1、2.3 几种常见的磁场,一、磁感线 1.定义：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的_都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。 2.基本特性：磁感线的_表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越_，磁感线越疏的地方磁场越弱。,切线方向,疏密,强,二、几种常见的磁场 1.直线电流的磁场安培定则：_握住导线，让伸直的拇指所指的方向与_方向一致，弯曲的四指所指的方向就是_环绕的方向。如图1所示。图1,右手,电流,磁感线,2.环形电流的磁场让右手弯曲的四指与_的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线_上磁感线的方向。如图2所示。图2,环形电流,轴线,3.通电螺线管的磁场通电螺线管是由许
2、多匝环形电流_而成，因此，通电螺线管的磁场是这些_磁场的叠加，因此利用环形电流的安培定则判断通电螺线管的磁场。如图3所示。图3,串联,环形电流,思维拓展如图4所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。图4,答案 如图所示,三、安培分子电流假说 1.分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个_。 2.磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由_产生的。,磁极,电荷的定向运动,四、匀强磁场 磁通量 1.匀强磁场(1)定义：_、_
3、处处相同的磁场。(2)磁感线：间隔相同的_直线。(3)实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场，相隔适当距离的两_放置的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场。,大小,方向,平行,平行,2.磁通量(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量。(2)定义式：_。(3)单位：_，简称韦，符号是Wb。1 Wb1 Tm2。(4)矢标性：磁通量是_量。,BS,韦伯,标,思考判断(1)匀强磁场的磁感线是平行直线，但间距可能不相等。( )(2)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。( )(3)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。(
4、)(4)磁感应强度的单位是T，也可以是Wb/m2。( ),对磁感线的理解,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，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。,要点归纳,2.磁感线与电场线的比较,例1 (多选)磁场中某区域的磁感线如图5所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是( )图5 A.这5个位置中，e点的磁感应强度最大 B.a点没有
5、磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C.c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 D.b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁感应强度方向相同,精典示例,解析 从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁感应强度最大，A正确；a处磁感线相对其他位置比较稀疏，a处磁感应强度较小，但并不是零，B错误；在c、d两点切线方向表示c、d点的磁感应强度方向，所以c、d两点的磁感应强度方向并不相同，C错误；b、e两点的切线在同一直线上，所以D正确。 答案 AD,针对训练1 (多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是( )A.电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B.磁场中两条
6、磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C.电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D.电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强解析 电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误；两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错误；电场线起始于正电荷或无限远、终止于负电荷或无限远，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确。答案 CD,常见磁场的分布规律,1.常见永磁体的磁场,要点归纳,2.匀强磁场,3.常见电
7、流的磁场,特别提醒 (1)应用安培定则判定直线电流时，四指所指的是导线之外磁场的方向。 (2)判定环形电流和通电螺线管时拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。,例2 电路没接通时三个小磁针方向如图6所示，试确定电路接通后三个小磁针的转向及最后的指向。图6,精典示例,解析 接通电源后，螺线管的磁场内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，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。,答案 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,小磁针在磁场中受力的判断方法 (1)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针
8、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。,针对训练2 如图7所示为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7,解析 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。 答案 A,
9、1.磁通量的计算(1)公式：BS。适用条件：匀强磁场；磁场与平面垂直。(2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，BScos 。式中Scos 即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图8所示)。,对磁通量的理解和计算,要点归纳,图8,2.磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当以磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为1，反向磁通量大小为2，则穿过该平面的合磁通量12。,3.磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，BS。(2)当B变化，S不变时，
10、BS。(3)B和S同时变化，则21。但此时BS。,例3 如图9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：图9 (1)穿过平面的磁通量为多少？ (2)若使框架绕OO轴转过60时，则穿过线框平面的磁通量为多少？ (3)若从初始位置转过90时，则穿过线框平面的磁通量为多少？ (4)若从初始位置转过180时，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？,精典示例,解析 (1)在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，BS。 (2)当线框绕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。,(3)转过90时，线框由与磁感线垂直变为平行，0。 (4)线框转过180时，磁感线仍然垂直
11、穿过线框，只不过穿过方向改变了180。因而1BS，2BS，212BS。即磁通量变化了2BS。,磁通量大小的分析与判断 (1)定量计算 通过公式BS来定量计算，计算磁通量时应注意： 明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小。 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。 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。,针对训练3 如图10所示，两
12、个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( ),A.11 B.12 C.14 D.41,图10,解析 磁通量BS，其中B为磁感应强度，S为与B垂直的有效面积。因为是同一磁场，B相同，且有效面积相同，SaSb，故ab，选项A正确。 答案 A,针对训练4 如图11所示，两个同心放置的平面金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量a、b间的关系是( )A.ab B.ab C.ab D.不能确定,解析 通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条形磁铁的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线。条形磁
13、铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极，在磁体的外部是从N极到S极，内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线。对两个圆环，磁体内部的磁感线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多少，磁通量就抵消多少，所以面积越大，磁通量反而越小。故ab，选项A正确。 答案 A,图11,磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。,磁场的叠加,要点归纳,例4 如图12所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上
14、，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同,精典示例,图12,解析 由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项A错误；由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，
15、所以a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C正确，选项D错误。 答案 C,针对训练5 在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图13所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A.b、d两点的磁感应强度相同B.a、b两点的磁感应强度相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大,图13,解
16、析 如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；由图知，a、b两点的磁感应强度不相等，a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确。答案 C,1.(对磁感线的理解)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，磁感线可能相交解析 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错误；磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，C正确；在磁
17、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错误。答案 C,2.(安培定则的理解和应用)(多选)如图14所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )图14A.放在a处的小磁针的N极向左 B.放在b处的小磁针的N极向右C.放在c处的小磁针的S极向右 D.放在a处的小磁针的N极向右,解析 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点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则小磁针在
18、c点时，N极向右，S极向左，C项错误。答案 BD,3.(对安培分子电流假说的理解)(多选)用安培分子电流假说解释下列现象正确的是( )A.未被磁化的铁棒内部分子电流取向杂乱无章，磁场相互抵消对外不显磁性B.未被磁化的铁棒放到磁场中，各分子电流在磁场作用下取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外显示较强的磁作用，形成磁极C.磁铁受到高温或猛烈撞击时失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流取向变得杂乱无章了D.通电直导线中的电流和环形电流都是分子电流形成的,解析 分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，易知选项A、B、C正确；分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的，D错误。 答案 ABC,4.(磁场的叠加)(多选)如图15所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T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点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是( ),图15,答案 AB,5.(磁通量的理解和计算)如图16所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)。则在此过程中磁通量的变化量的大小为( )图16,答案 C,
