2019春高中物理 第3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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第三章 磁場 3幾種常見的磁場 課前預(yù)習(xí) 1 定義如果磁場中畫出一些曲線 使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的 的方向一致 這樣的曲線就叫做磁感線 2 特點(diǎn) 1 磁感線是閉合曲線 2 磁感線的疏密程度表示磁場 磁場強(qiáng)的地方磁感 磁場弱的地方磁感 磁感線 磁感應(yīng)強(qiáng)度 強(qiáng)弱 線密 線疏 1 通電直導(dǎo)線周圍磁場用右手握住導(dǎo)線 讓伸直的大拇指所指的方向跟 的方向一致 那么 所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向 如圖 安培定則 用來確定通電導(dǎo)線周圍磁場方向 電流 彎曲的四指 2 環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場讓右手彎曲的四指和 的方向一致 那么 伸直的大拇指所指的方向就是 的磁感線的方向 如圖 環(huán)形電流 環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上 3 通電螺線管產(chǎn)生的磁場用右手握住螺線管 讓彎曲的四指所指的方向跟 的方向一致 大拇指所指的方向就是 的方向 因通電螺線管產(chǎn)生的磁場類似于條形磁鐵 所以大拇指所指的方向也可以說成通電螺線管磁場的 如圖 電流 螺線管內(nèi)部磁感線 北極 N極 1 安培分子電流假說的內(nèi)容安培認(rèn)為 在原子 分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種 分子電流 分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為 分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極 見圖 2 安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋 磁化現(xiàn)象 磁體的退磁 磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 磁鐵的磁場和電流的磁場 都是由電荷的 產(chǎn)生的 安培分子電流假說 環(huán)形電流 微小的磁體 一樣 運(yùn)動(dòng) 1 定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的 處處相同的磁場 2 磁感線特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場的磁感線是一些 直線 勻強(qiáng)磁場 大小 方向 間隔相同的平行 1 定義勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B和與磁場方向 的平面面積S的乘積 即 2 單位 簡稱韋 符號(hào) 1 1T m2 磁通量 垂直 BS 韋伯 Wb Wb 磁通密度 標(biāo) 判一判 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感應(yīng)強(qiáng)度方向 3 磁體的磁場和電流的磁場本質(zhì)是一樣的 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T 也可以是Wb m2 5 某平面與磁場平行時(shí) 通過它的磁通量為零 6 磁通量是矢量 其正 負(fù)表示磁通量的方向 選一選 下列關(guān)于小磁針在磁場中靜止時(shí)的指向 正確的是 C 解析 根據(jù)在磁體外部同名磁極相互排斥可知選項(xiàng)A錯(cuò) 應(yīng)用安培定則可知環(huán)形電流中心線上的磁場方向由右向左 小磁針N極受到的磁場力向左 選項(xiàng)B錯(cuò) 根據(jù)安培定則可知通電螺線管內(nèi)部磁場向右 內(nèi)部小磁針N極受到的磁場力向右 選項(xiàng)C對 根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線右邊磁場向里 小磁針N極應(yīng)向里 選項(xiàng)D錯(cuò) 想一想 磁場是一種特殊的物質(zhì) 不能為人們所看見 英國科學(xué)家法拉第在對磁場的描述方面表現(xiàn)出很強(qiáng)的想像力 為了 看見 磁場 法拉第在紙板上均勻?yàn)M細(xì)小的鐵屑 在其下放置磁鐵 然后輕敲紙板 磁化后的鐵屑在磁力的作用下就清清楚楚地呈現(xiàn)出 磁感線 來 請思考 沒有磁感線的地方 磁感應(yīng)強(qiáng)度就為零嗎 解析 不為零 磁感線是為了形象地描述磁場而假想的曲線 用磁感線描述磁場時(shí) 磁感線稀疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度小 磁感線密集的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度大 但是磁場中沒畫磁感線的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 課內(nèi)探究 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 探究一對磁感線的認(rèn)識(shí)與理解 1 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 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 1 磁感線的特點(diǎn) 1 為形象描述磁場而引入的假想曲線 實(shí)際并不存在 2 磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱 磁感線在某點(diǎn)的切線方向表示磁場的方向 3 磁感線的方向在磁體外部從N極指向S極 磁體內(nèi)部從S極指向N極 即磁感線是閉合的曲線 它不相交 不相切 也不中斷 2 磁感線與電場線的比較 特別提醒 1 在沒畫磁感線的地方 并不表示沒有磁場存在 2 若多個(gè)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(rèn)為該區(qū)域有多條磁感線相交 AB 解題指導(dǎo) 用磁感線可以形象地描述磁場的強(qiáng)弱和方向 它是一種理想化模型 并不是真實(shí)存在的 由于磁體的N極和S極是密不可分的 所以磁感線總是閉合的曲線 解析 磁場是一種特殊物質(zhì) 磁極 電流間發(fā)生的作用都是通過磁場發(fā)生的 選項(xiàng)A正確 磁感線是為了形象地描述磁場而假想的線 不是真實(shí)存在的 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 磁感線的切線方向表示磁場的方向 磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱 選項(xiàng)B正確 磁感線是閉合曲線 在磁體外部由N極指向S極 在磁體內(nèi)部由S極指向N極 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 對點(diǎn)訓(xùn)練1 如圖所示表示蹄形磁鐵周圍的磁感線 磁場中有a b兩點(diǎn) 下列說法正確的是 A a b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等 Ba BbB a b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等 Ba BbC 蹄形磁鐵的磁感線起始于蹄形磁鐵的N極 終止于蹄形磁鐵的S極D a處沒有磁感線 所以磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B 解析 磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱 由此可判A錯(cuò)B對 磁感線是閉合的曲線 在磁鐵外部是從N極到S極 內(nèi)部是從S極到N極 故C錯(cuò) 磁感線是為研究問題方便而假想的線 實(shí)際并不存在 故D錯(cuò) 在用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電螺線管的磁感線方向時(shí) 大拇指和四指的指向所代表的含義相同嗎 提示 不相同 在判定通電直導(dǎo)線磁感線的方向時(shí) 大拇指指向電流的方向 四指指向磁感線的方向 在判定通電螺線管磁感線的方向時(shí) 四指指向電流的環(huán)繞方向 大拇指指向螺線管內(nèi)部磁感線的方向 探究二幾種常見的磁場磁感線的分布特點(diǎn) 2 1 常見永磁體的磁場 如圖 2 三種常見的電流的磁場 特別提醒 1 應(yīng)用安培定則判定直線電流時(shí) 四指所指的是導(dǎo)線之外磁場的方向 判定環(huán)形電流和通電螺線管時(shí)拇指的指向是線圈軸線上磁場的方向 2 環(huán)形電流相當(dāng)于小磁針 通電螺線管相當(dāng)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 BCD 解題指導(dǎo) 導(dǎo)線的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向即為磁場的方向判定解析 由右手螺旋定則可知 通電螺線管左端為N極 右端為S極 螺線管的內(nèi)部磁場由右指向左 外部由左到右 則有a磁針方向錯(cuò)誤 b磁針方向正確 故A錯(cuò)誤 B正確 而對于U形螺線管左端相當(dāng)于S極 右端相當(dāng)于N極 故c磁針的方向正確 對于環(huán)形導(dǎo)線 左端相當(dāng)于S極 右端相當(dāng)于N極 因此d磁針方向正確 故D正確 故選BCD 對點(diǎn)訓(xùn)練2 在下圖中 分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場中某處小磁針N極的指向或磁感線方向 請畫出對應(yīng)的磁感線 標(biāo)上方向 或電流方向 答案 用安培定則來判斷 分別如下圖所示 如圖所示的磁場中與磁場垂直放置兩個(gè)面積相同的閉合線圈S1 左 S2 右 如何判斷穿過線圈S1 S2的磁通量大小呢 提示 根據(jù) BS判斷 由圖可知B1 B2 故 1 2 探究三對磁通量的理解 3 1 磁通量的計(jì)算 1 公式 BS 適用條件 勻強(qiáng)磁場 磁感線與平面垂直 2 在勻強(qiáng)磁場B中 若磁感線與平面不垂直 公式 BS中的S應(yīng)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 我們稱為 有效面積 2 磁通量的正負(fù) 1 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí) 磁通量為正值 穿出時(shí)即為負(fù)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(dāng)B不變 有效面積S變化時(shí) B S 2 當(dāng)B變化 S不變時(shí) B S 3 B和S同時(shí)變化 則 2 1 但 B S 特別提醒 1 穿過某一面積的磁通量是由穿過該面的磁感線條數(shù)的多少?zèng)Q定 與匝數(shù)無關(guān) 2 當(dāng)平面轉(zhuǎn)過180 時(shí) 磁通量的變化量的大小 2 1 2BS 而不是 0 C 解題指導(dǎo) 1 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 其正 負(fù)不代表方向 僅代表磁感線的穿入或穿出 2 磁通量的變化量 2 1 在具體的計(jì)算中 一定要注意 1及 2的正負(fù)問題 解析 通電導(dǎo)線MN周圍的磁場并非勻強(qiáng)磁場 靠近MN處的磁場強(qiáng)些 磁感線密一些 遠(yuǎn)離MN處的磁感線疏一些 當(dāng)線框在 位置時(shí) 穿過平面的磁通量為 當(dāng)線框平移到 位置時(shí) 磁通量為 則磁通量的變化量為 1 當(dāng)線框翻轉(zhuǎn)到 位置時(shí) 磁感線相當(dāng)于從 反面 穿過平面 則磁通量為 則磁通量的變化量是 2 所以 1 2 對點(diǎn)訓(xùn)練3 多選 2017 四川遂寧射洪中學(xué)摸底 彼此絕緣 相互交叉的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面 圖中穿過線圈的磁通量可能為零的是 解析 根據(jù)安培定則判定電流I1 I2在閉合線圈內(nèi)的磁場方向 可知選項(xiàng)A D中的磁通量可能為零 AD 素養(yǎng)提升 1 分清 因 和 果 在判定直線電流的磁場的方向時(shí) 拇指指 原因 電流方向 四指指 結(jié)果 磁感線繞向 在判定環(huán)形電流的磁場方向時(shí) 四指指 原因 電流繞向 拇指指 結(jié)果 環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向 即指N極 2 優(yōu)先采用整體法 一個(gè)任意形狀的電流 如三角形 矩形等 的磁場 從整體效果上可等效為環(huán)形電流的磁場 再根據(jù)安培定則確定磁場的方向 即磁感線的方向 安培定則的應(yīng)用技巧 3 若研究磁體與環(huán)形電流 通電螺線管的相互作用力 可根據(jù)安培定則將環(huán)形電流或通電螺線管等效成小磁針或條形磁鐵 如圖所示 然后根據(jù)磁極之間的相互作用規(guī)律進(jìn)行分析 解析 小磁針A的N極向右運(yùn)動(dòng) 故說明螺線管左側(cè)為S極 右側(cè)為N極 電流從左側(cè)流入 則電源的左側(cè)為電源的正極 將整個(gè)線路等效為一個(gè)環(huán)形電流 其電流方向沿逆時(shí)針 由安培定則判斷出下方小磁針B處的磁場方向向外 小磁針B的N極指向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?左 垂直紙面向外