2019-2020學年高中物理 第三章 磁場 3 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt

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3幾種常見的磁場 知識自學 自我檢測 一 磁感線閱讀教材第86頁 磁感線 部分 初步認識磁感線 1 磁感線及其作用在磁場中畫出一些曲線 使曲線上每一個點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致 這樣的曲線叫作磁感線 利用磁感線可以形象地描述磁場 2 實驗模擬在玻璃板的下面放上磁鐵 上面放細鐵屑 輕敲玻璃板 可以模擬出磁感線的形狀 原因是細鐵屑在磁場中被磁化成 小磁針 輕敲玻璃板 鐵屑就會有規(guī)則地排列起來 模擬出磁感線的形狀 知識自學 自我檢測 二 幾種常見的磁場閱讀教材第86 87頁 幾種常見的磁場 部分 知道安培定則的內容 初步了解直導線 環(huán)形線圈和螺線管的磁場分布 1 判斷直線電流產生的磁場方向安培定則 右手握住導線 讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致 彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向 這個規(guī)律也叫右手螺旋定則 2 判斷環(huán)形電流產生的磁場方向安培定則 讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向 3 判斷通電螺線管產生的磁場方向安培定則 讓右手彎曲的四指與通電螺線管電流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是螺線管內部磁場的方向 或拇指指向螺線管的北極 知識自學 自我檢測 三 安培分子電流假說閱讀教材第87頁 安培分子電流假說 部分 理解安培分子電流假說的內容 了解安培分子電流假說可以解釋一些磁現象 1 安培分子電流假說法國學者安培提出了著名的分子電流假說 他認為在原子 分子等物質微粒的內部 存在著一種環(huán)形電流 即分子電流 分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體 它的兩側相當于兩個磁極 2 用安培分子電流假說解釋磁化現象一條鐵棒未被磁化時 內部分子電流的取向是雜亂無章的 磁場相互抵消 對外不顯磁性 當鐵棒受到外界磁場的作用時 各分子電流的取向變得大致相同 鐵棒被磁化 兩端顯示出較強的磁作用 形成磁極 3 用安培分子電流假說解釋磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性激烈的熱運動或震動使分子電流的取向又變得雜亂無章 知識自學 自我檢測 四 勻強磁場 磁通量閱讀教材第88頁 勻強磁場 和 磁通量 部分 知道勻強磁場的磁感線特點 初步理解磁通量的概念 知道計算磁通量的公式和單位 1 勻強磁場及其磁感線的特點磁感應強度的大小 方向處處相同的磁場 磁感線是間隔相同的平行直線 2 磁通量 1 定義 勻強磁場的磁感應強度B與和磁場方向垂直的平面面積S的乘積 叫作穿過這個面積的磁通量 2 公式 BS 3 單位 韋伯 簡稱韋 符號是Wb 1Wb 1T m2 知識自學 自我檢測 正誤判斷 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 解析 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 答案 2 磁感線所指的方向就是磁場的磁感應強度方向 解析 磁感線的切線方向就是該點的磁感應強度方向 答案 3 磁體的磁場和電流的磁場本質上是一樣的 解析 磁體的磁場和電流的磁場本質上都是由運動的電荷產生的 所以本質是一樣的 答案 知識自學 自我檢測 4 磁感應強度的單位是T 也可以是Wb m2 解析 因為 BS 故B 因此1T 1Wb m2 答案 5 根據安培的分子電流假說 在外界磁場作用下 物體內部分子電流取向變得大致相同時 物體就被磁化 兩端形成磁極 解析 物體被磁化是因為在外界磁場作用下 物體內部分子電流取向變得大致相同 從而使兩端形成磁極 答案 知識自學 自我檢測 6 磁感應強度等于穿過單位面積的磁通量 答案 7 將一平面置于勻強磁場中的任何位置 穿過該平面的磁通量總相等 答案 8 環(huán)形電流的磁場相當于小磁針 通電螺線管的磁場相當于條形磁鐵 答案 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 對磁感線的進一步認識圖甲表示條形磁鐵的磁感線的分布情況 圖乙表示通電螺線管的磁感線的分布情況 觀察兩幅圖 請思考 從圖中可以看出 通電螺線管的磁感線是閉合的 而條形磁鐵的磁感線不閉合 這種判斷對嗎 要點提示 不管是磁鐵的磁場 還是電流的磁場 磁感線都是閉合的 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 1 磁感線的特點 磁感線上任一點的切線方向表示該點的磁感應強度的方向 即小磁針N極受力的方向 磁鐵外部的磁感線從N極指向S極 內部從S極指向N極 磁感線是閉合曲線 磁感線的疏密表示磁場強弱 磁感線密集處磁場強 磁感線稀疏處磁場弱 磁感線在空間不相交 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 電場線有始點和終點 而磁感線是閉合曲線 沒有開始點和終點 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 例題1 多選 關于磁感線的概念和性質 下列說法正確的是 A 磁感線上各點的切線方向就是各點的磁場方向B 鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線C 磁感線總是從磁體的N極指向S極D 磁場中任意兩條磁感線均不相交解析 磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同 A對 磁感線是假想曲線 B錯 磁感線為閉合曲線 在磁體的內部磁感線則由S極指向N極 C錯 兩條磁感線不能相交 磁感線也不相切 D對 答案 AD要正確地理解磁感線 并且可以和電場線作類比 比如都是人為引入的帶有方向的曲線 可以通過疏密程度反映場的強弱 不能相交等 也有不同點 比如磁感線是閉合的曲線而電場線不是 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 常見磁場的磁感線的分布特點根據安培假說的物理思想 磁場來源于運動電荷 如果用這種思想解釋地球磁場的形成 根據地球上空并無相對地球定向移動的電荷的事實 認為地磁場是由于地球的自轉所形成 那么由此推斷 地球總體應該是帶正電還是帶負電 要點提示 因在地球的內部地磁場從地球北極指向地球的南極 根據右手螺旋定則可判斷出地球表現環(huán)形電流的方向應從東到西 而地球是從西向東自轉 所以只有地球表面帶負電荷才能形成上述電流 綜上所述 地球總體應該帶負電 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 1 常見永磁體的磁場 如圖所示 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 例題2 如圖所示 分別給出了導線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時N極的指向或磁感線方向 請畫出對應的磁感線 標上方向 或電流方向 解析 如果已知電流的方向 可用右手螺旋定則判斷磁感線的方向 如果已知小磁針靜止時N極指向 那么小磁針N極所指方向就是磁感線方向 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 答案 用安培定則來判斷 分別如下列各圖所示 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 判斷磁場方向的四種方法1 磁感線上某點的切線方向即為該點的磁場方向 2 小磁針靜止時N極的指向即為該點的磁場方向 3 根據安培定則判斷電流的磁場方向 4 磁體外部的磁場方向由N極指向S極 磁體內部的磁場方向由S極指向N極 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 磁通量如圖所示 一矩形線框從abcd位置移動到a b c d 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 導線的左邊磁場的方向向哪 右邊呢 2 在移動過程中 當線框的一半恰好通過導線時 穿過線框的磁感線條數有何特點 要點提示 1 導線左邊的磁場方向向外 右邊的磁場方向向里 2 當線框的一半恰好通過導線時 穿過線框向外的磁感線條數與向里的磁感線條數相同 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 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 BS中的S應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積 例如圖中的S 則有S Scos BScos 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 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 則磁感線從此面穿出時即為負值 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 B S B S相互垂直時 2 當B變化 S不變時 B S B S相互垂直時 3 B和S同時變化 則 2 1 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 4 與磁感應強度的聯系 1 磁感應強度B主要描述磁場中某點的磁場情況 與位置對應 而磁通量用來描述磁場中某一個給定面上的磁場情況 它與給定面對應 2 由 BS得 即為磁感應強度的另一定義式 表示穿過垂直于磁場方向的單位面積的磁感線條數 所以B又叫作磁通密度 5 與磁感線條數的關系 磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的 凈條數 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 即此時的磁通量為合磁通量 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 例題3 如圖所示 線圈平面與水平方向夾角 60 磁感線豎直向下 線圈平面面積S 0 4m2 勻強磁場磁感應強度B 0 6T 則 1 穿過線圈的磁通量 為多少 把線圈以cd為軸順時針轉過120 角 則通過線圈磁通量的變化量為多少 2 若 90 穿過線圈的磁通量為多少 當 為多大時 穿過線圈的磁通量最大 當堂檢測 探究一 探究二 探究三 探究四 問題探究 名師精講 典例剖析 解析 1 線圈在垂直磁場方向上的投影面積S Scos60 0 4 0 2m2穿過線圈的磁通量 1 BS 0 6 0 2Wb 0 12Wb 線圈以cd為軸順時針方向轉過120 角后變?yōu)榕c磁場垂直 但由于此時磁感線從線圈平面穿入的方向與原來相反 故此時通過線圈的磁通量 2 BS 0 6 0 4Wb 0 24Wb 故磁通量的變化量 2 1 0 24 0 12 Wb 0 36Wb 2 90 時 線圈在垂直磁場方向上的投影面積S 0 據 BS 知 此時穿過線圈的磁通量為零 當 0 時 線圈平面與磁場垂直 此時S S穿過線圈的磁通量最大 答案 1 0 12Wb0 36Wb 2 0 0 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 磁場的疊加問題問題探究如圖甲所示 A為一根通電的長直導線 則 1 在導線右側AC區(qū)域磁場的方向和大小怎樣 2 如圖乙所示 若在虛線C右側對稱地再放一根與A平行的長直導線B 通以同方向等大電流 則AC區(qū)域磁場的方向和大小怎樣變化 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 要點提示 1 根據安培定則可知 AC區(qū)域的磁場方向為垂直紙面向里 離導線越遠的地方磁場越弱 2 當再放置導線B時 AC區(qū)域的磁場為A B導線電流單獨存在時產生的磁場的矢量和 遵循矢量合成的平行四邊形定則 根據安培定則可知 B導線在AC區(qū)域產生的磁場方向為垂直紙面向外 在同一點 A導線的磁場強 因此 AC區(qū)域的磁場方向仍為垂直紙面向里 大小比放導線B前小了 離導線A越遠 磁場越弱 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 磁場的疊加規(guī)律1 磁場是一種特殊的物質 幾種磁場可以共同占有同一空間 2 當空間內有幾種磁場時 空間中某點的磁感應強度等于每種磁場單獨存在時在該點產生的磁感應強度的矢量和 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 例題4 如圖所示 兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2 且I1 I2 a b c d為導線某一橫截面所在平面內的四點 且a b c與兩導線共面 b點在兩導線之間 b d的連線與導線所在平面垂直 磁感應強度可能為零的點是 A a點B b點C c點D d點 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 解析 兩電流在該點的合磁感應強度為0 說明兩電流在該點的磁感應強度滿足等大反向關系 根據安培定則可知 在兩電流的同側磁感應強度方向相反 則為a或c 又I1 I2 故該點距I1遠距I2近 應為c點 選項C正確 I1 或I2 在d點產生的磁感應強度B1 或B2 的方向與d和導線的連線垂直 如圖所示 合磁感應強度不為0 選項D錯誤 答案 C 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 磁場疊加問題的解決思路1 應用安培定則判斷各電流在某點分別產生的磁感應強度的方向 過該點磁感線的切線方向 即與點和導線的連線垂直 2 根據平行四邊形定則 利用合成法或正交分解法進行合成 求得合磁感應強度 當堂檢測 探究三 探究四 探究一 探究二 當堂檢測 1 2 3 1 如圖所示 某磁場的一條磁感線 其上有A B兩點 則 A A點的磁感應強度一定大B B點的磁感應強度一定大C 因為磁感線是直線 A B兩點的磁感應強度一樣大D 條件不足 無法判斷解析 由磁場中一根磁感線無法判斷磁場強弱 答案 D 4 探究三 探究四 探究一 探究二 當堂檢測 1 2 3 2 多選 一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的下方 并與小磁針指向平行 如圖所示 此時小磁針的S極向紙內偏轉 則這束帶電粒子可能是 A 向右飛行的正粒子束B 向左飛行的正粒子束C 向右飛行的負粒子束D 向左飛行的負粒子束解析 小磁針S極向紙內轉 說明電流產生的磁場在小磁針處垂直紙面向外 由安培定則可得 電流方向向右 可以形成方向向右的電流的是向右飛行的正粒子束或向左飛行的負粒子束 答案 AD 4 探究三 探究四 探究一 探究二 當堂檢測 1 2 3 4 3 在同一平面內有四根彼此絕緣的通電直導線1 2 3 4 如圖所示 四根導線中的電流大小關系為I1 I2 I3 I4 要使O點 四根導線圍成的正方形的中心 的磁場增強 則應切斷 A 導線1的電源B 導線2的電源C 導線3的電源D 導線4的電源解析 根據安培定則可以確定通電導線周圍磁場的分布 導線1在O點產生的磁場的方向垂直于紙面向里 導線2在O點產生的磁場的方向垂直于紙面向里 導線3在O點產生的磁場的方向垂直于紙面向里 導線4在O點產生的磁場的方向垂直于紙面向外 由于I1 I2 I3 I4 所以合磁場的方向垂直于紙面向里 根據磁場的疊加可知 要使O點的磁場增強 應切斷導線4的電源 D正確 答案 D 探究三 探究四 探究一 探究二 當堂檢測 1 2 3 4 磁通量的計算 選做題 如圖所示 面積是0 5m2的矩形導線圈處于磁感應強度為20T的勻強磁場中 線圈平面與磁場垂直 如圖中 位置 則穿過該線圈的磁通量是多少 若線圈平面與磁場方向夾角為60 如圖中 位置 則穿過該線圈的磁通量又是多少 解析 已知S 0 5m2 B 20T 1 因為線圈平面與磁場垂直 所以 BS 20 0 5Wb 10Wb 2 因為線圈平面與磁場方向夾角為60 所以 BSsin60 20 0 5 Wb 8 66Wb 答案 10Wb8 66Wb 4