《2018-2019高中物理 第三章 磁場 3.3 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第三章 磁場 3.3 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt（90頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、3幾種常見的磁場,一、磁感線 定義：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲 線上每一點的切線方向都跟這點的___________的方 向一致。,磁感應強度,,二、安培定則 1.直線電流：右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方 向與_________一致，___________所指的方向就是磁 感線環(huán)繞的方向。 2.環(huán)形電流：讓右手彎曲的四指與_______________ 一致，伸直的拇指所指的方向就是_______________ _______的方向。,電流方向,彎曲的四指,環(huán)形電流的方向,環(huán)形導線軸線上,磁感線,,3.通電螺線管：右手握住螺線管，讓彎曲的四指跟 ___________一致，
2、拇指所指的方向就是___________ _______的方向或者說拇指所指的就是___________ _____的方向。,電流的方向,螺線管內(nèi)部,的磁場,通電螺線管,北極,,三、安培分子電流假說 1.內(nèi)容：安培認為，在原子、分子等物 質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種_____，即分 子電流。分子電流的兩側(cè)相當于兩個 _____。(如圖) 2.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場和_____的磁場一樣， 都是由電荷的_____產(chǎn)生的。,電流,磁極,電流,運動,,四、勻強磁場 1.定義：_____、_____處處相同的磁場。 2.磁感線：間隔相同的_____直線。 3.實例：距離很近的兩個異名磁極間的磁場，相隔
3、適 當距離的兩_____放置的通電線圈，其中間區(qū)域的磁場 都是勻強磁場。,強弱,大小,平行,平行,,五、磁通量 1.定義：勻強磁場中____________和_______________ 的平面面積S的乘積，即=___。 2.單位：國際單位制中單位是_____，簡稱韋，符號是 Wb，1 Wb=_______。 3.引申：B= ，表示磁感應強度等于穿過單位面積的 磁通量，因此磁感應強度B又叫_________,磁感應強度B,與磁場方向垂直,BS,韋伯,1 Tm2,磁通密度,,【思考辨析】 (1)用鐵屑可以演示磁體周圍磁感線的分布，所以磁感線是客觀存在的。() (2)磁感線所指的方向就是磁場的磁
4、感應強度方向。 (),,(3)磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷。() (4)通電直導線周圍磁場的磁感線是閉合的圓環(huán)。 (),,提示：(1)。磁感線是為了形象地描述磁場而引入的假想線，實際并不存在，(1)錯誤。 (2)。磁感線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致，(2)正確。 (3)。磁感線是閉合的曲線，疏密表示磁場的強弱，切線方向表示磁感應強度的方向，故磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷，(3)正確。,,(4)。通電直導線周圍磁場的磁感線是一簇以導線為圓心的同心圓，(4)正確。,,【生活鏈接】 有同學認為磁感線總是從磁體北極指向南極，你認為對嗎？ 提示：不對，在磁體外部磁感線
5、從磁體北極指向南極，而在磁體內(nèi)部，磁感線是從南極指向北極。,知識點一對磁感線的理解 探究導入： 將多個小磁針放在條形磁鐵周圍，小磁針的指向如圖所示。,,(1)小磁針的指向與磁場方向存在什么關(guān)系？由圖可知，條形磁鐵的N、S極附近的磁場方向有什么特點？ (2)沿著小磁針的指向畫一條線，這條線能不能表示磁鐵的磁場方向？這條線叫什么線？,,提示：(1)小磁針N極的指向與磁場的方向相同。條形磁鐵的N極附近的磁場方向由N極向外指，S極附近的磁場方向由外指向S極。 (2)每一個小磁針N極的指向都是該點的磁場方向，故沿著小磁針的指向畫的那條線上每一點的切線方向與磁場方向相同，用這條線可以表示磁場方向。這條線叫
6、磁感線。,,【歸納總結(jié)】 1.磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致。,,2.磁感線特點： (1)磁感線是假想的，不是真實存在的線。 (2)磁感線上每一點的切線方向即為該點的磁場方向。 (3)磁感線是閉合曲線。 (4)磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。 (5)磁感線不能相交或相切。,,3.磁感線與電場線的比較：,,,【特別提醒】認識磁感線的兩個誤區(qū)： (1)在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在。 (2)若多個磁體或電流的磁場在空間某區(qū)域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場的磁感線分布情況，不能認為該區(qū)域有多條磁感線相交。,【典題通關(guān)】
7、【典例】(多選)(2018瑞安高二檢測)下列說法正確的是() A.磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于磁體的S極 B.磁感線可以表示磁場的方向和強弱,C.磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場 D.放入通電螺線管內(nèi)的小磁針，根據(jù)異名磁極相吸的原則，小磁針的N極一定指向通電螺線管的S極,【正確解答】選B、C。在磁體的外部，磁感線從磁體的北極出發(fā)，回到南極。在磁體內(nèi)部從S極指向N極，磁感線是閉合曲線，故A錯誤；磁感線的方向表示磁場的方向，磁感線的疏密程度表示磁場的強弱，故B正確；磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，故C正確；通電螺線管內(nèi)部磁場方向是從S極指向N極的，所以放入內(nèi)部的小磁針N極指向螺線管的N極，故D
8、錯誤。,【過關(guān)訓練】 1.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示， 則() A.a、b兩處的磁感應強度的大小不等，BaBb B.a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba
9、線是閉合曲線，而電場線不是閉合曲線 B.磁感線和電場線都是一些互相平行的曲線 C.磁感線起始于N極，終止于S極；電場線起始于正電荷，終止于負電荷 D.磁感線和電場線都只能分別表示磁場和電場的方向,【解析】選A。電場線起始于正電荷(或無窮遠)，終止于無窮遠(或負電荷)，即電場線不是閉合曲線。而磁感線在磁體外部從N極指向S極，內(nèi)部從S極指向N極，內(nèi)外構(gòu)成閉合曲線。A對，C錯。無論是磁感線還是電場線，都是既有直線，也有曲線，B錯。磁感線和電場線都能表示場的大小和方向，D錯。,【補償訓練】 1.關(guān)于磁感線的描述，下列說法中正確的是() A.磁感線可以形象地描述各點磁場的強弱和方向，它每一點的切線方向都
10、和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致 B.磁感線可以用細鐵屑來顯示，因而是真實存在的 C.兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場 D.兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交,【解析】選A。磁感線上每一點的切線方向表示磁場 方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，所以A正確； 磁感線是為了形象地描述磁場而假想的一簇有方向的 閉合曲線，實際上并不存在，細鐵屑可以顯示出其形 狀，但那并不是磁感線，B錯；磁感線的疏密反映磁 場的強弱，磁感線是假想的人為畫出的曲線，兩條磁,感線的空隙處也存在磁場，C錯；兩個磁場疊加，描 述的是疊加后的磁場的磁感線分布情況，磁感線不相交，所以D不正確。,2.如圖所示表示蹄形磁鐵周
11、圍的磁感線， 磁場中有a、b兩點，下列說法正確的是 () A.a、b兩處的磁感應強度的大小不等，BaBb B.a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba
12、極指向S極 D.實驗中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線,【解析】選A。磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，但它不是客觀存在的線，可用細鐵屑模擬。在磁鐵外部磁感線由N極到S極，但內(nèi)部是由S極到N極。故只有A正確。,4.關(guān)于磁感線的說法正確的是() A.磁感線總是從磁體的N極出發(fā)指向S極 B.磁感線可以表示磁場的強弱和方向 C.細鐵粉撒在磁鐵附近，我們看到的就是磁感線，所以磁感線是真實存在的 D.沿磁感線方向磁場減弱,【解析】選B。磁感線是閉合曲線，在磁體外部是從N極到S極，內(nèi)部是從S極到N極，選項A錯誤。用磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，即疏密表示強弱，各點的切線方向表示該點的磁場方向。磁場
13、中各點的方向即為處在該點的小磁針N極的受力方向，選項B正確。磁感線是為研究問題方便而假想的曲線，實際不存在，選項C錯誤。磁感線的疏密表示磁場強弱，磁場強弱與磁感線的方向無關(guān)，選項D錯誤。,知識點二利用安培定則判斷電流的磁場 探究導入： 如圖所示，電鍵閉合后，螺線管上方的小磁針的N極指向左方。,,(1)螺線管外，過小磁針的磁感線的方向是什么情況？通電螺線管a、b端各相當于條形磁鐵的什么極？ (2)若將小磁針放于螺線管內(nèi)部，它的N極指向什么方向？電源c、d端哪一端是正極？,,提示：(1)螺線管外，過小磁針的磁感線的方向是由b指向a。通電螺線管a、b端各相當于條形磁鐵的S極和N極。 (2)若將小磁針
14、放于螺線管內(nèi)部，它的N極水平指向右方。由安培定則知，電流由螺線管a端進，b端出，故電源的c端是正極。,,【歸納總結(jié)】,,【特別提醒】(1)應用安培定則判定直線電流時，四指所指的是導線之外磁場的方向。 (2)判定環(huán)形電流和通電螺線管時拇指的指向是線圈軸線上磁場的方向。,【典題通關(guān)】 【典例】彈簧測力計下掛一條形磁鐵，其N極一端位于一通電螺線管的正上方，如圖所示，下列說法正確的是(),,A.若a接電源正極，b接負極，彈簧測力計示數(shù)不變 B.若a接電源正極，b接負極，彈簧測力計示數(shù)增大 C.若b接電源正極，a接負極，彈簧測力計示數(shù)減小 D.若b接電源正極，a接負極，彈簧測力計示數(shù)增大,,【正確解答
15、】選D。若a接電源正極，b接負極，螺線管中電流俯視沿逆時針方向，由安培定則判斷螺線管的上端相當于條形磁鐵的N極。故磁鐵受到螺線管對它向上的斥力作用，彈簧測力計示數(shù)減小。A、B錯誤；若b接電源正極，a接負極，由安培定則判斷螺線管的上端相當于條形磁鐵的S極，磁鐵受到螺線管對它向下的引力作用，彈簧測力計示數(shù)變大。故C錯誤，D正確。,,【規(guī)律方法】環(huán)形電流的等效磁場 (1)環(huán)形電流的磁場與小磁針的相同，應用安培定則時，拇指所指的方向應該是環(huán)內(nèi)磁場的方向，也是等效小磁針N極的方向。 (2)通電螺線管的磁場相當于條形磁鐵，其外部的磁感線是由N極指向S極；內(nèi)部是由S極指向N極。,,【過關(guān)訓練】 1.(201
16、8南陽高二檢測)一根電纜埋藏在一堵南北走向的墻里，在墻的西側(cè)處，當放一指南針時，其指向剛好在原來的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)180。由此可以斷定，這根電纜中的電流的方向( ) A.可能是向北B.可能是豎直向下 C.可能是向南D.可能是豎直向上,,【解析】選D。指南針的N極原來指向北方，旋轉(zhuǎn)180度，知N極指向南，故該處的磁場方向向南，根據(jù)右手螺旋定則，知墻中的電纜電流方向豎直向上，故D正確。,2.(2018廈門高二檢測)如圖所示，a、b、c三枚小磁 針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)，當這 些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是() A.a、b、c均向左B.a、b、c均向右 C.a向左，b向右，c向右D.a
17、向右，b向左，c向右,,【解析】選C。由通電螺線管電流的流向，根據(jù)安培定則可得，通電螺線管的左邊是S極，右邊為N極，所以小磁針a的N極指向為向左，小磁針b的N極指向為向右，小磁針c的N極指向為向右，故選C。,,【補償訓練】 1.(多選)如圖所示是云層之間閃電 的模擬圖，圖中A、B是位于南、北 方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中在兩云的尖端之間形成了一個放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，則關(guān)于A、B的帶電情況說法中正確的是(),,A.帶同種電荷 B.帶異種電荷 C.B帶正電 D.A帶正電,,【解析】選B、D。云層間放電必須發(fā)生在異種電荷之間，故B對；在云層間放
18、電時，形成的強電場和高溫將空氣電離成正離子和負離子，并在強電場的作用下做定向移動，形成電流，相當于通電直導線形成磁場。由題意知，從南往北看，磁場是逆時針的，根據(jù)安培定則可以判斷電流是從A流向B的。故可知A帶正電，B帶負電。所以D選項正確。,,2.阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(),,A.電路中的電源必須是交流電源 B.電路中的a端點需連接直流電源的正極 C.若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D.若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄
19、浮的最大高度,,【解析】選C。由題意可知，玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，且下端為S極，則線圈的上端為S極，根據(jù)右手螺旋定則可得，電源通的是直流電，且a端為電源的負極，故A、B錯誤；若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，從而增加線圈的磁場，導致玩偶飄浮的最大高度增加，故C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，則線圈中的電流減小，導致玩偶飄浮的最大高度減小，故D錯誤。,,3.兩個完全相同的長導線， 用其中一根繞成如圖甲所示 的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應強度大小為B，若將另一根長導線對折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管中部的磁感應強度的大小為() A
20、.0B.0.5BC.BD.2B,,【解析】選A。用雙線繞成的螺線管，雙線中的電流剛好相反，其在周圍空間產(chǎn)生的磁場相互抵消。所以，螺線管內(nèi)部磁感應強度為零。A正確。,,4.為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(),,【解析】選B。地磁場是從地球的南極附近出來，進入地球的北極附近，除兩極外地表上空的磁場都具有向北的磁場分量，由安培定則，環(huán)形電流外部磁場方向向北，可知B正確。A圖地表上空磁場方向向南，A錯誤。C、D在地表上空產(chǎn)生的磁場方向是東西方向，C、D錯誤。故選B。,,知識點三對磁通量的理解 探究導
21、入： 如圖所示，一矩形線框從abcd位置移動到abcd位置的過程中(線框平行于紙面移動)，中間是一條電流向上的通電導線，請思考：,,(1)線框在導線左邊和右邊時，磁通量相同嗎？請分析。 (2)在移動過程中，當線框的一半恰好通過導線時，線框中的磁通量具體是什么情況？,,提示：(1)導線左邊的磁場方向垂直紙面向外，右邊的磁場方向垂直紙面向里，線框處在左、右兩邊時，磁通量不同，只是絕對值相同而已。 (2)當線框移到兩邊對稱位置時，磁通量此時為零。,,【歸納總結(jié)】 1.磁通量的計算： (1)公式：=BS。 適用條件：勻強磁場；磁感線與平面垂直。,,(2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式=B
22、S中的S應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。 如果磁場B不與我們研究的對象垂直，例如圖中的S，則有,,S=Scos =BScos 式中Scos 即為面積S在垂直于磁感線方向上的投影面積，我們稱之為“有效面積”。,,2.磁通量的正負： (1)磁通量是標量，但有正負，當磁感線從某一面上穿入時，磁通量為正值，穿出時即為負值。 (2)若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁通量為1，反向磁通量為2，則穿過該平面的磁通量=1-2。,,3.磁通量的變化量=2-1： (1)當B不變，有效面積S變化時，=BS。 (2)當B變化，S不變時，=BS。 (3)B和S同時變化，則=2-1，但BS。,磁感線的凈條數(shù)
23、定性表示磁通量 B環(huán)面積大，但磁感線的凈條數(shù)比A環(huán)中少， 故AB,,4.磁通密度： (1)由=BS得B= ，叫作磁通密度。單位：Wb/m2。 (2)關(guān)系：1 T=1 Wb/m2=1 N/(Am)。,【易錯提醒】磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”，當有不同方向的磁感線同時穿過同一面積時，磁通量指的是合磁場的磁感線穿過其面積的條數(shù)，即此時的磁通量為合磁通量。,【典題通關(guān)】 【典例】(2018撫州高二檢測)如圖 所示，一矩形線框置于磁感應強度為 B的勻強磁場中，線框平面與磁場方向 平行，若線框的面積為S，則當線框以左邊為軸轉(zhuǎn)過30時通過線框的磁通量為(),【正確解答】選D。由磁通量表達式：
24、=BS，S指垂 直磁感線的有效面積，則可知轉(zhuǎn)過30時的磁通量 =BSsin30= BS，故選D。,【過關(guān)訓練】 1.(2018錦州高二檢測)一平面線 圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于 水平位置，釋放后讓它在如圖所示 的勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置和位置的過程中，下列對磁通量的變化判斷正確的是(),A.一直變大 B.一直變小 C.先變大后變小 D.先變小后變大,【解析】選C。線圈在位置和位置時都不與磁場垂直，而根據(jù)磁通量的計算公式=BScos，當線圈與磁場垂直時，穿過線圈的磁通量最大，所以線圈第一次通過位置和位置的過程中，穿過線圈的磁通量是先增大后減小，故選項
25、C正確。,2.(多選)如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是() A.如圖位置時等于BS B.若使框架繞OO轉(zhuǎn)過60角，磁通量為 BS C.若從初始位置轉(zhuǎn)過90角，磁通量變化為零 D.若從初始位置轉(zhuǎn)過180角，磁通量變化為零,【解析】選A、B。如題圖位置時，磁 感線與框架平面垂直，=BS，A正確； 當框架繞OO軸轉(zhuǎn)過60時可以將原 圖改畫成從上面向下看的俯視圖，如 圖所示，所以=BS=BScos60= BS，B正確； 轉(zhuǎn)過90時，框架由與磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫校?穿過框架的磁通量變化了BS，C錯誤；框架轉(zhuǎn)過180時，磁感線仍然垂直穿過框架
26、，只不過穿過方向改變了，因而1=BS，2=-BS，=|2-1|=2BS，D錯誤。,【補償訓練】 1.(多選)面積為2.510-2 m2的矩形線圈放在磁感應強度為4.010-2 T的勻強磁場中，則穿過線圈的磁通量可能是() A.1.010-2 WbB.1.010-3 Wb C.1.010-4 WbD.0,【解析】選B、C、D。線圈與磁場垂直時，通過它的磁通量最大，且m=BS=1.010-3 Wb。線圈與磁場平行時，通過它的磁通量為0 。故通過線圈的磁通量范圍是01.010-3 Wb。所以A錯，B、C、D對。,2.如圖所示，邊長為L的n匝正方形線框abcd內(nèi)部有一 邊長為 的正方形區(qū)域的勻強磁場，
27、磁場的磁感應強 度為B。下列有關(guān)的說法正確的是(),A.穿過線框abcd的磁通量為BL2 B.穿過線框abcd的磁通量為nBL2 C.穿過線框abcd的磁通量為 D.穿過線框abcd的磁通量為,【解析】選C。磁通量=BS，與線圈匝數(shù)無關(guān)， 式中的S為在磁場中且與磁場垂直的面積，所以 =B ，C正確。,3.如圖所示，AB是水平面上一個圓的直徑，在過AB的 豎直平面內(nèi)有一根通電導線CD，已知CDAB。當CD豎 直向上平移時，電流磁場穿過圓面積的磁通量將 () A.逐漸增大B.逐漸減小 C.始終為0D.不為0但保持不變,【解析】選C。通電直導線產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，根據(jù)安培定則判斷可知：在AB的外側(cè)磁感
28、線向下穿過線圈平面，在AB的里側(cè)磁感線向上穿過線圈平面，根據(jù)對稱性可知，穿過線框的磁感線的總條數(shù)為零，磁通量為零，CD豎直向上平移時，穿過這個圓面的磁通量始終為零，保持不變，故A、B、D錯誤，C正確。,【拓展例題】考查內(nèi)容：安培定則的應用 【典例】(多選)如圖所示，一根通電直導線垂直放在 磁感應強度為1 T的勻強磁場中，以導線截面的中心 為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個點，已 知a點的實際磁感應強度為零，則下列敘述正確的是 (),A.直導線中的電流方向垂直紙面向里 B.b點的實際磁感應強度為 T，方向斜向上， 與B的夾角為45 C.c點的實際磁感應強度為零 D.d點的實際磁感應強度跟b點的相同,【正確解答】選A、B。由a點合磁感應強度為零知，該電流在a點的磁感應強度方向向左，大小為1 T，由安培定則知A項對；由平行四邊形定則知B項正確；d點的磁感應強度的大小與b點相同，但兩者方向垂直，故D錯；在c點兩磁場的方向相同，合磁感應強度為2 T，方向向右，故C錯。,
2018-2019高中物理 第三章 磁場 3.3 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt
