33幾種常見的磁場課件（人教選修3-1）

名師課堂 一點通 第三章磁場 新知預習 巧設(shè)計 要點一 要點二 第3節(jié)幾種常見的磁場 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 要點三 1 知道磁感線的概念和用途 能正確區(qū)分幾種常見磁場的磁感線分布 2 會用安培定則判斷電流磁場的方向 了解分子電流假說 3 了解磁通量的概念 并會求它的大小及變化量 讀教材 填要點 1 磁感線 1 定義 在磁場中畫出的一些有方向的曲線 使這些曲線上每一點的切線方向都跟這點的的方向一致 這樣的曲線就叫磁感線 磁感應(yīng)強度 2 特點 每一點的切線方向就是該點的方向 疏密表示磁場的強弱 磁感線的地方磁場強 反之磁場弱 任何兩磁感線不相交 不相切 不中斷 磁場 密 任何一條磁感線均為閉合曲線 在磁體外部由 在磁體內(nèi)部由 磁感線是一種理想化模型 實際并不存在 S N N S 2 幾種常見電流的磁場 1 通電直導線的磁場 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的環(huán)繞方向 如圖3 3 1甲 2 通電環(huán)形電流的磁場 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 如圖3 3 1乙 3 通電螺線管的磁場 用右手握住螺線管 讓彎曲四指所指的方向跟電流的方向一致 拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向 也就是說 拇指指向通電螺線管的北極 如圖3 3 1丙 圖3 3 1 關(guān)鍵一點 直線電流的磁場無磁極 磁場強弱與距導線的距離有關(guān) 距導線越遠 磁場越弱 3 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 存在著一種電流 分子電流 分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的 它的兩側(cè)相當于兩個 如圖3 3 2所示 環(huán)形 磁體 磁極 圖3 3 2 磁化現(xiàn)象 一根軟鐵棒 在未被磁化時 內(nèi)部各分子電流的取向 它們的磁場互相抵消 對外不顯 當軟鐵棒受到外界磁場的作用時 各分子電流取向變得 兩端對外界顯示較強的磁作用 形成磁極 軟鐵棒就被磁化了 雜亂無章 磁性 大致相同 2 對磁現(xiàn)象的解釋 磁體的消磁 磁體受到或猛烈敲擊時 即在激烈的熱運動或機械運動影響下 分子電流取向又變得 磁體磁性 關(guān)鍵一點 分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系 指出了磁性的起源 一切磁現(xiàn)象都是由運動的電荷產(chǎn)生的 高溫 雜亂無章 消失 4 勻強磁場 1 定義 磁感應(yīng)強度的處處相同的磁場 2 磁感線的特點 間隔相同的 強弱 方向 平行直線 5 磁通量 1 在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中 有一個與磁場方向的平面S B和S的乘積 叫做穿過這個面積的磁通量 簡稱磁通 垂直 BS 磁通密度 關(guān)鍵一點 磁通量為零時 磁感應(yīng)強度不一定為零 但是若該區(qū)域無磁場即B 0 則磁通量一定為零 試身手 夯基礎(chǔ) 1 下列關(guān)于磁場和磁感線的描述中正確的是 A 磁感線可以形象地描述各點磁場的方向B 磁感線是磁場中客觀存在的線C 磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā) 到S極終止D 實驗中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線 解析 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 答案 A 2 磁感線是磁場中具有 的曲線 磁感線上每一點的切線方向為該點 方向 磁感線實際不存在 答案 方向磁場 3 勻強磁場是 處處相同的磁場 距離很近的兩個異名磁極之間的磁場 相隔適當距離的兩個平行放置的 其中間區(qū)域的磁場都是勻強磁場 答案 強弱方向通電線圈 4 如圖3 3 3所示 一個矩形線圈與通有相同大小電流的兩根平行直導線在同一平面且處于兩條導線的中央 則 A 兩電流同向時 穿過線圈的磁通量為零B 兩電流反向時 穿過線圈的磁通量為零 圖3 3 3 C 兩電流同向或反向 穿過線圈的磁通量都為零D 因兩電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的 因此不能判定穿過線圈的磁通量是否為零 解析 兩電流同向時 一根導線在線圈中產(chǎn)生向里的磁通量 另一根產(chǎn)生的磁通量向外 二者大小相等 相互抵消 故合磁通量為零 電流反向時 兩電流產(chǎn)生的磁通量均向里或均向外 合磁通量不為零 由于線圈放置位置具有對稱性 雖然電流產(chǎn)生的磁場不是均勻的 但穿過線圈的兩個方向的磁感線的條數(shù)是相同的 所以本題只有A正確 答案 A 名師點睛 1 從電場 磁場的概念理解兩種場線的相似點 矢量性 線的切線 強弱 線的疏密 方向的唯一性 空間任一點場線不相交 2 從兩種場線的區(qū)別理解兩種場的區(qū)別 電場線 電荷有正 負 電場線有始終 磁感線 N S極不可分離 磁感線閉合 1 關(guān)于磁感線的性質(zhì)和概念 下面說法錯誤的是 A 磁感線上各點的切線方向就是各點的磁感應(yīng)強度的方向B 磁場中任意兩條磁感線均不相交C 鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線D 磁體外部磁感線總是從磁體的N極指向S極 解析 磁感應(yīng)強度的方向就是磁場的方向 磁感線的切線方向就是磁場方向 因此選項A是正確的 兩條磁感線相交就說明在兩線相交處有兩個切線方向 即兩個磁感應(yīng)強度方向 這是不可能的 磁場中某點磁感應(yīng)強度是唯一確定的 磁感應(yīng)強度的方向也只有一個 因此兩條磁感線不能相交 選項B是正確的 磁感線是為形象描述磁場的磁感應(yīng)強度分布而畫出的一簇簇曲線 不是真實存在 的 而鐵屑的分布曲線只能證明用磁感線描述磁場的方法是正確的 鐵屑本身不是磁感線 選項C是錯誤的 在磁體外部的磁感線都是從N極指向S極 選項D正確 答案 C 名師點睛 1 環(huán)形電流的磁場 兩側(cè)是N極和S極 離圓環(huán)中心越遠磁場越弱 2 通電螺線管的磁場外部與條形磁鐵外部的磁場相同 兩端分別是N極和S極 管內(nèi)是勻強磁場 方向由S極指向N極 2 電路沒接通時三個小磁針方向如圖3 3 4所示 試確定電路接通后三個磁針的轉(zhuǎn)向及最后的指向 圖3 3 4 思路點撥 本題考查怎樣運用安培定則確定磁場方向 解題時需注意 1 正確畫出電流的磁場 2 小磁針N極受安培力的方向 解析 接通電路后 螺線管的磁場為 內(nèi)部從左指向右 外部從右指向左 如圖所示 故小磁針1逆時針轉(zhuǎn)動 小磁針3順時針轉(zhuǎn)動 小磁針2基本不動 答案 小磁針1逆時針轉(zhuǎn)動 小磁針3順時針轉(zhuǎn)動 小磁針2基本不動 最后指向如解析圖所示 放置在螺線管內(nèi)的小磁針受力方向按磁感線方向判斷 不能根據(jù)螺線管的極性判斷 1 物理意義穿過某一面的磁感線條數(shù) 且為穿過平面的磁感線的凈條數(shù) 2 公式 BS 1 公式運用的條件 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(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積 BScos 式中Scos 即為面積S在垂直于磁感線方向的投影 我們稱為 有效面積 如圖3 3 5所示 圖3 3 5 3 磁通量是標量 但有正 負之分磁通量的正 負既不表示大小 也不表示方向 僅表示磁感線是怎么穿過某一平面的 若規(guī)定磁感線向里穿過某一平面的磁通量為正 則向外為負 所求磁通量為正 反兩面穿入的磁感線條數(shù)的代數(shù)和 名師點睛 磁通量是針對某個面來說的 與給定的線圈的匝數(shù)多少無關(guān) 3 如圖3 3 6所示 框架面積為S 框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直 則穿過平面的磁通量為 若使框架繞OO 軸轉(zhuǎn)過30 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉(zhuǎn)過90 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉(zhuǎn)過180 角 則穿過框架平面的磁通量的變化是 圖3 3 6 審題指導 解答本題時應(yīng)把握以下兩點 1 明確磁感線方向與平面的關(guān)系 2 明確磁感線穿過平面的方向 4 從初始位置轉(zhuǎn)過180 的過程中 規(guī)定初始位置時穿過方向為正 則 1 BS 2 BS 故 2 1 2BS 對磁通量的問題求解注意以下三方面 1 明確磁感線的方向與平面的關(guān)系 2 明確磁感線的穿過方向 即明確其正負 3 注意是什么因素變化引起的磁通量的變化 1 對應(yīng)要點一 關(guān)于磁場和磁感線的描述 下列哪些是正確的 A 磁感線從磁體的N極出發(fā)到磁體的S極終止B 自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部 其N極指向螺線管的北極C 磁感線的方向就是磁場方向D 兩條磁感線的空隙處不存在磁場 解析 磁感線與電場線不同 它是一條閉合曲線 在磁體的外部由N極到S極 而在磁體的內(nèi)部則由S極到N極 故選項A是不正確的 螺線管內(nèi)部的磁感線和條形磁鐵相似 是由S極到N極的 即磁場方向也是從S極指向N極 所以放置其中的小磁針N極必然是指向磁場方向 即螺線管的北極 故選項B正確 只有磁感線是直線時 磁感線的方向才與磁場方向一致 如果磁感線是曲線 那么 某點的磁場方向是用該點的切線方向來表示的 所以選項C不正確 磁感線是為研究問題方便而假想的曲線 磁場中磁感線有無數(shù)條 故提出兩條磁感線之間是否有空隙 是否存在磁場等類似的問題是毫無意義的 故選項D不正確 答案 B 2 對應(yīng)要點二 如圖3 3 7所示 a b是直線電流的磁場 c d是環(huán)形電流的磁場 e f是螺線管電流的磁場 試在各圖中補畫出電流方向或磁感線的方向 圖3 3 7 解析 根據(jù)安培定則 可以確定a中電流方向垂直紙面向里 b中電流的方向自下而上 c中電流方向是逆時針 d中磁感線的方向向下 e中磁感線方向向左 f中磁感線的方向向右 答案 見解析 3 對應(yīng)要點三 有一個矩形線圈 線圈平面與磁場方向成 角 如圖3 3 8所示 設(shè)磁場為勻強磁場 磁感應(yīng)強度為B 線圈面積為S 則穿過線圈的磁通量為多大 圖3 3 8 解析 這是一種線圈平面與磁場方向不垂直的