3幾種常見的磁場學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1.知道磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，了解安培分子電流假說．2．知道磁感線的定義和特點，了解幾種常見磁場的磁感線分布．(重點)3．會用安培定則判斷電流的磁場方向．(難點)4．知道勻強(qiáng)磁場、磁通量的概念．(重點)磁感線安培定則eq\o([先填空])1．磁感線(1)定義：用來形象描述磁場的強(qiáng)弱及方向的曲線．(2)特點：①磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱．②磁感線上某點的切線方向表示該點磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．2．安培定則(1)直線電流的磁場：右手握住導(dǎo)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，如圖3-3-1甲所示．圖3-3-1(2)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(dǎo)線軸線上磁感線的方向，如圖3-3-1乙所示．(3)通電螺線管的磁場：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，或拇指指向螺線管的N極，如圖3-3-1丙所示．3．安培分子電流假說(1)內(nèi)容：安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流，即分子電流．分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為小磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極．(2)意義：能夠解釋磁化以及退磁現(xiàn)象，解釋磁現(xiàn)象的電本質(zhì)．(3)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．eq\o([再判斷])1．通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線是閉合的圓環(huán)．(√)2．磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實存在的．(×)3．磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．(√)4．除永久性磁鐵外，一切磁場都是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的．(×)5．一般的物體不顯磁性是因為物體內(nèi)的分子電流取向雜亂無章．(√)eq\o([后思考])1．有同學(xué)認(rèn)為磁感線總是從磁體北極指向南極，你認(rèn)為對嗎？【提示】不對，在磁體外部磁感線從磁體北極指向南極，而在磁體內(nèi)部，磁感線是從南極指向北極．2．怎樣可以使磁鐵的磁性減弱或失去磁性？【提示】高溫或猛烈的撞擊可以使分子電流取向變得雜亂無章，從而失去磁性．eq\o([合作探討])如圖3-3-2所示，螺線管內(nèi)部小磁針靜止時N極指向右方．圖3-3-2探討1：螺線管內(nèi)部磁場沿什么方向？螺線管c、d端，哪端為N極？【提示】由c指向端為N極．探討2：小磁針放在螺線管上方e處，靜止時N極指向什么方向？【提示】向左．探討3：電源的a、b端，哪端為正極？【提示】a端．eq\o([核心點擊])1．磁感線的特點(1)為形象描述磁場而引入的假想曲線，實際并不存在．(2)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，密集的地方磁場強(qiáng)，稀疏的地方磁場弱．(3)磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指向N極．(4)磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．(5)磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向．2．磁感線與電場線的比較兩種線磁感線電場線相似點引入目的形象描述場而引人的遐想線,實際不存疏密場的強(qiáng)弱切線方向場的方向相交不能相交(電場中無電荷空間不相交)不同點閉合曲線不閉合，起始于正電荷，終止于負(fù)電荷3.常見永磁體的磁場圖3-3-34．三種常見的電流的磁場安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導(dǎo)線上任意點為圓心垂直于導(dǎo)線的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極5.安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋(1)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雜亂無章，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性；當(dāng)軟鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流取向變得大致相同時，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了，即磁化的實質(zhì)是分子電流由無序變?yōu)橛行颍?2)磁體的消磁：磁體受到高溫或猛烈撞擊狀況時，即在激烈的熱運(yùn)動或機(jī)械運(yùn)動影響下，分子電流的取向又會變得雜亂無章，使得磁體磁性消失．1．如圖3-3-4所示，表示蹄形磁鐵周圍的磁感線，磁場中有a、b兩點，下列說法正確的是()圖3-3-4A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba>BbB．a(chǎn)、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(chǎn)處沒有磁感線，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度為零【解析】由題圖可知b處的磁感線較密，a處的磁感線較疏，所以Ba<Bb，故A錯，B對；磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，故C錯；在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在，故D錯．【答案】B2．為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()【解析】地磁場是從地球的南極附近出來，進(jìn)入地球的北極附近，除兩極外地表上空的磁場都具有向北的磁場分量，由安培定則，環(huán)形電流外部磁場方向向北、可知，B正確．A圖地表上空磁場方向向南，A錯誤．C、D在地表上空產(chǎn)生的磁場方向是東西方向，C，D錯誤．故選B.【答案】B安培定則記憶口訣“直對直，彎對彎”．即在應(yīng)用安培定則時，四指始終彎曲，拇指始終伸直，當(dāng)是直線電流時，拇指指向電流方向，四指指向磁場方向；當(dāng)是環(huán)形電流時，四指彎曲指向電流方向，拇指指向磁場方向．勻強(qiáng)磁場和磁通量eq\o([先填空])1．勻強(qiáng)磁場(1)定義：強(qiáng)弱、方向處處相同的磁場．(2)磁感線特點：疏密均勻的平行直線．2．磁通量(1)定義：勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度和與磁場方向垂直的平面面積S的乘積，即Φ＝BS.(2)拓展：磁場B與研究的平面不垂直時，這個面在垂直于磁場B方向的投影面積S′與B的乘積表示磁通量．(3)單位：國際單位制是韋伯，簡稱韋，符號是Wb，1Wb＝1_T·m2.(4)引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B又叫磁通密度．eq\o([再判斷])1．在勻強(qiáng)磁場中面積越大，磁通量一定越大．(×)2．磁感應(yīng)強(qiáng)度等于垂直穿過單位面積的磁通量．(√)3．磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)4．將一平面置于勻強(qiáng)磁場中的任何位置，穿過該平面的磁通量總相等．(×)eq\o([后思考])若通過某面積的磁通量等于零，則該處一定無磁場，你認(rèn)為對嗎？【提示】不對．磁通量除與磁感應(yīng)強(qiáng)度、面積有關(guān)外，還與環(huán)面和磁場夾角有關(guān)，當(dāng)環(huán)面與磁場平行時，磁通量為零，但仍能存在磁場．eq\o([合作探討])如圖3-3-5所示，勻強(qiáng)磁場B0豎直向下，且與平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面積為S.圖3-3-5探討1：平面BCFE的磁通量是多大？【提示】B0S.探討2：平面ABCD的磁通量是多大？【提示】B0S.探討3：平面AEFD的磁通量是多大？【提示】0.eq\o([核心點擊])1．磁通量的物理意義：表示磁場中穿過某一平面的磁感線條數(shù)，且為穿過的磁感線的凈條數(shù)．2．磁通量的計算(1)勻強(qiáng)磁場，磁感線與平面垂直時：Φ＝BS.(2)勻強(qiáng)磁場，磁感線與平面不垂直時：Φ＝BSsinθ，公式中的θ是平面與磁感線的夾角，Ssinθ是平面在垂直于磁感線方向的投影面積．3．磁通量的正、負(fù)值含義(1)磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)．若規(guī)定磁感線從某平面穿入時，磁通量為正值，則磁感線從該平面穿出時即為負(fù)值．(2)若某一平面有正反兩個方向的磁感線穿過，穿過正向的磁通量為Φ1，反向的磁通量為Φ2，則穿過該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.4．磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義：由Φ＝BS得B＝eq\f(Φ,S)，此為磁感應(yīng)強(qiáng)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(shù)，所以B又叫作磁通密度．(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一個單位：由B＝eq\f(Φ,S)得磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一個單位是eq\f(Wb,m2)，且1T＝1eq\f(Wb,m2)＝1eq\f(N,A·m).3．如圖3-3-6所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個圓環(huán)，設(shè)通過線圈A、B的磁通量為ΦA(chǔ)、ΦB，則()【導(dǎo)學(xué)號：34522039】圖3-3-6A．ΦA(chǔ)＝ΦBB．ΦA(chǔ)<ΦBC．ΦA(chǔ)>ΦBD．無法判斷【解析】在條形磁鐵的周圍，磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場由S極進(jìn)入磁鐵內(nèi)部．在磁鐵內(nèi)部的磁感線從S極指向N極，又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多，從下向上穿過A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則從下向上穿過A環(huán)的凈磁感線條數(shù)小于B環(huán)，所以通過B環(huán)的磁通量大于通過A環(huán)的磁通量．【答案】B4．如圖3-3-7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多少？若使框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過60°角，則穿過線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，則穿過線框平面的磁通量為多少？圖3-3-7若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，則穿過線框平面的磁通量變化為多少？【解析】在圖示位置時，磁感線與線框平面垂直，Φ＝BS.當(dāng)框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過60°時可以將原圖改畫成從上面向下看的俯視圖，如圖所示．Φ＝BS⊥＝BS·cos60°＝eq\f(1,2)BS.轉(zhuǎn)過90°時，線框由磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫校担?.線框轉(zhuǎn)過180°時，磁感線仍然垂直穿過線框，只不過穿過方向改變了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.即磁通量變化了2BS.【答案】BSeq\
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