魯科版必修35.1磁場(chǎng)及其描述課件（29張）

第1節(jié)磁場(chǎng)及其描述一、磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)(1)磁場(chǎng):磁體或電流周圍的空間存在一種特殊的物質(zhì)。(2)基本性質(zhì):磁場(chǎng)能夠?qū)Υ朋w產(chǎn)生力的作用。(3)磁場(chǎng)的方向:人們把磁場(chǎng)中某點(diǎn)小磁針靜止時(shí)北極的指向規(guī)定為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。(4)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱:在磁場(chǎng)中的不同位置,其強(qiáng)弱不盡相同。例如,條形磁鐵形成的磁場(chǎng),在靠近北極(N極)和南極(S極)處較強(qiáng),在靠近中間位置較弱。③方向:磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,即該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,也就是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向。④疊加原理:磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,遵從疊加原理。即如果有幾個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)存在,它們的磁場(chǎng)就互相疊加,這時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于各個(gè)磁場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解情境探究如圖所示,三塊相同的蹄形磁鐵并列放在桌上,將一根直導(dǎo)線水平懸掛在磁鐵的兩極間,導(dǎo)線的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直?？梢酝ㄟ^(guò)控制電路中滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)線上的電流大小,分別接通“2、3”和“1、4”,可以改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度。(1)當(dāng)電路接在“2、3”時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使導(dǎo)線中電流增大時(shí),可以觀察到什么現(xiàn)象?說(shuō)明了電流越大時(shí),磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力怎么變化?(2)把電路接在“2、3”時(shí),觀察導(dǎo)線擺動(dòng)的角度,然后把電路改接在“1、4”,可以觀察到什么現(xiàn)象?說(shuō)明了在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線越長(zhǎng)時(shí),磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力怎么變化?(3)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,通電直導(dǎo)線垂直放置在確定的磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力F與通過(guò)的電流強(qiáng)度I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L的關(guān)系分別是怎樣的?寫(xiě)出關(guān)系式。(4)根據(jù)上面關(guān)系,思考應(yīng)該如何定義磁感應(yīng)強(qiáng)度。寫(xiě)出定義和定義式。要點(diǎn)提示:(1)電流越大,豎直導(dǎo)線的擺角越大,說(shuō)明電流越大時(shí),導(dǎo)線受力越大。(2)通電導(dǎo)線越長(zhǎng),豎直導(dǎo)線的擺角越大,說(shuō)明通電導(dǎo)線越長(zhǎng),導(dǎo)線受力越大。(3)磁場(chǎng)力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比,關(guān)系式為F=BIL。(4)將通電導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng),它受到的磁場(chǎng)力F與IL的比值叫磁例1(多選)一段直導(dǎo)線長(zhǎng)為1cm,通有5A的電流,把它置于磁場(chǎng)中的某點(diǎn)時(shí),受到的磁場(chǎng)力為0.1N,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值可能為(

)A.1T B.0.5T C.2T D.2.5T解析:當(dāng)I與B垂直時(shí),由B=可解得B=2

T,但題中未說(shuō)明I與B是否垂直,故B的值也可能大于2

T。答案:CD規(guī)律方法

正確理解比值定義法

知識(shí)歸納磁感應(yīng)強(qiáng)度的特點(diǎn)1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng),這時(shí)L應(yīng)很短,IL稱為“電流元”,相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的“試探電荷”。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,它是用比值法定義的物理量,由磁場(chǎng)自身決定,與是否引入電流元、引入的電流元是否受力及受力大小無(wú)關(guān)。3.因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí),其受力大小不相同,故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力。4.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,它的方向可以有以下幾種表述方式:(1)小磁針靜止時(shí)N極所指的方向,即N極受力的方向。(2)小磁針靜止時(shí)S極所指的反方向,即S極受力的反方向。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。5.磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加規(guī)律:滿足平行四邊形定則。二、磁感線1.磁感線(1)定義:在磁場(chǎng)中畫(huà)出的一些有方向的假想曲線,曲線上任意一點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。(2)特點(diǎn)①磁感線是閉合曲線,不會(huì)相交。②磁感線分布越密的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;磁感線分布越疏的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)概念:在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi),如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向都相同,這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(2)磁感線形狀:一組平行且等距的直線。對(duì)磁感線的理解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(qǐng)思考: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(duì)嗎?要點(diǎn)提示:不對(duì)。不管是磁鐵的磁場(chǎng),還是電流的磁場(chǎng),磁感線都是閉合的。知識(shí)歸納1.磁感線的特點(diǎn)(1)為形象描述磁場(chǎng)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(chǎng)的強(qiáng)弱,密集處磁場(chǎng)強(qiáng),稀疏處磁場(chǎng)弱。若相切,切點(diǎn)處B→∞,不可能,故磁感線不相切。(3)磁感線為閉合曲線:磁體外部從N極指向S極,磁體內(nèi)部從S極指向N極。(4)磁感線上任一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,在穩(wěn)定磁場(chǎng)中,某點(diǎn)磁場(chǎng)方向唯一確定,所以磁感線不能相交。2.磁感線和電場(chǎng)線的區(qū)別與聯(lián)系

比較項(xiàng)目磁感線靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)方向疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)在空間不相交、不相切、不中斷除電荷處外,在空間不相交、不相切、不中斷不同點(diǎn)閉合曲線始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處,止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處,不閉合的曲線畫(huà)龍點(diǎn)睛

電場(chǎng)線有開(kāi)始點(diǎn)和終點(diǎn),而磁感線是閉合曲線,沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。例2(多選)關(guān)于磁感線,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致B.磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的、肉眼看不見(jiàn)的曲線C.兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng),不同磁場(chǎng)形成的磁感線可以相交D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是等間距的平行直線解析:磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,A正確;磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的曲線,可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬,但實(shí)際并不存在,B錯(cuò)誤;磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,但不表示空隙處不存在磁場(chǎng),磁場(chǎng)是充滿某個(gè)區(qū)域的;不同磁場(chǎng)源產(chǎn)生的磁場(chǎng)在某一區(qū)域疊加,磁感線描繪的是疊加后的合磁場(chǎng),某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是唯一的,磁感線不相交,C錯(cuò)誤;勻強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向處處相同,其磁感線是等間距的平行直線,D正確。答案:AD規(guī)律方法

要正確地理解磁感線,并且可以和電場(chǎng)線作類比:比如都是人為引入的帶有方向的曲線,可以通過(guò)疏密程度反映場(chǎng)的強(qiáng)弱,不能相交等,也有不同點(diǎn),比如磁感線是閉合的曲線而電場(chǎng)線不閉合。三、電流的磁場(chǎng)1.通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)(1)磁感線形狀:如圖甲所示,以電流為中心的同心圓。(2)安培定則——判斷方法用右手握住通電直導(dǎo)線,讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致,則四指彎曲的方向就是電流周圍磁感線的環(huán)繞的方向。2.通電圓環(huán)周圍的磁場(chǎng)(1)磁感線形狀:如圖甲所示,環(huán)繞環(huán)形電流的閉合曲線,在環(huán)形電流的中心軸上,磁感線與環(huán)形電流所在的平面垂直。(2)安培定則——判斷方法讓右手彎曲四指與環(huán)形電流的方向一致,則伸直拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線處的磁感線方向。3.通電螺線管周圍的磁場(chǎng)(1)磁感線形狀:如圖甲所示,通電螺線管外部的磁感線與條形磁鐵的磁感線相似,其內(nèi)部的磁感線與螺線管的軸線平行,并和外部的磁感線連接,形成閉合曲線。(2)安培定則——判斷方法用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向與電流的方向一致,則伸直拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。四、磁的應(yīng)用及意義1.指南針與航海業(yè)的發(fā)展對(duì)磁技術(shù)的應(yīng)用中,首屈一指的當(dāng)數(shù)我國(guó)發(fā)明的指南針。指南針的發(fā)明開(kāi)啟了航海技術(shù)的革命,推動(dòng)了航海事業(yè)的發(fā)展。2.磁與現(xiàn)代技術(shù)(1)磁懸浮列車有常導(dǎo)電磁鐵吸引方式和超導(dǎo)電磁鐵相斥方式兩種形式。常導(dǎo)電磁鐵吸引方式是在導(dǎo)體底部和兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵,在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)作用板和感應(yīng)鋼板,使導(dǎo)軌鋼板的吸引力與車輛重力平衡,從而使車體懸浮于軌道上運(yùn)行;超導(dǎo)電磁鐵相斥式是根據(jù)磁鐵同極相斥的原理。(2)核磁共振成像技術(shù)是磁在醫(yī)學(xué)診斷方面的應(yīng)用。電流的磁場(chǎng)及安培定則根據(jù)安培假說(shuō)的物理思想:磁場(chǎng)來(lái)源于運(yùn)動(dòng)電荷。如果用這種思想解釋地球磁場(chǎng)的形成,根據(jù)地球上空并無(wú)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷的事實(shí),認(rèn)為地磁場(chǎng)是由于地球的自轉(zhuǎn)所形成。那么由此推斷,地球整體應(yīng)該是帶正電還是帶負(fù)電?要點(diǎn)提示:因在地球的內(nèi)部地磁場(chǎng)從地球北極指向地球的南極,根據(jù)右手螺旋定則可判斷出地球表現(xiàn)環(huán)形電流的方向應(yīng)從東到西,而地球是從西向東自轉(zhuǎn),所以只有地球表面帶負(fù)電荷才能形成上述電流。綜上所述,地球總體應(yīng)該帶負(fù)電。知識(shí)歸納1.常見(jiàn)永磁體的磁場(chǎng)(如圖所示)2.三種常見(jiàn)的電流的磁場(chǎng)

例3電路未接通時(shí)三個(gè)小磁針?lè)较蛉鐖D所示,試確定電路接通后三個(gè)小磁針的轉(zhuǎn)向及最后的指向。解析:接通電源后,螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)從左指向右,外部從右指向左,如圖所示,故小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針2基本不動(dòng)。答案:小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針2基本不動(dòng)

規(guī)律方法

判斷磁場(chǎng)方向的四種方法1.磁感線上某點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2.小磁針靜止時(shí)N極的指向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。3.根據(jù)安培定則判斷電流的磁場(chǎng)方向。4.磁體外部的磁場(chǎng)方向由N極指向S極,磁體內(nèi)部的磁場(chǎng)方向由S極指向N極。變式訓(xùn)練2如圖所示為磁場(chǎng)作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈,在線圈中心處掛上一個(gè)小磁針,且與線圈在同一平面內(nèi),則當(dāng)赫姆霍茲線圈中通以如圖所示方向的電流時(shí)(

)A.小磁針N極向里轉(zhuǎn)B.小磁針N極向外轉(zhuǎn)C.小磁針在紙面內(nèi)向左擺動(dòng)D.小磁針在紙面內(nèi)向右擺動(dòng)解析:由于線圈中電流沿順時(shí)針?lè)较?根據(jù)安培定則可以確定,線圈內(nèi)部軸線上磁感線方向垂直于紙面向里。而小磁針N極受力方向和磁感線方向相同,故小磁針N極向里轉(zhuǎn)。答案:A探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)例4如圖所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn),且a、b、c與兩導(dǎo)線共面;b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間,b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是(

)A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn)探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)解析:兩電流在該點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,說(shuō)明兩電流在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足等大反向關(guān)系。根據(jù)安培定則可知,在兩電流的同側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,則為a或c,又I1>I2,故該點(diǎn)距I1遠(yuǎn),距I2近,應(yīng)為c點(diǎn),選項(xiàng)C正確;I1(或I2)在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1(或B2)的方向與d和導(dǎo)線的連線垂直,如圖所示,合磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:C探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的解決思路1.應(yīng)用安培定則判斷各電流在某點(diǎn)分別產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向(過(guò)該點(diǎn)磁感線的切線方向,即與點(diǎn)和導(dǎo)線的連線垂直)。2.根據(jù)平行四邊形定則,利用合成法或正交分解法進(jìn)行合成,求得合磁感應(yīng)強(qiáng)度。變式訓(xùn)練3(多選)3條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形,在導(dǎo)線中通過(guò)的電流均為I,方向如圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的3個(gè)頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3,下列說(shuō)法正確的是(

)A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里D.a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里解析:本題考查磁場(chǎng)的疊加,由于通過(guò)3條導(dǎo)線的電流大小相等,結(jié)合安培定則可判斷出3條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外,在c處垂直紙面向里,且B1=B2<B3,故選項(xiàng)A、C正確。答案:AC1.下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是(

)A.磁體周圍的磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著,所以磁場(chǎng)不是客觀存在的B.將小磁針?lè)旁诖朋w附近,