(上課用)幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)

幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)問(wèn)題：如何形象的描述磁場(chǎng)呢？電場(chǎng)強(qiáng)度E

磁感應(yīng)強(qiáng)度B

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

細(xì)鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化成“小磁針”常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布一、常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn)：（1）磁感線具有對(duì)稱(chēng)性：有水平、豎直兩條對(duì)稱(chēng)軸。（2）在兩個(gè)磁極處磁感線密集，磁場(chǎng)強(qiáng)；在磁鐵的中垂線上磁感線稀疏，磁場(chǎng)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(gè)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(chǎng)。B蹄形磁鐵的磁感線分布幾種常見(jiàn)的磁感線幾種常見(jiàn)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(lái)描寫(xiě)實(shí)在的、抽象的磁場(chǎng)2、磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線較密的地方磁場(chǎng)較強(qiáng)。沒(méi)有畫(huà)到磁感線的地方不表示那里沒(méi)有磁場(chǎng)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(lái)，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(duì)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(jì)；④提出分子電流假說(shuō)；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(chēng)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(chēng)他是電動(dòng)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(lèi)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(jiàn)的磁感線立體磁感線平面圖的畫(huà)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(chǎng)分布特點(diǎn)1、地磁場(chǎng)的分布大致上就像一個(gè)條形磁鐵外面的磁場(chǎng)，且地磁場(chǎng)非常弱。2、地磁場(chǎng)磁感線的分布特點(diǎn)：地磁場(chǎng)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(chǎng)存在磁偏角思考與討論

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

美國(guó)科學(xué)家羅蘭的實(shí)驗(yàn)：把大量的電荷加在一個(gè)橡膠圓盤(pán)上，然后使圓盤(pán)繞中心高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在盤(pán)的附近用小磁針來(lái)檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)，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(shuō)1、事實(shí)依據(jù)：通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)很相似。2、理論：分子電流假說(shuō)法國(guó)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(gè)物質(zhì)都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。分子電流假說(shuō)NS二、分子電流假說(shuō)對(duì)磁化和去磁現(xiàn)象的解釋分子電流假說(shuō)對(duì)磁化和去磁現(xiàn)象的解釋1、一根軟鐵棒在未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向是雜亂無(wú)章的，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外界不顯磁性。2、當(dāng)軟鐵棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，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(duì)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(shí)，會(huì)失去磁性，這是因?yàn)榧ち业臒徇\(yùn)動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)，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(shuō)，揭示了磁鐵磁性的起源，它使我們認(rèn)識(shí)到：磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。思考：所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的嗎？？結(jié)論：并不是所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)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(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。安培分子電流假說(shuō)意義安培分子電流假說(shuō)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(shuō)揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系3.安培的分子電流假說(shuō)揭示了磁性的起源，認(rèn)識(shí)到磁體的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的思考為什么叫假說(shuō)呢？

因?yàn)榘才嘣诋?dāng)時(shí)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(shí)，人們還沒(méi)認(rèn)可物質(zhì)是由大量分子組成的，所以說(shuō)，安培的理論是超出時(shí)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(wú)章，抵消了電流，一旦磁化，變得有規(guī)則，就有了磁性.“假說(shuō)”一詞只是沿用至今。假設(shè)地球的磁場(chǎng)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(chǎng)中，我們用了磁感線來(lái)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(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中取一個(gè)平面，與磁場(chǎng)垂直，則穿過(guò)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(guò)一個(gè)面積的磁感線條數(shù)的多少叫做這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)磁通，用字母φ表示。2.公式：（1）當(dāng)磁場(chǎng)方向與所取平面垂直時(shí)，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(chǎng)，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(chǎng)方向上穿過(guò)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(shí)，φ=02）B與S成θ時(shí)，φ=BSsinθ思考與討論注意：θ為磁場(chǎng)與所取平面的夾角。S投SBθβΦ=BS中的S指垂直穿過(guò)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(hào)是為了區(qū)分磁感線穿過(guò)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(guò)平面的磁感線條數(shù)，由于磁場(chǎng)具有方向，如圖所示，可知穿過(guò)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(gè)圓形線圈中哪一個(gè)的磁通量較大？SNab思考與討論穿過(guò)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(jì)算圖中穿過(guò)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(guò)磁感線的面積,沒(méi)有磁感線穿過(guò)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(chǎng)中，有一個(gè)平面MNPQ面積為為S，初始時(shí)與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)讓它以PQ所在直線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，試計(jì)算當(dāng)轉(zhuǎn)角分別為600、900，1800時(shí)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(gè)時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)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(shí)變化對(duì)磁通量公式的理解小結(jié)對(duì)磁通量公式的理解：1.B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)或可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)方向的投影面積當(dāng)磁場(chǎng)B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS當(dāng)B∥S時(shí),磁通量最小Φ=0當(dāng)磁場(chǎng)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(guò)一個(gè)平面若有方向相反的兩個(gè)磁通量，這時(shí)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(yàn)中，為什么通電導(dǎo)線東西放置時(shí)，小磁針有可能不轉(zhuǎn)動(dòng)？思考與討論2、在光滑的水平桿上有兩個(gè)通有同方向的金屬圓環(huán)，問(wèn)：兩環(huán)將怎樣運(yùn)動(dòng)？（靠近或遠(yuǎn)離）ABNNSS靠近1、如圖所示，a、b、c三枚小磁針?lè)謩e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(shí)，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(shí)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?chē)腥恍〈裴榓、b、c，閉合開(kāi)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(guò)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(niǎo)、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B(niǎo)C6、如圖所示，A為橡膠圓盤(pán)，其盤(pán)面豎直.B為緊貼A的毛皮.在靠近盤(pán)的中軸上有一個(gè)小磁針靜止于圖示位置.當(dāng)沿圖中箭頭的方向轉(zhuǎn)動(dòng)把手C時(shí)，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(gè)同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過(guò)圓心且與環(huán)面垂直，則穿過(guò)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(wú)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(chǎng)方向垂直,則穿過(guò)平面的磁通量為_(kāi)____,若使框架繞OO’轉(zhuǎn)過(guò)60度角則穿過(guò)線框平面的磁通量為_(kāi)________,若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90度角,則穿過(guò)線框平面的磁通量為_(kāi)____,若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)180度角,則穿過(guò)線框平面的磁通量變化為_(kāi)______OO’BSBS/202BS9、如圖所示,一矩形線框,從.abcd位置移動(dòng)到a′b′c′d′位置的過(guò)程中,關(guān)于穿過(guò)線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面