1、3 几种常见的磁场,【自主预习】 1.磁感线 (1)定义： 在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上每 一点的切线方向都跟这点的_的方向一致。,磁感应强度,(2)特点： 磁感线是为研究磁场方便而假想的具有_的 曲线，实际并不存在。 磁感线的疏密程度表示磁场_，磁场强的地方 磁感线_，磁场弱的地方磁感线_。 磁感线上每一点的_方向就是该点的磁场方向。,方向,强弱,密集,稀疏,切线,磁感线在空间不能_，也不能相切和中断。 磁场中的任何一条磁感线都是_曲线，在磁体 外部由_极指向_极，在磁体内部由_极指向_极。,相交,闭合,N,S,S,N,2.几种电流的磁场特点和方向 (1)通电直导线：右手握住
2、导线，让伸直的拇指所指 的方向与_方向一致，弯曲的四指所指的方向就 是_的方向。(如图甲),电流,磁感线环绕,(2)环形电流：让右手弯曲的四指与_方向 一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上 _的方向。(如图乙),环形电流,磁感线,(3)通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所 指的方向跟_的方向一致，拇指所指的方向就是 螺线管_磁感线的方向。(如图丙),电流,内部,3.分子电流假说 匀强磁场 磁通量 (1)安培分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物 质微粒的内部，存在着一种_，即分子电流。 分子电流的两侧相当于两个_。(如图),环形电流,磁极,(2)匀强磁场 定义：_、_处处相同的
3、磁场。 磁感线：间隔相同的_直线。 (3)磁通量 定义：匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向_ 的平面面积S的乘积，即=_。 单位：_，符号Wb，1Wb=1_。,强弱,方向,平行,垂直,BS,韦伯,Tm2,【预习小测】 1.(多选)如图所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是( ),【解析】选A、D。由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，A正确、B错误。C和D为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出C错误、D正确。,2.如图所示为通电螺线管纵剖面，则螺线管内部和外部a、b、c三个位置上小磁针静止时N极指向是( )A.均向右 B.均向左 C.a、b向左，c向右 D.a、c向右，b
4、向左,【解析】选C。本题考查了磁极间的相互作用规律和右手螺旋定则。由右手螺旋定则可知，螺线管左端是N极，右端为S极；因螺线管内部磁感线是由S极指向N极的，由于小磁针静止时N极指向为磁场方向，因此小磁针a、b的N极都向左，而小磁针c的N极向右，故C正确。,主题一 磁感线 【互动探究】 在条形磁铁上面放一块玻璃板，玻璃板上面均匀撒上一层细铁屑，轻敲玻璃板，观察现象。 (1)细铁屑分布有怎样的规律性？ 提示：细铁屑有规律地排列起来，磁极处分布密集，其他位置分布稀疏。,(2)如果说有规律地排列起来的细铁屑是条形磁铁磁感线的“模拟”，那么，应该怎样用磁感线来描述磁场呢？ 提示：可以类比用电场线描述电场一
5、样，在磁场中画一些有方向的曲线，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，这样的曲线叫磁感线。利用磁感线就可以形象地描述磁场。,【探究总结】 1.磁感线的特点： (1)磁感线在磁体的外部都是从N极出来进入S极，在磁体的内部则是由S极指向N极，形成一条闭合曲线。 (2)在磁场中，某一点有唯一确定的磁场方向，所以两条磁感线不能相交或相切。,(3)磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，为形象、直观、方便地研究磁场提供了依据。 (4)磁感线越密集表示磁场越强，磁感线越稀疏表示磁场越弱。,2.磁感线与电场线的比较： (1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：都是切线表示方向，疏密
6、程度表示强弱。 (2)从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线有始终，磁感线是闭合曲线。,【典例示范】 (多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是( ),A.这5个位置中，e点的磁感应强度最大 B.a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C.c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 D.b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁感应强度方向相同,【解题指南】解答本题应把握以下两点： (1)磁感线疏和密表示磁感应强度弱和强。 (2)磁感线某点切线方向表示该点的磁感应强度方向。,【解析】选A、D。从磁
7、感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁感应强度最大，A正确；a处磁感线相对其他位置比较稀疏，a处磁感应强度较小，但并不是零，B错误；在c、d两点的切线方向表示c、d点的磁感应强度方向，所以c、d两点磁感应强度方向并不相同，C错误；b、e两点的切线在同一直线上，所以D正确。,【探究训练】 1.(2018海口高二检测)关于磁感线与电场线的描述，下列说法正确的是( ) A.电场线起始于电荷，磁感线起始于磁极 B.静电场电场线一定不闭合，磁感线一定是闭合的 C.磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹 D.沿磁感线方向磁场逐渐减弱,【解析】选B。磁感线是假想的线，没有起点也没有终点，是闭合的曲线
8、，磁感线的疏密表示磁场强弱。静电场中的电场线不是闭合的曲线，始于正电荷(或无穷远)，止于无穷远(或负电荷)。,2.(多选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( ) A.磁极之间相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是客观存在的特殊物质,B.磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致 C.磁感线总是从磁铁N极出发，到S极终止 D.细铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线,【解析】选A、B。磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场都是客观存在的特殊物质，A正确；磁感线的疏密描述磁场的强弱，各点的切线方向表示该点磁场的方向，B
9、正确；在磁体内部磁感线是从S极到N极，C错误；细铁屑在磁场中的分布曲线形象地描述了磁感线，磁感线实际并不存在，D错误。,【补偿训练】 1.下列关于磁场和磁感线的说法中正确的是( ) A.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止，所以是不闭合的 B.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，是真实存在的 C.磁场和电场一样，也是一种物质 D.磁感线就是细铁屑在磁场周围排列出的曲线,【解析】选C。磁感线在磁铁的外部是从磁铁的N极到S极，在磁铁的内部是从S极指向N极，磁铁内部的磁感线与外部的磁感线形成闭合曲线，故A错误；磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但不是真实存在的，B错误；磁场和电场一样，也是一
10、种物质，C正确；细铁屑在磁场周围排列出的曲线可以形象地反映磁场的分布，但不是磁感线。,2.如图所示的磁场中同一条磁感线(方向未标出)上有a、b两点，这两点处的磁感应强度( ),A.大小相等，方向不同 B.大小不等，方向相同 C.大小相等，方向相同 D.大小不等，方向不同 【解析】选B。a点处磁感线比b点处磁感线密，则a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度，而某点的切线方向即为该点的磁感应强度的方向，因此它们的方向相同，故B正确，A、C、D错误。,【通法悟道】理解磁感线的两点注意 (1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。 (2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的
11、磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。,主题二 几种电流的磁场特点和方向 【互动探究】 探究点1：安培定则 直线电流、环形电流、通电螺线管的电流方向与磁感线的环绕方向可以根据安培定则来判断，安培定则有两个重要的方向：大拇指指向和四指环绕方向，结合这两个方向讨论：,(1)对于通电直导线，两个方向之间的关系是怎样的？ 提示：右手握住通电直导线，让伸直的拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线环绕方向。 (2)对于环形电流和通电螺线管，两个方向之间的关系是怎样的？ 提示：右手弯曲的四指与环形电流或通电螺线管电流方向一致，大拇指指向为环形中心磁感线方向。,探究点2：安培定则的应用 直
12、线电流、环形电流、通电螺线管磁场既有相似又有不同，通过以下表格，比较它们的异同。,提示：,越弱,条形磁铁,越弱,【探究总结】 1.三种电流磁场的特点： (1)直线电流：通电导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆。离导线越近磁场越强，离导线越远磁场越弱。 (2)环形电流：环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场。由于磁感线均为闭合曲线，所以环内磁感线条数与环外相等，故环内磁场强，环外磁场弱。,(3)通电螺线管：通电螺线管外部的磁场跟条形磁铁外部的磁场分布情况相同，两端分别为N极和S极；管内是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极。,2.安培定则中的“因果”关系： (1)在判定直线电流的磁场的方向时，大
13、拇指指“原因”电流方向，四指指“结果”磁场绕向。 (2)在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”电流方向，拇指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向。,【典例示范】 (2018石家庄高二检测)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等，关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( ),A.O点处的磁感应强度为零 B.a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反 C.c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同 D.a、c两点处磁感应强度的方
14、向不同,【解题指南】解答本题应把握以下三点： (1)应用安培定则判断直线电流在各点磁场方向。 (2)把握直线电流磁场分布特点及对称性。 (3)应用平行四边形定则，求磁感应强度矢量和。,【解析】选C。由安培定则分别画出 两直导线在a、b、c、d、O点的磁场 方向，如图所示。由平行四边形定 则可得：O点的磁感应强度不为零，选项A错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向都竖直向下，方向相同，选项D错误。,【探究训练】 如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或
15、磁感线方向。请画出对应的磁感线或电流方向。,【解题指南】解答本题应把握以下两点： (1)小磁针在磁场中静止时，N极所指的方向就是该处磁场的方向，这是普遍适用的。 (2)“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于两个磁体互为外部时磁极间的相互作用。,【解析】如果已知电流的方向，可用安培定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁场方向。 答案：用安培定则来判断，分别如图所示。,【补偿训练】 (多选)如图所示，一束带电粒子沿水平方向虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能是( ) A.向右飞行的正离子 B.向左飞行的负离
16、子 C.向右飞行的负离子 D.向左飞行的正离子,【解析】选C、D。带电粒子沿水平方向虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针N极转向读者，则知电流的磁场在磁针所在处是垂直于纸面指向读者的。依据安培定则可得，电流的方向水平向左。因此，如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行。故正确答案为C、D。,【通法悟道】小磁针在磁场中受力的判断方法 (1)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或处于环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向。 (2)当小磁针处于直线电流的磁场中，或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的
17、磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向。,主题三 分子电流假说 匀强磁场 磁通量 【互动探究】 探究点1：分子电流假说 安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流分子电流。由于分子电流的存在，每个磁分子成为小磁体，两侧相当于两个磁极。,(1)安培提出的分子电流假说的基本内容是什么？ 提示：安培认为，在原子、分子等物质微粒内部存在着一种环形电流，使得每个微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。,(2)分子电流假说怎样解释磁化和退磁？ 提示：铁棒在未被磁化时，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性。当铁棒受到外界的磁场作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒
18、被磁化，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极。当磁体受到高温烘烤或猛烈撞击时，分子电流的取向变得杂乱无章而失去磁性。,探究点2：匀强磁场 (1)怎样才能获得匀强磁场？ 提示：如图所示，距离很近的两个平行的异名磁极之间、相隔适当距离的两个平行放置的线圈通电时的磁场可以看作匀强磁场。,(2)匀强磁场磁感线有怎样的特点？ 提示：匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。,探究点3：磁通量 磁通量是既与磁感应强度B和面积S有关，又与B和S所成角度有关的一个物理量，思考并回答下面的问题：,(1)磁通量的概念是怎样的？ 提示：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场垂直的平面，面积为S，把B与S的乘积
19、叫作穿过这个面积的磁通量，用表示，即=BS。,(2)如图，当磁场方向与平面成角时，磁通量的表达式是怎样的？当磁场与平面平行时，磁通量是多少？,提示：当磁场与平面成角时，磁通量=BSsin，当磁场与平面平行时，磁通量=0。,【探究总结】 1.磁通量的正、负： (1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 (2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为1，反向磁通量为2，则穿过该平面的磁通量=1-2。,2.磁通量的计算： (1)公式：=BS。 适用条件：匀强磁场。磁感线与平面垂直。,(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式=B
20、S中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。 如果磁场B不与我们研究的对象垂直，例如图中的S，则有 S=Scos =BScos,式中Scos即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积”。,【典例示范】 (2018德州高二检测)如图所示，在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量A与穿过B环的磁通量B相比较，则( ) A.AB B.AB C.A=B D.不能确定,【解题指南】解答本题应把握以下两点： (1)条形磁铁磁场的分布规律，并用磁感线描述出来。 (2)磁通量的正、负含义，从两个相反方向穿过的磁感线条数可以抵消。,【解析】选A。本题考查磁通量的概念。=内-
21、外，分别画出穿过A、B环的磁感线分布如图所示，磁铁内的磁感线条数与其外部磁感线条数相等。通过A、B环的磁感线条数应该这样粗略计算，用磁铁内的磁感线总条数减去磁铁外每个环中的磁感线条数(因为磁铁内、外磁感线的方向相反)。很明显，磁铁外部的磁感线通过B环的条数比A环的多，故B环中剩下的磁感线条数比A环中剩下的磁感线条数少，所以AB。故A正确，B、C、D都错误。,【探究训练】 (2018湘谭高二检测)如图甲所示，一个面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45角，O、O分别是ab边和cd边的中点。现将线框右半边ObcO绕OO逆时针旋转9
22、0到图乙所示位置，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量为多少？,【解析】规定从下向上穿时，磁通量为正，则题图 甲所示的状态，磁通量为1=BScos45= BS， 题图乙状态时，左半边线框adOO的磁通量为 3=B cos45= BS， 右半边线框旋转后，磁通量穿过的面改变了，已从“反面”穿出，磁通量为： 4=-B cos45=- BS，,旋转后穿过整个线框的磁通量为 2=3+4=0， 旋转过程中磁通量的变化量为 =|2-1|= 答案： BS,【补偿训练】 1.如图所示，矩形线圈abcd放置在水平面内，磁场 方向与水平方向成角，已知sin= ，回路面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，则通过线圈
23、的磁通量为( ),【解析】选B。由磁通量的计算式=BS=BSsin (为B与S的夹角)，得= BS，故B正确。,2.科学研究表明，地球自西向东的自转速度正在变慢。 假如地球的磁场是由地球表面带电引起的，则可以断 定( ) A.地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱 B.地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强 C.地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱 D.地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强,【解析】选C。地球的磁场类似于通电螺线管的磁场。我们已经知道，地理的南极是地磁N极，地理北极是地磁S极。依据安培定则，可以看出要有自东向西的电流才符合，那么必然是由于地球表面带负电自西向东旋转引起的。由于地球自转变慢，相当于电流减弱，地磁场将变弱。,3.如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30和60时，穿过线圈的磁通量分别是多少？,【解析】当线圈分别转过30和60时，线圈平面 在垂直于磁场方向的有效面积分别为 ，而线 框水平时只有一半面积在磁场中，所以磁通量相同， 都等于 。 答案：,【课堂小结】,
