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1、磁场的根本概念磁场的根本概念吕叔湘中学吕叔湘中学庞留根庞留根20192019年年9 9月月一磁场的根本概念一磁场的根本概念二磁场的根本性质二磁场的根本性质三三.磁感应强度磁感应强度四磁感线四磁感线五电流周围的磁感应线五电流周围的磁感应线六磁通量六磁通量例题例题.例例1例例2例例3例例4P187/例例1P187/例例2P187/例例3例例5例例6例例7一磁场的根本概念一磁场的根本概念磁体的周围存在磁场，磁体的周围存在磁场，电流的周围也存在磁场，奥斯特实验，如图电流的周围也存在磁场，奥斯特实验，如图磁场和电场一样，也是一种特殊物质磁场和电场一样，也是一种特殊物质磁场不仅对磁极产生力的作用，磁场不仅
2、对磁极产生力的作用，对电流也产生力的作用对电流也产生力的作用磁磁场的方向的方向在磁在磁场中的任一点，小磁中的任一点，小磁针北极北极受力的方向，亦即小磁受力的方向，亦即小磁针静止静止时北极所指的方向，北极所指的方向，就是那一点的磁就是那一点的磁场方向方向6.磁景象的磁景象的电本本质磁磁铁的磁的磁场和和电流的磁流的磁场一一样，都是，都是由由电荷的运荷的运动产生的生的二磁场的根本性质：二磁场的根本性质：磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用磁极和磁极之间有磁场力的作用磁极和磁极之间有磁场力的作用两条平行直导线，两条平行直导线，当通以一样方向的电流时，它们
3、相互吸引，当通以一样方向的电流时，它们相互吸引，当通以相反方向的电流时，它们相互排斥当通以相反方向的电流时，它们相互排斥电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会经电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会经过磁场发生相互作用过磁场发生相互作用磁体或电流在其周围空间里产生磁场，而磁场对处在磁体或电流在其周围空间里产生磁场，而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用它里面的磁极或电流有磁场力的作用磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是经过磁场来传送的都是经过磁场来传送的三三.磁感应强度磁感应强度1.在磁在磁场中垂直于磁中垂直于磁场方
4、向的通方向的通电导线，所受的安培力，所受的安培力F跟跟电流流I和和导线长度度L的乘的乘积IL的比的比值叫做磁感叫做磁感应强度度B=F/IL2.磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T，3.磁感磁感应强度的方向度的方向:就是磁就是磁场的方向的方向小磁小磁针静止静止时北极所指的方向，就是那一点的磁北极所指的方向，就是那一点的磁场方向方向磁感磁感线上各点的切上各点的切线方向就是方向就是这点的磁点的磁场的方的方向也就是向也就是这点的磁感点的磁感应强度的方向度的方向4.磁感应强度的迭加磁感应强度的迭加四磁感线四磁感线1.是在磁场中画出的一些有方向的曲线，
5、在这些曲线是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上磁上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上磁感线的分布可以笼统地表示出磁场的强弱和方向感线的分布可以笼统地表示出磁场的强弱和方向3.磁感线的密疏表示磁场的大小在同一个磁场的磁磁感线的密疏表示磁场的大小在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，表示那里的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，表示那里的磁感应强度越大感应强度越大4.磁感线都是闭合曲线，磁场中的磁感线不相交磁感线都是闭合曲线，磁场中的磁感线不相交2.磁感线上各点的切线方向就是这点的磁场的方向磁感线上各点的切线方向就是这点的磁场的方向.3.
6、也就是这点的磁感应强度的方向也就是这点的磁感应强度的方向5.常见的磁感应线常见的磁感应线常见的磁感应线常见的磁感应线直线电流的磁感线方向用安培定那么也叫右手螺直线电流的磁感线方向用安培定那么也叫右手螺旋定那么来断定：用右手握住导线，让伸直的大拇旋定那么来断定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向方向就是磁感线的环绕方向(图乙图乙)图甲表示直线电图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况流磁场的磁感线分布情况五电流周围的磁感应线五电流周围的磁感应线直线电流的磁感应线直线电流的磁感应线通电螺线管的
7、磁感线方向也可用安培定那么来断定：通电螺线管的磁感线方向也可用安培定那么来断定：用右手握住螺线管让弯曲的四指所指的方向跟电用右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磁感流的方向一致大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极线的方向也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线类似通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线类似.通电螺线管的磁感线通电螺线管的磁感线1.磁通量的定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向磁通量的定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为
8、垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为，平面的面积为S，我们定义磁感应强度，我们定义磁感应强度B与面积与面积S的乘积，的乘积，叫作穿过这个面的磁通量，叫作穿过这个面的磁通量，简称磁通简称磁通假假设平面跟磁平面跟磁场方向方向夹角角为，我，我们可以作出它在垂直可以作出它在垂直于磁于磁场方向上的投影平面从方向上的投影平面从图中可以看出，穿中可以看出，穿过斜面斜面和投影面的磁感和投影面的磁感线条数相等，即磁通量条数相等，即磁通量相等相等=BS那么那么=BSsin为平面跟磁平面跟磁场方向方向夹角角假假设用用表示磁通量，表示磁通量，那么有那么有六磁通量六磁通量3.磁通量的意义磁通量的意义:垂直于磁
9、场方向的垂直于磁场方向的1m2面积中，磁面积中，磁感线的条数跟那里的磁感应强度的数值一样感线的条数跟那里的磁感应强度的数值一样.4.磁通密度磁通密度:从从=BS可以得出可以得出B=/S，这表示磁感表示磁感应强度等于穿度等于穿过单位面位面积的磁通量，因此常把磁感的磁通量，因此常把磁感应强叫做磁通密度，并且用叫做磁通密度，并且用Wb/m2作作单位位1T=1Wb/m2=1N/Am2.磁通量的单位磁通量的单位5.磁通量是标量磁通量是标量,但是有正负但是有正负.假设将从平面某一侧穿假设将从平面某一侧穿入的磁通量为正入的磁通量为正,那么从平面反一侧穿入的磁通量为那么从平面反一侧穿入的磁通量为负负.-韦伯，
10、伯，简称称韦，符号是，符号是Wb1Wb1T1m2例例1关于磁场和磁感线的描画，正确的说法有关于磁场和磁感线的描画，正确的说法有A磁极之间的相互作用是经过磁场发生的，磁极之间的相互作用是经过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质磁场和电场一样，也是一种物质B磁感线可以笼统地表现磁场的强弱与方向磁感线可以笼统地表现磁场的强弱与方向C磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D磁感线就是细铁屑在磁铁周围陈列出的曲磁感线就是细铁屑在磁铁周围陈列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线线，没有细铁屑的地方就没有磁感线AB例例2.关于磁关于磁场，以下，以下说法正确的法正确
11、的选项是是A电流在磁流在磁场中某点不受磁中某点不受磁场力作用，那么力作用，那么该点点的磁感的磁感强度度一定一定为零零B磁磁场中某点的磁感中某点的磁感强度，根据公式度，根据公式B=F/IL，它跟，它跟F，I，L都有关都有关C磁磁场中某点的磁感中某点的磁感强度的方向垂直于度的方向垂直于该点的磁点的磁场方向方向D磁磁场中任一点的磁感中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的度方向的单位面位面积的磁通量的磁通量D例例3磁场中某点的磁感应强度的方向磁场中某点的磁感应强度的方向A放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B放在该点的
12、正检验电荷所受的磁场力的方向放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C放在该点的小磁针静止时放在该点的小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向D经过该点磁场线的切线方向经过该点磁场线的切线方向CD例例4以下有关磁通量的论述中正确的选项是以下有关磁通量的论述中正确的选项是A磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B磁感强度越大的地方，线圈面积越大，那么穿过线磁感强度越大的地方，线圈面积越大，那么穿过线圈的磁通量越大圈的磁通量越大C穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零D匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，那么
13、磁通量越匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，那么磁通量越大大DP187/例例1、以下说法正确的选项是：、以下说法正确的选项是：()(A)电荷在某处不受电场力作用，那么该处电场强度为电荷在某处不受电场力作用，那么该处电场强度为零零(B)一小段通电导线在某处不受磁场力作用，那么该处一小段通电导线在某处不受磁场力作用，那么该处磁磁感感应强度一定为零；应强度一定为零；(C)表征电场中某点的强度，是把一个检验电荷放到该表征电场中某点的强度，是把一个检验电荷放到该点时遭到的电场力与检验电荷本身电量的比值；点时遭到的电场力与检验电荷本身电量的比值；(D)表征磁场中某点强弱，是把一小段通电导线放在该表征磁场中某
14、点强弱，是把一小段通电导线放在该点时遭到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘点时遭到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值。积的比值。ACP187/例例2如图示，矩形线圈面积为，放在匀强磁场中，如图示，矩形线圈面积为，放在匀强磁场中，开场处于程度位置开场处于程度位置a，磁场与线圈平面夹角为，当线圈，磁场与线圈平面夹角为，当线圈绕其一边顺时针转过绕其一边顺时针转过90到达竖直位置到达竖直位置b的过程中，线圈的过程中，线圈中的磁通量改动了多少？中的磁通量改动了多少？Bab解：在位置解：在位置a，1=BScos留意：磁通量有正负留意：磁通量有正负.假设将从假设将从平面某一侧穿入的磁通量为正平面
15、某一侧穿入的磁通量为正,那么从平面反一侧穿入的磁通量那么从平面反一侧穿入的磁通量为负为负.=BS(cos+sin)在位置在位置b，2=-BSsinP187/例例3、在同一平面内有四条彼此绝缘的通电直导线、在同一平面内有四条彼此绝缘的通电直导线,如下图如下图,四导线中经过的电流强度四导线中经过的电流强度i4=i3i2i1,要要使使O点磁场加强，那么应切断哪一根导线终点电流？点磁场加强，那么应切断哪一根导线终点电流？A.切断切断i1B.切断切断i2C.切断切断i3D.切断切断i4Oi 1i 4i 3i 2解：解：在在O点：点：i4的磁场向的磁场向，i3的磁场向的磁场向,外外里里由于由于i4=i3所
16、以所以i3、i4产生的磁场抵消。产生的磁场抵消。I1 和和i 2 产生的磁场向产生的磁场向 ，里里O点的合磁场向里点的合磁场向里只需切断只需切断i4可使可使O点磁场加强点磁场加强D例例5、一条形磁铁程度放置、一条形磁铁程度放置,如下图如下图,一闭合导线框位于一闭合导线框位于磁铁的一端磁铁的一端,线框平面一直与磁铁上外表垂直并与端面线框平面一直与磁铁上外表垂直并与端面平行平行.在线框从磁体左端平移到右端的过程中在线框从磁体左端平移到右端的过程中,穿过线框穿过线框的磁通量的变化情况是的磁通量的变化情况是()(A)一直增大一直增大(B)一直减小一直减小(C)先增大后减小先增大后减小(D)先减小后增大
17、先减小后增大NSC例例6.边长为10cm的正方形的正方形线框，垂直于匀框，垂直于匀强磁磁场放置放置，磁感，磁感应强度度B02T，如以下，如以下图所示，此所示，此时穿穿过线框的磁通量框的磁通量1_Wb假假设将将线框以一框以一边为轴转过60，那么，那么线框的磁通量框的磁通量2_Wb假假设将将线框以一框以一边为轴转过180，那么，那么穿穿过线框的磁通量的框的磁通量的变化量大小化量大小是是_Wb 210311034103例例7.如以下如以下图所示，在同一程度面内有三个所示，在同一程度面内有三个闭合合线圈圈a、b、c，当，当a线圈中有圈中有电流流经过时，它它们的磁通量的磁通量分分别为a、b、与、与c,以
18、下以下说法正确的法正确的选项是：是：()A.abcB.abcC.acbD.acbIa b cB例、如下例、如下图，矩形，矩形线框框abcd，处于磁感于磁感应强度度为B=0.2T的匀的匀强磁磁场中，中，线框面框面积为S=0.3m2，线框从框从图示位置示位置转过60，线框中磁通量框中磁通量变化量化量为，线框在框在后来位置后来位置时磁通密度磁通密度为。线框处于匀强磁场中，各处的磁感强度的大小、方向线框处于匀强磁场中，各处的磁感强度的大小、方向均一样，所以均一样，所以B=0.2T。磁通密度就是磁感应强度。磁通密度就是磁感应强度B.解析：解析：线框在框在图示位置示位置时、磁感、磁感强度度B与与线框平面框
19、平面垂直，磁通量垂直，磁通量1=BS=0.20.3=0.06Wb，当当线框框转过60时，线框在与磁感框在与磁感线垂直平面的投影垂直平面的投影面面积为Scos60，此，此时磁量磁量2=BScos60=0.03Wb,所以所以=12=0.03Wb。cabdBOO例、如下图例、如下图,六条通电的绝缘导线放在同一平面内六条通电的绝缘导线放在同一平面内,导线导线中经过的电流强度均为中经过的电流强度均为I,方向如图方向如图,六条导线围成的六条导线围成的A、B、C、D四个边长相等的正方形中四个边长相等的正方形中,那么平均磁感应强那么平均磁感应强度最大的区域是哪些区域？该区域的磁场方向如何？度最大的区域是哪些区
20、域？该区域的磁场方向如何？ABCDI1I2I3I4I5I6解：解：A区域：区域：I1、I2;I4、I5产生的磁场抵消，产生的磁场抵消，I3的磁场向外，的磁场向外，I6的磁场向外的磁场向外,合磁场向外合磁场向外B区域：区域：I2、I3;I4、I5产生的磁场抵消，产生的磁场抵消，I1的磁场向的磁场向里，里，I6的磁场向外，合磁场为的磁场向外，合磁场为0C区域：区域：I1I2;I5I6产生的磁场抵产生的磁场抵消，消，I3的磁场向外，的磁场向外，I4的磁场向里，的磁场向里，合磁场为合磁场为0D区域：区域：I2,I3;I5I6产生的磁场抵产生的磁场抵消，消，I1的磁场向里，的磁场向里，I4的磁场向里，的磁场向里，合磁场向里合磁场向里
