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第三章《磁场》第三节《几种常见的磁场》学习目标1.知道什么叫磁感线。2.知道几种常见的磁场(条形、蹄形,直线电流、环形电流、通电螺线管)及磁感线分布的情况3.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。4.知道安培分子电流假说,并能解释有关现象5.理解匀强磁场的概念,明确两种情形的匀强磁场6.理解磁通量的概念并能进行有关计算复习回顾:1、为描述磁场的强弱和方向,我们引入了什么物理量?磁感应强度B2、电场线可以形象的描述电场强度E的大小和方向,那么我们怎样形象地描述磁感应强度的大小和方向呢?一.磁感线将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的磁场方向.【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢?一.磁感线如何形象地描述磁场中各点的磁场方向?磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。ABC1、定义:外部从N到S,内部从S到N形成闭合曲线2、几种常见的磁场:1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线:条形磁铁蹄形磁铁直线电流,环形电流,通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点?它们遵循什么定则呢?安培定则除了磁铁,直线电流、环形电流、通电螺线管的周围空间也能产生磁场左视图I2)直线电流的磁场的磁感线:安培定则(1):右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.(右手螺旋定则)俯视图表示垂直于纸面向里表示垂直于纸面向外3)环形电流的磁场的磁感线安培定则(2):让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.4)通电螺线管的磁场的磁感线通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向.I3、磁感线的特点(1)磁感线是假想的,实际并不存在(2)磁感线是闭合曲线。在磁体的外部磁感线由N极发出,回到S极。在磁体的内部磁感线则由S极指向N极(4)磁感线的疏密表示磁场的强弱(3)磁感线不能相交或相切(5)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向2.三种常用的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆,越向外越稀疏,磁场越弱环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图环形电流内部磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强,方向由S极指向N极,外部类似条形磁铁,由N极指向S极如图,当电流通过线圈时,磁针A的N极指向哪里?磁针B的N极指向哪里?IAB磁针A的N极指向外磁针B的N极指向里2.如图3-3-5a、b是直线电流的磁场,c、d是环形电流的磁场,e、f是螺线管电流的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向。图3-3-5磁体为什么会有磁性?法国学者安培提出了著名的分子电流假说在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种电流-分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极NS二、安培分子电流假说安培分子电流假说意义1.成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象2.安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源,认识到磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由运动的电荷产生的关于磁现象的电本质,下列说法中正确的是()A.磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有磁B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D.根据安培假说可知,磁体内分子电流总是存在的,因此任何磁体都不会失去磁性B一根软铁棒在磁场中被磁化.是因为()A.软铁棒中产生了分子电流B.软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章C.软铁棒中分子电流消失了D.软铁棒中分子电流取向变得大致相同D三、匀强磁场磁场强弱、方向处处相同的磁场磁感线分布特点:匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线常见的匀强磁场:1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场2.通电螺线管内部的磁场I3.相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场。在图中,已知磁场的方向,试画出产生相应磁场的电流方向NSX·6、磁通量定义:在磁感应强度为B的匀强磁场当中,有一个与磁场方向垂直的平面S,B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量公式:Φ=BS单位:韦伯符号:Wb1Wb=1T·m2对公式的理解1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度2.公式只适用于S⊥B,若S与B不垂直,则S为垂直与磁场方向的投影面积当磁场B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS当B∥S时,磁通量最小Φ=0当磁场B与面积S不垂直,ΦBS6.磁通量的变化磁通量变化ΔФ=Ф2-Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差,即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差磁通量的变化一般有三种形式1、B不变,有效面积S变化2、B变化,S不变3、B和S同时变化如图,线圈平面与水平方向成θ角,磁感应线竖直向下,设匀强磁场的磁感应强度为B,线圈面积为S,则Ф=_________dθbcaBBScosθ[特别提醒](1)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定,与匝数无关。(2)当平面转过180°时,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=2BS,而不是ΔΦ=0。如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a和b,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直,则穿过两环的磁通量Фa和Фb大小关系为()A.均向上,Фa>ФbB.均向下,Фa<ФbC.均向上,Фa=ФbD.均向下,无法比较A
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