3.几种常见的磁场

3.几种常见的磁场一、磁感线是一种形象化描述磁场的假象曲线，实际不存在。1.磁感线的基本特点：（1）磁感线上每一点的切线方向表示该处的磁场方向。（2）磁感线的疏密程度表示该处的磁场的强弱。（3）磁体外部磁感线从N极出发指向S极，在磁体内部由S极到N极，形成闭合曲线。（4）磁感线不相交（不相切）。回忆对比：电场线与磁感线的异同？2.磁感线的模拟：视频：模拟磁铁的磁感线分布二、常见磁场的磁感线分布1.磁铁特点：（1）磁感线具有对称性：有水平、竖直两条对称轴。（2）在两个磁极处磁感线密集，磁场强；在磁铁的中垂线上磁感线稀疏，磁场弱。（3）由于磁感线是闭合曲线，在磁铁内部实际上也有磁感线。动画：条形磁铁三维特点：（1）蹄形磁铁可以看成是将条形磁铁弯曲后形成的。（2）在两个磁极之间的区域内，磁感线近似为直线，近似为匀强磁场。动画：蹄形磁铁三维1.直线电流周围的磁场动画：直线电流磁感线直线电流周围的磁感线是以直线上每一点为圆心的同心圆，距离电流越近，同心圆越密集。动画：安培定则Ⅰ用右手握住直导线，让伸直的大拇指所指的方向与电流方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。电流I磁感线立体图俯视图×××××××××·········切面图环形电流I思考：对于如图所示的圆环形电流，其周围的磁感线是怎样分布的呢？你能否利用微元思想将其转化为直线电流来分析呢？（化曲为直）2.环形电流周围的磁场动画：环形电流磁感线环线电流可以看成是由无穷多段很小的直线电流组成，对于每一小段周围的磁场与直线电流类似。思考：请你试着在图中画出导线周围的磁感线分布图。限于纸面内，垂直纸面向里用“×”表示，垂直纸面向外用“·”表示。×·××××××·······×××××××·······动画：安培定则Ⅱ让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上的磁感线方向。电流I磁感线SN联想：环形电流的磁场与哪个磁场比较相似？××××××××·········右视图×·NS切面图思考：对于通电螺线管，其周围的磁感线是怎样分布的呢？发挥你的想象，你认为它与环形电流有何联系？通电螺线的每一匝都相当于一个环形电流，则整个螺线管相当于是由许多匝的环形电流串联而成的。3.通电螺线管周围的磁场动画：通电螺线管磁感线通电螺线管的磁场与条形磁铁类似。动画：安培定则Ⅲ用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管中的电流方向一致，大拇指所致的是螺线管的N极。××××××××·········左视图NS切面图×·SN××··4.匀强磁场（1）强弱、方向处处相同的磁场时匀强磁场。（2）匀强磁场的磁感线分布是一些间隔相同的平行直线。SNSN（3）匀强磁场的产生：两个相距很近的异名磁极之间；两个平行正对的线圈之间。电流INSNS亥姆霍兹线圈B俯视图××××××××××××B左视图三、安培分子电流假说思考：为什么环形电流（螺线管）的磁场与条形磁铁类似呢？磁现象与电现象有何内在联系呢？1.分子电流：安培认为在分子、原子内部存在一种环形电流，即分子电流。动画：分子电流2.磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场在本质上是相同的，都是由电荷的运动产生的！四、磁通量思考：在一个匀强磁场中取一个平面，与磁场垂直，则穿过它的磁感线条数的多少与哪些因素有关呢？BS××××××××××××××××××××××××××××××1.定义：我们把穿过一个面积的磁感线条数的多少叫做这个面积的磁通量Φ。2.公式：（1）当磁场方向与所取平面垂直时，磁通量等于磁感应强度B与面积S的乘积。Φ=BS（B⊥S）思考：当平面与磁场不垂直时，有没有磁通量呢？该怎么计算呢？动画：磁通量（2）当磁场方向与所取平面不垂直时，磁通量等于磁感应强度B与平面在垂直磁场方向上的投影面积S投的乘积。Φ=BS投S投SBθΦ=BSsinθ注意：θ为磁场与所取平面的夹角。β3.单位：韦伯（Wb）4.磁通密度B：B=Φ/S磁感应强度B等于在垂直磁场方向上穿过单位面积的磁通量。思考：在如图所示的两种情况中，磁通量是否有区别呢？如何区分？A1A2B2B1C2D2D1BSD2D1A1A2B2B1C2BS4.磁通量是标量，但有正负之分，磁通量的符号是为了区分磁感线穿过平面的方向不同的。ABCDEF×××××××××······B1=2TB2=1.5T···L1=0.5mL1=2mL=2m练习1：计算图中穿过平面ABCD的磁通量的大小。练习2：如图所示，两圆环AB同心放置且半径RARB，将一条形磁铁置于两环的圆心处且与圆环平面垂直，则穿过A，B两环所围的面积的磁通量大小是（）SNABA、ΦAΦBB、ΦAΦBC、ΦA=ΦBD、无法判断6.磁通量的变化量△Φ△Φ=Φ末-Φ初SBMNPQ练习3：如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个平面MNPQ面积为为S，初始时与磁场垂直，现让它以PQ所在直线为轴转动一周，试计算当转角分别为600、900，1200，1800时的磁通量及磁通量变化量。