(上課用)幾種常見的磁場

幾種常見的磁場問題：如何形象的描述磁場呢？電場強(qiáng)度E

磁感應(yīng)強(qiáng)度B

電場線磁感線實(shí)驗?zāi)M磁感線的分布實(shí)驗?zāi)M磁感線的分布

細(xì)鐵屑在磁場中被磁化成“小磁針”常見磁場的磁感線分布一、常見磁場的磁感線分布特點(diǎn)：（1）磁感線具有對稱性：有水平、豎直兩條對稱軸。（2）在兩個磁極處磁感線密集，磁場強(qiáng)；在磁鐵的中垂線上磁感線稀疏，磁場弱。（3）由于磁感線是閉合曲線，在磁鐵內(nèi)部實(shí)際上也有磁感線。條形磁鐵B條形磁鐵的磁感線分布蹄形磁鐵的磁感線分布特點(diǎn)：（1）蹄形磁鐵可以看成是將條形磁鐵彎曲后形成的。（2）在兩個磁極之間的區(qū)域內(nèi)，磁感線近似為直線，近似為勻強(qiáng)磁場。B蹄形磁鐵的磁感線分布幾種常見的磁感線幾種常見的磁感線：磁體外面：從N極出發(fā)，回到S極；磁體內(nèi)部：由S極回到N極磁感線的特點(diǎn)磁感線的特點(diǎn)1、磁感線是假想的曲線用假想的、形象的磁感線來描寫實(shí)在的、抽象的磁場2、磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線較密的地方磁場較強(qiáng)。沒有畫到磁感線的地方不表示那里沒有磁場存在。3、磁感線不相交，也不相切4、磁感線總是閉合曲線在磁體的外部是從N極出來，進(jìn)入S極，在內(nèi)部則由S極回到N極，形成閉合曲線通電直導(dǎo)線的磁感線分布通電直導(dǎo)線的磁感線分布通電直導(dǎo)線的磁感線分布特點(diǎn)：一系列的同心圓，且近導(dǎo)線處分布密。安培定則安培定則(右手螺旋定則)

內(nèi)容：用右手握住導(dǎo)線，伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的方向。安培安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究：①發(fā)現(xiàn)了安培定則；②發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律；③發(fā)明了電流計；④提出分子電流假說；⑤總結(jié)了電流元之間的作用規(guī)律——安培定律。為了紀(jì)念他在電磁學(xué)上的杰出貢獻(xiàn)，電流的單位以他的姓氏命名。麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學(xué)上最光輝的成就之一，還把安培譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”，世人稱他是電動力學(xué)的先創(chuàng)者。安培通電環(huán)形導(dǎo)線的磁感線分布通電環(huán)形導(dǎo)線的磁感線分布通電環(huán)形導(dǎo)線的磁感線分布特點(diǎn)：一系列的同心圓，且近導(dǎo)線處及環(huán)內(nèi)部分布密。安培定則

內(nèi)容：讓右手握彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是環(huán)行導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。安培定則(右手螺旋定則)通電螺線管的磁感線分布通電螺線管的磁感線分布特點(diǎn)：類似于條形磁鐵的磁感線分布，環(huán)內(nèi)部分布密且與中心軸線平行。安培定則

內(nèi)容：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。安培定則(右手螺旋定則)幾種常見的磁感線立體磁感線平面圖的畫法通電直導(dǎo)線通電環(huán)形導(dǎo)線通電螺線管垂直所在平面向里：●垂直所在平面向外：↓↑●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●地磁場分布特點(diǎn)1、地磁場的分布大致上就像一個條形磁鐵外面的磁場，且地磁場非常弱。2、地磁場磁感線的分布特點(diǎn)：地磁場分布特點(diǎn)地磁南極地磁北極北極——豎直向下南極——豎直向上赤道——平行與地面由南指向北3、地磁場存在磁偏角思考與討論

磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場，磁鐵的磁場和電流的磁場是否有相同的起源呢？電流是電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的，所以電流的磁場應(yīng)該是由于電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的。那么，磁鐵的磁場是否也是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的呢？思考與討論羅蘭的實(shí)驗——證明了運(yùn)動電荷確實(shí)能產(chǎn)生磁場羅蘭的實(shí)驗

美國科學(xué)家羅蘭的實(shí)驗：把大量的電荷加在一個橡膠圓盤上，然后使圓盤繞中心高速轉(zhuǎn)動，在盤的附近用小磁針來檢驗運(yùn)動電荷產(chǎn)生的磁場，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小磁針果然發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。分子電流假說1、事實(shí)依據(jù)：通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場很相似。2、理論：分子電流假說法國科學(xué)家安培認(rèn)為：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。分子電流假說NS二、分子電流假說對磁化和去磁現(xiàn)象的解釋分子電流假說對磁化和去磁現(xiàn)象的解釋1、一根軟鐵棒在未被磁化時，內(nèi)部各分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外界不顯磁性。2、當(dāng)軟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，軟鐵棒就被磁化了，兩端對外界顯示出較強(qiáng)的磁作用，形成磁極。3、磁體受到高溫或猛烈敲打時，會失去磁性，這是因為激烈的熱運(yùn)動或機(jī)械振動，使各分子電流的取向變得雜亂了。磁性起源磁性起源安培分子電流的假說，揭示了磁鐵磁性的起源，它使我們認(rèn)識到：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的。思考：所有磁場都是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的嗎？？結(jié)論：并不是所有磁場都是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的，在電磁波中我們將學(xué)到麥克斯韋發(fā)現(xiàn)，變化的電場也能產(chǎn)生磁場。安培分子電流假說意義安培分子電流假說意義1.成功的解釋了磁化現(xiàn)象和磁體消磁現(xiàn)象2.安培分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系3.安培的分子電流假說揭示了磁性的起源，認(rèn)識到磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的思考為什么叫假說呢？

因為安培在當(dāng)時提出：一切物質(zhì)都是有大量微粒組成的，微粒電荷旋轉(zhuǎn)形成分子電流。然而，在當(dāng)時，人們還沒認(rèn)可物質(zhì)是由大量分子組成的，所以說，安培的理論是超出時代的大膽假設(shè)。如今，我們已搞清，微粒電荷其實(shí)是電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，因普通物質(zhì)內(nèi)部雜亂無章，抵消了電流，一旦磁化，變得有規(guī)則，就有了磁性.“假說”一詞只是沿用至今。假設(shè)地球的磁場是由于地球帶某種電荷而又繞地軸自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，你認(rèn)為地球帶有何種電荷？帶負(fù)電荷思考：思考與討論思考與討論

在磁場中，我們用了磁感線來形象地描述磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感線分布密處磁感應(yīng)強(qiáng)度就大，那么，磁感線與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間究竟存在什么具體的定量關(guān)系呢？磁通量三、磁通量思考：在一個勻強(qiáng)磁場中取一個平面，與磁場垂直，則穿過它的磁感線條數(shù)的多少與哪些因素有關(guān)呢？BS××××××××××××××××××××××××××××××定義：1.定義：我們把穿過一個面積的磁感線條數(shù)的多少叫做這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母φ表示。2.公式：（1）當(dāng)磁場方向與所取平面垂直時，磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積。Φ=BS（條件：勻強(qiáng)磁場，且B⊥S）3、單位：韋伯（Wb）1Wb=1T·m24、磁通密度B：B=Φ/S

磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于在垂直磁場方向上穿過單位面積的磁通量。思考與討論1、若B∥S，那么，磁通量又為多少呢？若B與S成θ角呢？BS1）B∥S時，φ=02）B與S成θ時，φ=BSsinθ思考與討論注意：θ為磁場與所取平面的夾角。S投SBθβΦ=BS中的S指垂直穿過磁感線的有效面積2、在如圖所示的兩種情況中，磁通量是否有區(qū)別呢？如何區(qū)分？A1A2B2B1C2D2D1BSD2D1A1A2B2B1C2BS

磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分，磁通量的符號是為了區(qū)分磁感線穿過平面的方向不同的。思考與討論（1）（2）思考與討論BS

磁通量是指穿過平面的磁感線條數(shù)，由于磁場具有方向，如圖所示，可知穿過的磁感線條數(shù)不是6條，而是兩條。即磁通量也有方向，但它的運(yùn)算遵循代數(shù)加減法則，故磁通量是標(biāo)量。

討論：如圖所示，兩個圓形線圈中哪一個的磁通量較大？SNab思考與討論穿過的磁感線條數(shù)是幾條？練習(xí)ABCDEF×××××××××······B1=2TB2=1.5T···L1=0.5mL1=2mL=2m練習(xí)：計算圖中穿過平面ABCD的磁通量的大小。Φ1=B1S1=2T×0.5m×2m=2WbΦ2=B2S2=1.5T×2m×2m=6WbΦ=Φ2－Φ1=6Wb－2Wb=4Wb注意：有效面積指穿過磁感線的面積,沒有磁感線穿過的面積不能算！磁通量的變化量6.磁通量的變化量△Φ△Φ=Φ末-Φ初SBMNPQ練習(xí)：如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一個平面MNPQ面積為為S，初始時與磁場垂直，現(xiàn)讓它以PQ所在直線為軸轉(zhuǎn)動一周，試計算當(dāng)轉(zhuǎn)角分別為600、900，1800時的磁通量及磁通量變化量。解：Φ=BSΦ1=BScos600Φ2=BScos900=0Φ3=BScos1800=-BS△Φ1=Φ1-Φ=BScos600－BS=-0.5BS△Φ2=Φ2-Φ=0－BS=-BS△Φ3=Φ3-Φ=BScos1800－BS=-2BS磁通量的變化一般有三種形式6.磁通量的變化磁通量變化ΔФ＝Ф2－Ф1是某兩個時刻穿過某個平面S的磁通量之差，即ΔФ取決于末狀態(tài)的磁通量Ф2與初狀態(tài)磁通量Ф1的代數(shù)差磁通量的變化一般有三種形式

1、B不變，有效面積S變化2、B變化，S不變3、B和S同時變化對磁通量公式的理解小結(jié)對磁通量公式的理解：1.B是勻強(qiáng)磁場或可視為勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度2.公式只適用于S⊥B，若S與B不垂直，則S為垂直與磁場方向的投影面積當(dāng)磁場B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS當(dāng)B∥S時,磁通量最小Φ=0當(dāng)磁場B與面積S不垂直,Φ<BS3.Φ是標(biāo)量，但有方向，若取某方向穿入平面的磁通量為正，則反方向穿入該平面的磁通量為負(fù)4.過一個平面若有方向相反的兩個磁通量，這時的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)課外閱讀課外閱讀——有趣的右螺旋和左螺旋課外閱讀——有趣的右螺旋和左螺旋1、在奧斯特實(shí)驗中，為什么通電導(dǎo)線東西放置時，小磁針有可能不轉(zhuǎn)動？思考與討論2、在光滑的水平桿上有兩個通有同方向的金屬圓環(huán)，問：兩環(huán)將怎樣運(yùn)動？（靠近或遠(yuǎn)離）ABNNSS靠近1、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(dāng)這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是()A．a(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右課堂練習(xí)CSN2、試根據(jù)小磁針靜止時N極指向確定電源的正、負(fù)極。NS＋－課堂練習(xí)SN3、試指出下圖中各小磁針的偏轉(zhuǎn)情況及右圖中電源的正負(fù)極：(1)NS(2)NS電源(3)NSSN-+課堂練習(xí)

4、如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線周圍有三只小磁針a、b、c，閉合開關(guān)S后,三只小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是()A、全向里B、全向外C、a向里，b、c向外D、a、c向外，b向里D5、如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方,并與磁針指向平行,能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者,那么這束帶電粒子可能是()A、向右飛行的正離子束B、向左飛行的正離子束C、向右飛行的負(fù)離子束D、向左飛行的負(fù)離子束BC6、如圖所示，A為橡膠圓盤，其盤面豎直.B為緊貼A的毛皮.在靠近盤的中軸上有一個小磁針靜止于圖示位置.當(dāng)沿圖中箭頭的方向轉(zhuǎn)動把手C時，小磁針將發(fā)生什么現(xiàn)象小磁針的N極將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，N極向右，S極向左.7、如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，則穿過兩環(huán)的磁通量φa和φb大小關(guān)系為()A.均向上，φa＞φb

B.均向下，φa＜φbC.均向上，φa＝φb

D.均向下，無法比較A8、如圖所示,框架面積為S,框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直,則穿過平面的磁通量為_____,若使框架繞OO’轉(zhuǎn)過60度角則穿過線框平面的磁通量為_________,若從初始位置轉(zhuǎn)過90度角,則穿過線框平面的磁通量為_____,若從初始位置轉(zhuǎn)過180度角,則穿過線框平面的磁通量變化為_______OO’BSBS/202BS9、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,關(guān)于穿過線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面