33几种常见的磁场.docx

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1、33几种常见的磁场判断(1)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环 3几种常见的磁场 (2)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场 (3)通电圆环外部无磁场 安培分子电流假说 学习目标 1.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说 2.知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布(重点) 3.会用安培定则判断电流的磁场方向(难点) 4.知道匀强磁场、磁通量的概念(重点) 知识清单 磁感线1定义：用来形象描述磁场的的曲线 2特点：(1)磁感线的表示磁场的强弱 (2)磁感线上某点的表示该点磁感应强度的方向 思考有同学认为磁感线总是从磁体北极指向南极，你认为对吗？ 判断(1)磁场和磁感

2、线都是假想的 (2)磁感线是闭合的曲线，没有起始终了的位置 (3)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 (4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断 几种常见的磁场 电流的磁感线方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断 (1)直线电流的磁场方向的判断：右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向与一致，弯曲的四指所指的方向就是的方向 (2)环形电流的磁场方向的判断：让右手弯曲的四指与的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是的方向 (3)通电螺线管的磁场方向的判断：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟一致，大拇指所指的方向就是的方向或者说大拇指所指的方向是的方向 思考通电的螺线管相当于一个条形磁铁，一端是N

3、极，另一端是S极，把一个小磁针放入螺线管内部，小磁针的N极指向螺线管的哪端呢？ 填空1分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种，即分子电流分子电流使每个物质微粒都成为，它的两侧相当于两个 2分子电流假说意义：能够解释以及现象，解释磁现象的电本质 3磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由产生的 思考怎样可以使磁铁的磁性减弱或失去磁性？ 判断(1)除永久性磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的 (2)一般的物体不显磁性是因为物体内的分子电流取向杂乱无章 (3)当外界使铁棒内分子电流取向大致相同时，铁棒就显磁性 匀强磁场和磁通量1匀强磁场 (1)定义：、处处相同的磁场(2)磁感线特

4、点：的平行直线 2磁通量(1)定义：匀强磁场中和与的平面面积S的乘积即BS. (2)拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的与B的乘积表示磁通量 (3)单位：国际单位制是，简称韦，符号是Wb,1 Wb(4)引申：B，表示磁感应强度等于穿S过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫 思考若通过某面积的磁通量等于零，则该处一定无磁场，你认为对吗？ 判断(1)在匀强磁场中面积越大，磁通量一定越大 (2)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量 (3)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量 (4)将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等 探究一 磁感线和电感线(对比分

5、析) 第1步 探究分层设问，破解疑难 1磁场是客观存在的还是假想的？磁感线又如何？ 图331 1 2磁感线总是始于北极，终止于南极吗？ 第2步 结论自我总结，素能培养 1磁感线的特点 (1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在 (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向 (3)磁感线的方向在磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极即磁感线是闭合的C同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 Da处没有磁感线，所以磁感应强度为零图332 学生分组探究二 几种常见磁场的磁感线分布(深化理解) 第1步 探究分层设问，破解疑难 曲线，它不相交，不相切，也不中断

6、 2磁感线与电场线的比较 两种线比较内容 磁感线 电场线 不同点 闭合曲线 不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远 引入目的 为形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 相似点 切线方向 场的方向 是否相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交) 第3步 例证典例印证，思维深化 例1 (多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是( ) A二者均为假想的线，实际上并不存在 B实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的 C任意两条磁感线不相交，电场线也是D磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的 从两个方面深化理解电场线和磁感线 (1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相同

7、点：矢量性线的切线方向；强弱线的疏密；方向的唯一性空间任何两条场线都不可能相交 (2)从电场、磁场的本质理解两种场线的区别：静电场正、负电荷分离电场线有始、终(不闭合)；磁场N、S极不分离磁感线闭合 第4步 巧练精选习题，落实强化 1关于磁感线，下列说法中正确的是( ) A两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B磁感线不可能从S极到N极 C磁场不一定都是由磁铁产生的D两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交 2.磁场中某区域的磁感线如图332所示，则( ) A. a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb Ba、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb 1环形电流、通电螺线管产生的磁场和哪种磁体产生的磁场类

8、似？ 2直线电流磁场的磁感线的疏密有何特点？ 第2步 结论自我总结，素能培养 1常见永磁体的磁场(见下图) 2三种常见的电流的磁场 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极；外部类似条形磁铁，由N极指向S极 第3步 例证典例印证，思维深化 例2. 电路没接通时三个小磁针方向如图333，试确定电路接通后三个磁针的转向及最后2 的指向 第2步 结论自我总结，素能培养 1计算 (1)匀强磁场，磁感线与平面垂直时：BS. (2)匀强磁

9、场，磁感线与平面不垂直时：BSsin，公式中的是平面与磁感线的夹角，Ssin图333 是平面在垂直于磁感线方向的投影面积 2与磁感线的关系：规定单位面积上的磁感线的条数等于B时，磁通量就等于穿过平面的磁感线的条数，且为穿过平面的磁感线的净条数 3磁通量的标矢性 小磁针在磁场中受力的判断方法 (1)磁通量是标量，但有正、负之分，磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某一个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然 (2)若某个平面内有不同方向的磁场存在，计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，这个平面内的总磁通量等于平面内各个方向的磁

10、通量的代数和，即“净磁通量” 4与磁感应强度的关系 (1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况，与位置对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的情况，它与给定面对应 (2)由BS得B，此为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积S的磁感线条数，所以B又叫作磁通密度 第3步 例证典例印证，思维深化 例3. 如图336所示，线圈平面与水平方向夹角60，磁感线竖直向下，线圈平面面积S0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B0.6 T，则穿过线圈的磁通量为多少？ 小磁针北极所受力的方向与该处磁场方向一致 (1)当小磁针处于磁体产生的磁场，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥

11、，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向 (2)当小磁针处于直线电流的磁场中，或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同来判断小磁针的受力方向 第4步 巧练精选习题，落实强化 3如图334所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( ) A小磁针N极向里转 B小磁针N极向外转 C小磁针在纸面内向左摆动 D小磁针在纸面内向右摆动图334 4如图335所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置图335 上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则(

12、1)放在a处的小磁针的N极向_(2)放在b外的小磁针的N极向_(3)放在c处的小磁针的N极向_ 探究三 对磁通量的理解(深化理解) 第1步 探究分层设问，破解疑难 1公式BS的应用条件是什么？ 2磁通量有正负，它是标量还是矢量？ 3 图336 解答该题时应注意：公式BS中，S为垂直于磁感线的投影面积 磁通量的计算 (1)当B与S夹角为时，穿过S的磁通量为BSsin Bsin S. (2)磁通量有正、负，但正、负号不代表方向，仅代表磁感线穿入或穿出 第4步 巧练精选习题，落实强化 5如图337所示的磁场中垂直磁场放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量

13、大小关系正确的是( ) A穿过线圈S1的磁通量比较大 B穿过线圈S2的磁通量比较大 C穿过线圈S1、S2的磁通量一样大 D不能比较图337 6如图338所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为多少？若使框架绕OO轴转过60角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过180角，则穿过线框平面的磁通量变化为多少？ B均向下，aI2I4，要使O点磁场增强，则应该( ) A切断I1 B切断I2C切断I3D切断I4 图3310 小结 图338 磁通量大小的判断 1定量计算 通过公式BS来定量计算，计算

14、磁通量时应注意的问题： (1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小 (2)平面的面积S应为磁感线通过的有效面积当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面积 (3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响 2定性判断：磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和 例4. 如图339所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量a和b大小关系为( ) A均向上，ab 4 课时作业(二十二) 几种常见

15、的磁场 全员参与基础练 1关于磁通量的描述，下列说法正确的是( ) A置于磁场中的一个平面，当平面垂直于磁场方向时，穿过平面的磁通量最大 B穿过平面的磁通量最大时，该处的磁感应强度一定最大 C如果穿过某一平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零 D将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等 2关于磁现象的电本质，安培提出了分子电流假说他提出此假说的背景是( ) A安培通过精密仪器观察到分子电流 B安培根据原子结构理论，进行严格推理得出的结论 C安培根据环形电流的磁性与磁铁相似提出的一种假说 D安培凭空想出来的 3(多选)下图表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁感应强度比

16、b点的磁感应强度大的是( ) AA点的磁感应强度一定大 BB点的磁感应强度一定大 C因为磁感线是直线，A、B两点的磁感应强度一样大 D条件不足，无法判断 7(多选)下列说法中正确的是( ) A通过某面的磁感线条数为零则此面处磁感应强度一定为零 B空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 C平行放置的两条形磁铁间异名磁极间的磁场为匀强磁场 D磁感应强度为零，则放在该处的某面通过的磁感线条数一定为零 8有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图3313所示，电子流在z轴上的P点所产生的磁场方向是沿( ) 4(多选)关于电场和磁场，下列说法正确的是( ) A我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试

17、探电荷去探测它的存在和强弱 B电场线和磁感线是可以形象描述场强弱和方向的客观存在的曲线 C磁感线和电场线一样都是闭合的曲线 D磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质 5如图3311所示两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径，一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量A与B的大小关系是( ) A沿y轴正方向 C沿z轴正方向 图3313 B沿y轴负方向 D沿z轴负方向 超越自我提升练 9(多选)如图3314所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁

18、感应强度为零，则下列叙述正确的是( ) 图3311 AAB BABCAB D无法比较 A直导线中的电流方向垂直纸面向里 Bb点的实际磁感应强度为2 T，方向斜向上，与B的夹角为45 Cc点的实际磁感应强度也为零 Dd点的实际磁感应强度跟b点的相同 10弹簧测力计下挂一条形磁铁，其中条形磁铁的N极一端位于未通电的螺线管正上端，如5 图3314 6如图3312所示为某磁场的一条磁感线，其上有A，B两点，则( ) 图3312 图3315所示，下列说法正确的是( ) 3磁感线 思考 图3315 A若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变 B若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增

19、大 C若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小 D若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大 11如图3316所示，匀强磁场的磁感应强度B0.8 T，矩形线圈abcd的面积S0.5 m2，B与S垂直，线圈一半在磁场中，则当线圈从图示位置绕ad边绕过60时，线圈中的磁通量为_，在此过程中磁通量的改变量为_；当线圈再绕ad边转过30时，线圈中的磁通量为_，在此过程中磁通量的改变量为_ 不对，在磁体外部磁感线从磁体北极指向南极，而在磁体内部，磁感线是从南极指向北极 判断(1) 思考 应该指向N极小磁针N极的指向是N极受到磁场力的方向，N极受力的方向是该位置的磁感应强度的方向，在

20、螺线管内部，磁感应强度方向由S极指向N极所以小磁针的N极指向螺线管的N极 判断 (1) 思考 高温或猛烈的撞击可以使分子电流取向变得杂乱无章，从而失去磁性 判断 思考 不对磁通量除与磁感应强度、面积有关外，还与环面和磁场夹角有关，当环面与图3316 12已知山东地面处的地磁场竖直分量约为3105 T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁几种常见的磁场 磁场平行时，磁通量为零，但仍能存在磁场 判断 (1) 例1 两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对，B错；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N极指向S极，内部由S极指向N极，

21、故磁感线是闭合的曲线，而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对，故正确答案为A、C、D. ACD 例2. 接通电路后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图，故小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动 感应强度的实验他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图3317所示小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60角的方向请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小(保留一位有效数字) 图3317 6 4. 由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点

22、磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右；在b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右；在c点，磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右 小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动 例3. 方法一：把S投影到与B垂直的方向，则 BScos 0.60.4cos 60 Wb0.12 Wb. 方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B和垂直于线圈平面的分量B，B不穿过线圈，且BBcos ，则 BSBcos S0.6cos 600.4 Wb0.12 Wb. 0.12 Wb 例4. 磁感线是闭合曲线，在条形磁铁外部从N极到S极，在内部从S极到N极由于圆环a的面积小于圆环b的面积，因此外部从

23、N极到S极穿过a环面的磁感线条数少，而内部从S极到N极穿过a、b环面的磁感线条数一样多，且内部磁感线比外部密集，即磁感线条数内部大于外部，于是穿过a环面的磁感线净条数多，故总磁通量大，即ab，方向向上，选项A正确 A 巧练 1. 磁感线是为了形象描绘磁场而假想的一组有方向的曲线，曲线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场的强弱，A不正确磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，C正确在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线在任何情况下都不相交，所以B、D不正确 C 2. 由图中可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以BaBb，故A错，B对；导线在磁场中受力的大小与导线

24、在磁场中的放置方向有关，而不是仅仅取决于B与LI的大小，故C错；磁感线是用来描述磁场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故D错故选B. B 3 由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转 A 7 (1)右 (2)右 (3)右 5. 穿过线圈S1的磁感线条数多，故穿过线圈S1的磁通量比较大. A 6. 在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，BS.当框架绕OO轴转过60时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示 1BSBScos 60BS. 2转过

25、90时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，0. 线框转过180时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了 因而1BS，2BS，212BS. 1即磁通量变化了2BS. BS BS 0 2BS 27. 根据场的叠加原理，O点的磁场由四根导线中的电流共同产生根据安培定则，直线电流I1、I2、I3在O点产生的磁感应强度的方向都是垂直纸面向里的，而电流I4在O点产生的磁感应强度方向恰是垂直纸面向外的因此，为使O点的磁场增强，应切断I4的电流，即D选项正确 D 课时作业 1. 磁通量BScos，其中为线圈平面和该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角因此，磁通量为零，磁感应强度不一定为零；磁通量最大，磁感

26、应强度也不一定最大故只有A正确 A 2. C 3. 磁感线的疏密可表示磁感应强度的大小 AC 4. 电场和磁场都是客观存在的物质，电场线和磁感线都是假想的曲线，实际并不存在电场线和磁感线的最大区别在于：磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的故正确答案为A、D. AD 5. 从图可知穿过SA、SB的磁感线有磁体内部的全部磁感线(由S极指向N极)和磁体外部的部分磁感线(由N极到S极)，两者方向相反，因此，穿过两圆环的磁通量应是两者抵消后的净磁通量，其磁感线方向是由S极指向N极，由于穿过环A的磁感线的净条数小于穿过环B的磁感线的净条数，所以C正确 C 6. 由磁场中一根磁感线无法判断磁场强弱 D 7.

27、磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B正确；磁感应强度为零，放在该处的某面就无磁感线穿过，故D正确；但是若某面无磁感线穿过，可能磁场很强而平面平行于磁场放置导致磁感线穿过该面的条数为零，所以A错误；两平行放置异名磁极间的磁场不是匀强磁场，近距离两异名磁极间的磁场才是匀强磁场，C错误 BD 8. 由于电子流沿x轴正方向高速运动，所形成的等效电流沿x轴负方向由安培定则可得，在P点处的磁场方向沿y轴的正方向 A 9. 由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1 T，由安培定则知A项对，另由平行四边形定则知B项也正确，C、D错误 AB 10. D S

28、11. 图示位置的磁通量1B0.2 Wb.当线圈从图示位置绕ad边转过60时，线圈21垂直磁场方向的面积SScos 60S，线圈恰好都进入磁场区域，所以2BS0.2 Wb，因此21210.当线圈再绕ad边转过30时，线圈与磁场方向平行，30，此过程中磁通量的改变量为2|32|0.2 Wb. 0.2 Wb 0 0 0.2 Wb 12. 接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管的磁场的叠加磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判定螺线管导线绕向如图所示 Bx由题意知地磁场竖直分量By3105 T，设通电螺线管产生的磁场为Bx.由图知tan 60得ByBx31053 T5105 T. 5105 T 8