高中物理选修3-1讲义:第三章 第3讲 几种常见的磁场.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date高中物理选修3-1讲义:第三章 第3讲 几种常见的磁场高中物理选修3-1讲义:第三章 第3讲 几种常见的磁场目标定位1.知道磁感线的概念,并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.知道磁通量的概念,并会计算磁通量.4.知道安培分子电流假说的内容,并能解释简单的磁现象一、磁感线如果在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟
2、这一点的磁感应强度的方向一致,这样的曲线就叫做磁感线想一想实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状,是否说明磁感线真实存在?答案磁感线并不真实存在,细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”,受震动后会有规则排列,能显示磁感应强度的方向,无数个细铁屑连接在一起,好像磁感线显现出来一样二、几种常见的磁场(如图331所示)1直线电流的磁场直线电流的磁场方向可以用安培定则来表示:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向这个规律也叫右手螺旋定则2环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形
3、导线轴线上磁感线的方向3通电螺线管的磁场通电螺线管是由许多匝环形电流串联而成的因此,通电螺线管的磁场也就是这些环形电流磁场的叠加所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时拇指所指的方向就是螺线管内部磁场的方向,从外部看,通电螺线管的磁场相当于一个条形磁铁的磁场,所以拇指所指的方向也是它的北极方向想一想如果把一个小磁针放入通电螺线管的内部,静止时小磁针的N极将指向螺线管的哪一极呢?答案小磁针的N极指向通电螺线管的N极三、安培分子电流假说法国学者安培提出了著名的分子电流假说他认为在原子、分子等物质微粒的内部,存在的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
4、相当于两个磁极想一想没有磁性的铁棒在受到外界磁场作用时,两端对外界显示出较强的磁作用,形成了磁极,这怎么解释呢?答案铁棒在未被磁化时,内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性当铁棒受到外界磁场作用时,分子电流的取向变得大致相同,两端对外界显示出较强的磁作用,形成磁极,这实际上就是磁化现象四、匀强磁场1定义:磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场2磁感线:间隔相同的平行直线3实例:距离很近的对放的两个异名磁极间的磁场,两平行放置的通电线圈,其中间区域的磁场都是匀强磁场五、磁通量1定义:匀强磁场磁感应强度B与和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,简称磁通
5、2表达式:BS. 单位:Wb,1 Wb1 Tm2.3引申:B,因此磁感应强度B又叫磁通密度一、对磁感线的深化理解磁感线和电场线的比较相同点:都是为了形象地描述场,而假想的曲线;都是疏密程度表示场的强弱,切线方向表示场的方向;都不能相交不同点:电场线起于正电荷,终止于负电荷,不闭合;但磁感线是闭合曲线例1 关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是()A磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止的B磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的D两个磁场的的叠加区域,磁感线可能相交答案B解析条形磁铁内部
6、磁感线从S极到N极,A不正确;磁感线上每一点切线方向表示磁场方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,小磁针静止时北极受力方向和静止时北极的指向均为磁场方向,所以选项B正确;磁感线是为了形象地描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线,实际上并不存在,所以选项C不正确;叠加区域合磁场的方向也具有唯一性,故磁感线不可能相交,所以D选项错误借题发挥磁场、电场都是一种客观存在的特殊物质,磁感线、电场线虽是假想的曲线,但可形象地描述磁场、电场的强弱和方向应注意两者的区别与关系二、几种常见的磁场分布1常见永磁体的磁场(如图332所示)图3322三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来源:学。科。
7、网Z。X。X。K来源:学科网ZXXK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极例2 如图333所示,分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向图333答案用安培定则来判断,分别如下图中各图所示解析如果已知电流的方向,可用右手螺旋定则判断磁感线的方向如果已知小磁针静止时N极指向,那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向三、磁通量的理解1磁通量的计算(1)公式:BS适用条件:匀强磁场;磁感
8、线与平面垂直(2)当平面与磁场方向不垂直时,穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B方向的投影面积进行计算,即BS.2物理意义:磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示;若磁感线沿相反方向穿过同一平面,则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)温馨提示磁通量的正、负既不表示大小,也不表示方向,它表示磁通量从某个面穿入还是穿出,若规定穿入为正,则穿出为负,反之亦然图334例3如图334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?答案0.12 Wb解析 方法一:把S投影到与B垂直的方向,则BScos
9、 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 S0.60.4cos 60 Wb0.12 Wb.四、安培分子电流假说的应用及意义图3351安培分子电流假说安培认为,物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体 (如图335所示). 2当铁棒中分子电流的取向大致相同时,铁棒对外显磁性(如图336甲所示);当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时,铁棒对外不显磁性(如图336乙所示),所以磁体在高温或受到猛烈撞击时,将会退磁图3363安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质:一切磁现象都是由电
10、荷的运动产生的例4(2014衡水高二检测)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安培凭空想出来的答案C对磁感线的理解1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b点的磁感应强度大的是()答案AC解析磁感线的疏密可表示磁感应强度的大小安培定则的理解和应用图3372如图337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()A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
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