18、些些，远远离离MN处处的的磁磁感感线线疏疏一一些些，当当线线框框在在位位置置时时，穿穿过过平平面面的的磁磁通通量量为为，当当线线框框平平移移到到位位置置时时，磁磁通通量量为为，则则磁磁通通量量的的变变化化量量为为1|。当当线线框框翻翻转转到到位位置置时时，磁磁感感线线相相当当于于从从“反反面面”穿穿过过平平面面，则则磁磁通通量量为为，则则磁磁通通量量的的变变化化量量是是2|，所以，所以12。对对点点训训练练3(多多选选)(2017四四川川遂遂宁宁射射洪洪中中学学摸摸底底)彼彼此此绝绝缘缘、相相互互交交叉叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是的两根通电直导线与闭合线圈
19、共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是()解解析析：根根据据安安培培定定则则判判定定电电流流I1、I2在在闭闭合合线线圈圈内内的的磁磁场场方方向向，可可知知选选项项A、D中的磁通量可能为零。中的磁通量可能为零。AD 素素 养养 提提 升升(1)分分清清“因因”和和“果果”：在在判判定定直直线线电电流流的的磁磁场场的的方方向向时时，拇拇指指指指“原原因因”电电流流方方向向；四四指指指指“结结果果”磁磁感感线线绕绕向向。在在判判定定环环形形电电流流的的磁磁场场方方向向时时，四四指指指指“原原因因”电电流流绕绕向向；拇拇指指指指“结结果果”环环内内沿沿中中心心轴轴线线的的磁磁感感线方向，即指线方向，
20、即指N极。极。(2)优优先先采采用用整整体体法法：一一个个任任意意形形状状的的电电流流(如如三三角角形形、矩矩形形等等)的的磁磁场场，从从整整体体效效果果上上可可等等效效为为环环形形电电流流的的磁磁场场，再再根根据据安安培培定定则则确确定定磁磁场场的的方方向向，即即磁磁感线的方向。感线的方向。安培定则的应用技巧安培定则的应用技巧(3)若若研研究究磁磁体体与与环环形形电电流流、通通电电螺螺线线管管的的相相互互作作用用力力，可可根根据据安安培培定定则则将将环环形形电电流流或或通通电电螺螺线线管管等等效效成成小小磁磁针针或或条条形形磁磁铁铁，如如图图所所示示，然然后后根根据据磁磁极极之之间的相互作用规律进行分析。间的相互作用规律进行分析。解解析析：小小磁磁针针A的的N极极向向右右运运动动，故故说说明明螺螺线线管管左左侧侧为为S极极，右右侧侧为为N极极，电电流流从从左左侧侧流流入入，则则电电源源的的左左侧侧为为电电源源的的正正极极；将将整整个个线线路路等等效效为为一一个个环环形形电电流流，其其电电流流方方向向沿沿逆逆时时针针，由由安安培培定定则则判判断断出出下下方方小小磁磁针针B处处的的磁磁场场方方向向向向外外，小小磁磁针针B的的N极指向为垂直纸面向外。极指向为垂直纸面向外。左左垂直纸面向外垂直纸面向外
