《2018-2019学年高中物理 第三章 磁场 第3节 几种常见的磁场课件 新人教版选修3-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 第三章 磁场 第3节 几种常见的磁场课件 新人教版选修3-1.ppt（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3 3节几种常见的磁场节几种常见的磁场【学习目标学习目标】 1. 1.知道磁感线以及几种常见的磁场知道磁感线以及几种常见的磁场( (条形、蹄形磁铁条形、蹄形磁铁, ,直线电直线电流、环形电流、通电螺线管流、环形电流、通电螺线管) )的磁感线分布的情况的磁感线分布的情况.2.2.会用安培定则判断直会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线方向线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线方向.3.3.了解安培分子电流假说了解安培分子电流假说, ,并能解释有关现象并能解释有关现象.4.4.理解匀强磁场的概念理解匀强磁场的概念.5.5.理解磁通量的概念并能进行理解磁通量的概念并能进行有关计算有
2、关计算. .基础知识基础知识核心要点核心要点学习效果学习效果核心素养核心素养基础知识基础知识 探究探究教材探究教材探究知识点一知识点一磁感线和几种常见的磁场磁感线和几种常见的磁场【问题导学问题导学】将多个小磁针放在条形磁铁周围将多个小磁针放在条形磁铁周围, ,小磁针的指向如图所示小磁针的指向如图所示. .答案答案: :(1)(1)小磁针北极的指向即磁场的方向小磁针北极的指向即磁场的方向, ,在在N,SN,S极附近的磁场比其他地方强极附近的磁场比其他地方强. .(2)(2)这条线可以表示磁场的方向这条线可以表示磁场的方向, ,称为磁感线称为磁感线. .(1)(1)小磁针的指向与磁场方向存在什么关
3、系小磁针的指向与磁场方向存在什么关系? ?由图可知由图可知, ,条形磁铁的条形磁铁的N,SN,S极附近的磁场极附近的磁场强弱有什么特点强弱有什么特点? ?(2)(2)沿着小磁针的指向画一条线沿着小磁针的指向画一条线, ,这条线能不能表示磁铁的磁场方向这条线能不能表示磁铁的磁场方向? ?这条线叫什么线这条线叫什么线? ?【知识梳理知识梳理】1.1.磁感线磁感线(1)(1)定义定义: :用来形象描述磁场的用来形象描述磁场的 曲线曲线. .(2)(2)特点特点:磁感线的磁感线的 表示磁场的强弱表示磁场的强弱. .磁感线上某点的磁感线上某点的 表示该点磁感应强度的方向表示该点磁感应强度的方向. .2.
4、2.几种常见电流的磁场几种常见电流的磁场电流的磁感线方向可以用安培定则判断电流的磁感线方向可以用安培定则判断. .各种电流的磁场磁感线判断方法各种电流的磁场磁感线判断方法如下如下: :(1)(1)直线电流直线电流: :右手握住导线右手握住导线, ,让伸直的拇指所指的方向与让伸直的拇指所指的方向与 一致一致, , 所指的方向就是磁感线环绕的方向所指的方向就是磁感线环绕的方向. .假想假想疏密程度疏密程度 切线方向切线方向 电流方向电流方向 弯曲的四指弯曲的四指 (2)(2)环形电流环形电流: :让右手弯曲的四指与让右手弯曲的四指与 一致一致, ,伸直的拇指伸直的拇指所指的方向就是所指的方向就是
5、的方向的方向. .(3)(3)通电螺线管通电螺线管: :右手握住螺线管右手握住螺线管, ,让弯曲的四指跟让弯曲的四指跟 一致一致, ,拇指所指的方向就是拇指所指的方向就是 的方向或者说拇指所指的就的方向或者说拇指所指的就是是 . .环形电流的方向环形电流的方向 环形导线轴线上磁感线环形导线轴线上磁感线 电流的方向电流的方向 螺线管内部的磁场螺线管内部的磁场 通电螺线管的北极通电螺线管的北极 匀强磁场和磁通量匀强磁场和磁通量知识点二知识点二【问题导学问题导学】(1)(1)教材第教材第8888页图页图3.3-73.3-7中中, ,在在N N极与极与S S极之间靠近极之间靠近N N极、极、S S极磁
6、体的位置磁感极磁体的位置磁感应强度大应强度大, ,还是离还是离N N极、极、S S极较远的位置磁感应强度大极较远的位置磁感应强度大? ?答案答案: :匀强磁场中空间上任何点的磁感应强度的大小、方向都相同匀强磁场中空间上任何点的磁感应强度的大小、方向都相同. .(2)(2)教材第教材第8888页图页图3.3-103.3-10为平面与为平面与B B不垂直的情况不垂直的情况, ,这时通过平面这时通过平面SS的磁的磁通量比通量比BSBS的值是大还是小的值是大还是小? ?答案答案: :图图3.3-103.3-10中通过平面中通过平面SS的磁通量的值比的磁通量的值比BSBS的值小的值小. .【知识梳理知识
7、梳理】1.1.匀强磁场匀强磁场(1)(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)(2)磁感线磁感线: :间隔相同的间隔相同的 . .2.2.磁通量磁通量(1)(1)定义定义: :在匀强磁场中在匀强磁场中, ,磁感应强度磁感应强度B B和与磁场方向垂直的平面面积和与磁场方向垂直的平面面积S S的的乘积乘积, ,叫做穿过这个面积的磁通量叫做穿过这个面积的磁通量, ,简称磁通简称磁通. .(2)(2)定义式定义式:=:= . .(3)(3)单位单位: : , ,简称韦简称韦, ,符号是符号是Wb.1 Wb=1 TmWb.1 Wb=1 Tm2 2. .(4
8、)(4)矢标性矢标性: :磁通量是磁通量是 量量. .强弱强弱方向方向平行直线平行直线 BSBS韦伯韦伯标标(5)(5)磁通密度磁通密度: :即磁感应强度即磁感应强度,B= ,B= ,表示穿过表示穿过 的磁通量的磁通量. .单位面积单位面积 思考判断思考判断1.1.没有磁感线的地方就没有磁场没有磁感线的地方就没有磁场.(.( ) )2.2.用细铁屑可以模拟磁感线的形状用细铁屑可以模拟磁感线的形状, ,所以磁感线是真实存在的所以磁感线是真实存在的.(.( ) )3.3.线圈在匀强磁场中转过线圈在匀强磁场中转过180,180,磁通量的变化量为磁通量的变化量为0.(0.( ) )4.4.一切磁现象都
9、起源于电流或运动电荷一切磁现象都起源于电流或运动电荷, ,一切磁作用都是电流或运动电荷一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场发生的之间通过磁场发生的.(.( ) )5.5.一个物体是否对外显磁性一个物体是否对外显磁性, ,取决于物体内部分子电流的取向取决于物体内部分子电流的取向.(.( ) )6.6.大小恒定的匀强磁场中大小恒定的匀强磁场中, ,平面面积越大平面面积越大, ,穿过平面的磁通量一定越大穿过平面的磁通量一定越大.(.( ) )核心要点核心要点 突破突破要点一要点一安培定则的理解和应用安培定则的理解和应用三种电流磁场磁感线的分布三种电流磁场磁感线的分布安培定则安培定则立体图立体图横
10、截面图横截面图纵截面图纵截面图直线电流直线电流磁感线是以导线上任意点为磁感线是以导线上任意点为 , , 圆心的多组同心圆圆心的多组同心圆越向外越稀疏越向外越稀疏, ,磁场越弱磁场越弱 环形电流环形电流内部磁场比环外强内部磁场比环外强, ,磁感线越向外越稀疏磁感线越向外越稀疏通电螺线管通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强内部为匀强磁场且比外部强, ,方向由方向由S S极指向极指向N N极极, ,外部类外部类似条形磁铁似条形磁铁, ,由由N N极指向极指向S S极极磁感线是闭合的曲线磁感线是闭合的曲线, ,而电场线不是闭合曲线而电场线不是闭合曲线, ,电场线始于正电荷或无电场线始于正电荷或无穷远处穷
11、远处, ,止于负电荷或无穷远处止于负电荷或无穷远处. .磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线的疏密表示磁场的强弱, ,电场线的疏密也表示电场的强弱电场线的疏密也表示电场的强弱. .状元心得状元心得思路探究思路探究 根据什么规律判断小磁针的指向根据什么规律判断小磁针的指向? ?答案答案: :一般有两条规律一般有两条规律:(1):(1)小磁针静止时小磁针静止时,N,N极的指向为该处的磁场方向极的指向为该处的磁场方向;(2);(2)同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥, ,异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引. .【例例1 1】 (2018(2018淮北高二月考淮北高二月考) )如图所示如图所示, ,当当S S
12、闭合后闭合后, ,小磁针处在通电电流小磁针处在通电电流磁场中的位置正确的是磁场中的位置正确的是( () )解析解析: :小磁针静止时小磁针静止时N N极指向表示该点磁场的方向极指向表示该点磁场的方向,A,A图中小磁针处的电流方图中小磁针处的电流方向为竖直向下向为竖直向下, ,根据安培定则可得磁场方向垂直纸面向外根据安培定则可得磁场方向垂直纸面向外,A,A错误错误;B;B图中磁图中磁场方向竖直向上场方向竖直向上,B,B错误错误;C;C图中磁场方向垂直纸面向里图中磁场方向垂直纸面向里,C,C错误错误;D;D图中上端相图中上端相当于当于S S极极, ,异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引, ,故小磁针指
13、向上端故小磁针指向上端,D,D正确正确. .答案答案: :D D【针对训练【针对训练1 1】 在如图中在如图中, ,分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁针针N N极的指向极的指向, ,请画出对应的磁感线请画出对应的磁感线( (标上方向标上方向) )或电流方向或电流方向. .解析解析: :题图题图( (甲甲) )、( (乙乙) )、( (丙丙) )中由小磁针中由小磁针N N极指向确定磁感线的方向极指向确定磁感线的方向, ,根据根据安培定则安培定则, ,其电流方向如图其电流方向如图( (甲甲) )、( (乙乙) )、( (丙丙) )所示所示. .题图题图
14、( (丁丁) )中由环形电流中由环形电流的环绕方向的环绕方向, ,根据安培定则确定环内磁感线方向如图根据安培定则确定环内磁感线方向如图( (丁丁) )所示所示. .答案答案: :见解析见解析要点二要点二 磁通量的理解和计算磁通量的理解和计算1.1.磁通量的物理意义磁通量的物理意义: :表示磁场中穿过某一平面的表示磁场中穿过某一平面的 . . . .2.2.磁通量的计算磁通量的计算(1)(1)匀强磁场匀强磁场, ,磁感线与平面垂直时磁感线与平面垂直时:=BS.:=BS.(2)(2)匀强磁场匀强磁场, ,磁感线与平面不垂直时磁感线与平面不垂直时:=BSsin ,:=BSsin ,公式中的公式中的
15、. . ,Ssin ,Ssin 是平面在垂直于磁感线方向的投影面积是平面在垂直于磁感线方向的投影面积. .3.3.磁通量的正、负值含义磁通量的正、负值含义(1)(1)磁通量是标量磁通量是标量, ,但有正、负但有正、负. .若规定磁感线从某平面穿入时若规定磁感线从某平面穿入时, ,磁通量为正磁通量为正值值, ,则磁感线从该平面穿出时即为负值则磁感线从该平面穿出时即为负值. .(2)(2)若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过, ,穿过正向的磁通量为穿过正向的磁通量为1 1, ,反反向的磁通量为向的磁通量为2 2, ,则穿过该平面的磁通量则穿过该平面的磁通量 =1
16、 1-2 2. .磁感线条数磁感线条数, ,且为穿过的且为穿过的磁感线的净条数磁感线的净条数 是平面与是平面与磁感线的夹角磁感线的夹角4.4.磁通量与磁感应强度的关系磁通量与磁感应强度的关系磁感线的条数不是乱画的磁感线的条数不是乱画的, ,它的疏密表示了磁场的强弱它的疏密表示了磁场的强弱, ,在同一问题在同一问题中中, ,按同一规则画出按同一规则画出, ,磁感线的净条数指穿入和穿出某一平面的磁感线磁感线的净条数指穿入和穿出某一平面的磁感线抵消后的净剩条数抵消后的净剩条数. .当当=0=0时时, ,磁感线与平面平行磁感线与平面平行, ,没有穿过平面没有穿过平面. .状元心得状元心得【例例2 2】
17、 如图所示如图所示, ,线圈平面与水平方向夹角线圈平面与水平方向夹角=60,=60,磁感线竖直向下磁感线竖直向下, ,线线圈平面面积圈平面面积S=0.4 mS=0.4 m2 2, ,匀强磁场磁感应强度匀强磁场磁感应强度B=0.6 T,B=0.6 T,则穿过线圈的磁通量则穿过线圈的磁通量为多少为多少? ?把线圈以把线圈以cdcd为轴顺时针转过为轴顺时针转过120120角角, ,则通过线圈磁通量的变化量为则通过线圈磁通量的变化量为多少多少? ?思维导图思维导图 确定垂直于确定垂直于B B的面积的面积 用用=BS=BS求磁通量求磁通量 用用=2 2-1 1求变化量求变化量解析解析: :线圈在垂直磁场
18、方向上的投影面积线圈在垂直磁场方向上的投影面积S S=Scos 60=0.4 m=Scos 60=0.4 m2 2=0.2 m=0.2 m2 2, ,穿过线圈的磁通量穿过线圈的磁通量=BS=BS=0.60.2 Wb=0.12 Wb,=0.60.2 Wb=0.12 Wb,线圈以线圈以cdcd为轴顺时针方向转过为轴顺时针方向转过120120角后变为与磁场垂直角后变为与磁场垂直, ,但由于此时磁感但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反线从线圈平面穿入的方向与原来相反, ,此时通过线圈的磁通量此时通过线圈的磁通量2 2=-BS=-0.60.4 Wb=-0.24 Wb,=-BS=-0.60.4
19、Wb=-0.24 Wb,故磁通量的变化量故磁通量的变化量=|=|2 2-1 1|=|-0.24-0.12| Wb=0.36 Wb.|=|-0.24-0.12| Wb=0.36 Wb.答案答案: :0.12 Wb0.12 Wb0.36 Wb0.36 Wb(1)(1)只有在匀强磁场中只有在匀强磁场中BSBS时时,=BS,=BS才适用才适用, ,若若B B与与S S不垂直不垂直, ,应将应将S S投影投影, ,也可以将也可以将B B分解分解, ,取取B,SB,S垂直部分的乘积垂直部分的乘积. .(2)(2)磁通量的变化量磁通量的变化量=2 2-1 1, ,在具体的计算中在具体的计算中, ,一定要注意
20、一定要注意1 1及及2 2的正负问题的正负问题. .误区警示误区警示【针对训练针对训练2 2】 如图所示如图所示, ,通有恒定电流的导线通有恒定电流的导线MNMN与闭合金属框共面与闭合金属框共面, ,第一第一次将金属框由次将金属框由平移到平移到,第二次将金属框绕第二次将金属框绕cdcd边翻转到边翻转到,设先后两次通设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为过金属框的磁通量变化分别为1 1和和2 2, ,则则( ( ) )A.A.1 12 2B.B.1 1=2 2C.C.1 12 2D.D.不能判断不能判断解析解析: :通电导线通电导线MNMN周围的磁场并非匀强磁场周围的磁场并非匀强磁场, ,靠近靠
21、近MNMN处的磁场强些处的磁场强些, ,磁感线磁感线密一些密一些, ,远离远离MNMN处的磁感线疏一些处的磁感线疏一些, ,当线框在当线框在位置时位置时, ,穿过平面的磁通量穿过平面的磁通量为为, ,当线框平移至当线框平移至位置时位置时, ,磁通量为磁通量为, ,则磁通量的变化量为则磁通量的变化量为1 1=|=|-|=|=-. .当线框翻转到当线框翻转到位置时位置时, ,磁感线相当于从磁感线相当于从“反面反面”穿过平面穿过平面, ,则磁通量为则磁通量为-, ,则磁通量的变化量是则磁通量的变化量是2 2=|-=|- -|=|=+, ,所以所以1 1BBb b,B,B中中B Ba aBBBb b,
22、D,D中中B Ba a=B=Bb b, ,故故A,CA,C正确正确. .4 4.(2018.(2018威海高二检测威海高二检测) )如图所示如图所示, ,在条形磁铁外套有在条形磁铁外套有A,BA,B两个大小不同的两个大小不同的圆环圆环, ,穿过穿过A A环的磁通量环的磁通量A A与穿过与穿过B B环的磁通量环的磁通量B B相比较相比较( ( ) )A A解析解析: :由于磁铁磁场的磁感线全部穿过磁铁内部由于磁铁磁场的磁感线全部穿过磁铁内部, ,方向由方向由S S指向指向N,N,而在磁而在磁铁外部铁外部, ,磁感线由磁感线由N N经无限大空间到经无限大空间到S,S,则则=内内-外外, ,对对A,
23、BA,B两环两环,内内相相同同, ,而对于而对于外外, ,穿过穿过B B环的较大环的较大, ,所以所以A AB B, ,选项选项A A正确正确. .A.A.A AB BB.B.A AB BC.C.A A=B BD.D.不能确定不能确定5 5.(2018.(2018昆明高二检测昆明高二检测) )在磁感应强度为在磁感应强度为B0B0、方向向上的匀强磁场中、方向向上的匀强磁场中, ,水平放置一根水平放置一根长通电直导线长通电直导线, ,电流的方向垂直于纸面向里电流的方向垂直于纸面向里. .如图所示如图所示,a,b,c,d,a,b,c,d是以直导线为圆心的同是以直导线为圆心的同一圆周上的四点一圆周上的
24、四点, ,在这四点中在这四点中( ( ) )A.b,dA.b,d两点的磁感应强度相等两点的磁感应强度相等B.a,bB.a,b两点的磁感应强度相等两点的磁感应强度相等C.cC.c点的磁感应强度的值最小点的磁感应强度的值最小D.bD.b点的磁感应强度的值最大点的磁感应强度的值最大C C解析解析: :匀强磁场和电流磁场的磁感应强度方向如图所示匀强磁场和电流磁场的磁感应强度方向如图所示, ,根据矢量叠加原理根据矢量叠加原理, ,可见可见b,b,d d两点的磁感应强度大小相等两点的磁感应强度大小相等, ,但方向不同但方向不同, ,选项选项A A错误错误;a;a点的磁感应强度最大点的磁感应强度最大,c,c
25、点的点的磁感应强度最小磁感应强度最小, ,选项选项B,DB,D错误错误,C,C正确正确. .核心素养核心素养 提升提升( (教师备用教师备用) )学长经验分享学长经验分享【错例分析错例分析】错误应用错误应用=BS=BS分析问题分析问题【以例示法以例示法】 如图所示如图所示, ,水平放置的扁平条形磁铁水平放置的扁平条形磁铁, ,在磁铁的左端正上方在磁铁的左端正上方有一线框有一线框, ,线框平面与磁铁垂直线框平面与磁铁垂直, ,当线框从左端正上方沿水平方向平移到右当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中端正上方的过程中, ,穿过它的磁通量的变化是穿过它的磁通量的变化是( ( ) )A.
26、A.先减小后增大先减小后增大B.B.始终减小始终减小C.C.始终增大始终增大 D.D.先增大后减小先增大后减小D D【错解】【错解】 条形磁铁的磁性两极强条形磁铁的磁性两极强, ,故线框从磁极的一端移到另一端的过程中故线框从磁极的一端移到另一端的过程中磁性由强到弱再到强磁性由强到弱再到强, ,由磁通量计算公式可知由磁通量计算公式可知=BS,=BS,线框面积不变线框面积不变,与与B B成成正比例变化正比例变化, ,所以选所以选A.A.【正解】【正解】 规范画出条形磁铁的磁感线空间分布的剖面图规范画出条形磁铁的磁感线空间分布的剖面图, ,如图所示如图所示. .利用利用=BS=BS定性判断出穿过闭合线框的磁通量先增大后减小定性判断出穿过闭合线框的磁通量先增大后减小, ,选选D.D.【注意】【注意】 使用公式使用公式=BS=BS计算时是有条件的计算时是有条件的,B,B是匀强磁场且要求是匀强磁场且要求B B垂直垂直S,S,所以磁感应强度大的位置磁通量不一定大所以磁感应强度大的位置磁通量不一定大, ,而本题的两极上方的磁场不是而本题的两极上方的磁场不是匀强磁场匀强磁场, ,磁场与正上方线框平面所成的角度又未知磁场与正上方线框平面所成的角度又未知, ,难以定量加以计算难以定量加以计算, ,只能定性分析只能定性分析. .
