2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第3节 几种常见的磁场课件 新人教版物理选修3-1

3几种常见的磁场同学们，上一节我们学习了磁感应强度的概念，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：课前·自主学习1.下列说法中正确的是()A．由B＝FIL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比B．一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零D．磁感应强度为零处，一小段通电导线在该处永远不受磁场力【答案】D【解析】没有磁场，通电导线就不受力，有磁场，通电导线也不一定受力，A、C错，D正确；磁场方向不是导线的受力方向，而是小磁针N极的受力方向，B错．2．(2017·濮阳名校期末)有一小段通电导线，长为1cm，电流强度为5A，把它置入磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，该点的磁感应强度B一定是()A．B＝2TB．B≤2TC．B≥2TD．以上情况都有可能【答案】C【解析】导线长为1cm，电流强度为5A，把它置入磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，当垂直放入磁场时，则由公式B＝FIL得B＝2T，若不是垂直放入磁场时，则磁感应强度比2T还要大．一、磁感线1．定义：用来形象描述磁场的_______曲线．2．特点(1)磁感线的____________表示磁场的强弱．(2)磁感线上某点的____________表示该点的磁感应强度方向．假想疏密程度切线方向实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状，是否说明磁感线真实存在？【答案】磁感线并不真实存在，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，受震动后会有规则地排列，能显示磁感应强度的方向，无数个细铁屑连接在一起，好像磁感线显现出来一样．二、几种常见的磁场1．直线电流的磁场安培定则：______手握住导线，让伸直的______所指的方向与__________一致，弯曲的四指所指的方向就是__________________．这个规律也叫__________________．2．环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让______弯曲的四指与_________的方向一致，伸直的________所指的方向就是环形导线_______上磁感线的方向．右拇指电流方向磁感线环绕方向右手螺旋定则右手环形电流拇指轴线3．通电螺线管的磁场通电螺线管是由许多匝___________串联而成的．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就是螺线管_______磁场的方向，从外部看，通电螺线管的磁场相当于一个_________的磁场，所以拇指所指的方向就是它的______方向．环形电流内部条形磁铁北极如果把一个小磁针放入通电螺线管的内部，静止时小磁针的N极将指向螺线管的哪一极呢？【答案】小磁针的N极指向通电螺线管的N极．三、安培分子电流假说1．法国学者________提出了著名的分子电流假说．他认为在原子、分子等物质微粒的内部，存在的一种_________电流——________________.分子电流使每个物质微粒都成为微小的__________，它的两侧相当于两个________．2．安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质：一切磁现象都是由______________产生的．安培环形分子电流磁铁磁极电荷的运动四、匀强磁场1．定义：磁感应强度的_____________处处相同的磁场．2．磁感线：间隔相同的__________．3．实例：距离很近的两个平行的异名磁极间的磁场，相隔适当距离的两平行放置的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场．大小和方向平行直线五、磁通量1．定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向________的平面面积S的乘积，叫作穿过这个面积的____________，简称________．2．表达式：______________.单位：Wb,1Wb＝1T·m2.3．引申：B＝____，因此磁感应强度B又叫__________．垂直磁通量磁通Φ＝BSΦS磁通密度1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向．(3)磁感线的方向在磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．即磁感线是闭合的曲线，它不相交，不相切，也不中断．课堂·优化整合磁感线和电场线2．磁感线与电场线的比较比较内容磁感线电场线不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远相似点引入目的：为形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密：场的强弱切线方向：场的方向是否相交：不能相交(电场中无电荷空间不相交)关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是()A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱C．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D．因为异名磁极相互吸引，所以放入通电螺线管内的小磁针的N极一定指向螺线管的S极例1解析：在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发指向S极，在磁体内部，磁感线从磁体S极出发指向N极，故选项A错误；磁感线较密的地方，磁场较强，反之较弱，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，选项B正确，选项C错误；在通电螺线管内，磁场方向从S极指向N极，而小磁针静止时N极指向磁场方向，故放在通电螺线管内的小磁针N极指向螺线管的N极，选项D错误．答案：B1．(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是()A．两者均为假想的线，实际上并不存在B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的C．任意两条磁感线不相交，电场线也是D．磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的【答案】ACD【解析】两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对，B错；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N极指向S极，内部由S极指向N极，故磁感线是闭合的曲线，而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对，故正确答案为ACD.1．常见永磁体的磁场(见下图)几种常见的磁场2．三种常见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的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏安培定则立体图横截面图纵截面图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极如图所示，图a、图b是直线电流的磁场，图c、图d是环形电流的磁场，图e、图f是通电螺线管电流的磁场．试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向．例2解析：根据安培定则，可以确定图a中电流方向垂直纸面向里，b中电流的方向自下而上，c中电流方向是逆时针方向，d中磁感线的方向向上，e中磁感线的方向向左，f中磁感线的方向向右．答案：见解析2．(2017·湖南名校期末)下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是()ABCD【答案】C【解析】根据安培定则，用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向，由此可知，A、B错误；用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，据此可知，C正确，D错误．1．计算(1)匀强磁场，磁感线与平面垂直时：Φ＝BS.(2)匀强磁场，磁感线与平面不垂直时：Φ＝BSsinθ，公式中的θ是平面与磁感线的夹角，Ssinθ是平面在垂直于磁感线方向的投影面积．2．与磁感线的关系：规定单位面积上的磁感线的条数等于B时，磁通量就等于穿过平面的磁感线的条数，且为穿过平面的磁感线的净条数．对磁通量的理解3．磁通量的标矢性(1)磁通量是标量，但有正、负之分，磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某一个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然．(2)若某个平面内有不同方向的磁场存在，计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，这个平面内的总磁通量等于平面内各个方向的磁通量的代数和，即“净磁通量”．4．与磁感应强度的关系(1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况，与位置对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的情况，它与给定面对应．(2)由Φ＝BS得B＝ΦS，此为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以B又叫作磁通密度．5.磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1，其数值等于初末状态穿过某个平面磁通量的差值．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________．若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化是________．例3解析：初始位置Φ1＝BS；框架转过60°角时Φ2＝BS⊥＝BScos60°＝12BS；框架转过90°角时Φ3＝BS⊥＝BScos90°＝0；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180°角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即Φ4＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ4－Φ1|＝|(－BS)－BS|＝2BS.答案：BS12BS02BS3．(2019·泰州名校月考)如图所示，矩形线框ABCD面积为S，磁感应强度为B的匀强磁场垂直线框平面，M为AB边的中点，N为AD边的中点，只有AMON区域中有磁场，穿过线框的磁通量为()A.BSB.12BSC.34BSD.14BS【答案】D【解析】由题图可知，有磁场的区域面积S′＝14S，当线框平面与磁场方向垂直时，Φ＝BS′＝14BS.故A、B、C错误，D正确.