1、3 几种常见的磁场,一、磁感线 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,二、安培定则 1.直线电流：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方 向与_一致，_所指的方向就是磁 感线环绕的方向。 2.环形电流：让右手弯曲的四指与_ 一致，伸直的拇指所指的方向就是_ _的方向。,电流方向,弯曲的四指,环形电流的方向,环形导线轴线上,磁感线,3.通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟 _一致，拇指所指的方向就是_ _的方向或者说拇指所指的就是_ _的方向。,电流的方向,螺线管内部,的磁场,通电螺线管,北极,三、安培分子电流假说 1.内容
2、：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) 2.磁现象的电本质：磁铁的磁场和_的磁场一样， 都是由电荷的_产生的。,电流,磁极,电流,运动,四、匀强磁场 1.定义：_、_处处相同的磁场。 2.磁感线：间隔相同的_直线。 3.实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场，相隔适 当距离的两_放置的通电线圈，其中间区域的磁场 都是匀强磁场。,强弱,大小,平行,平行,五、磁通量 1.定义：匀强磁场中_和_ 的平面面积S的乘积，即=_。 2.单位：国际单位制中单位是_，简称韦，符号是 Wb，1 Wb=_。 3.引申：B= ，表示磁感应强度等于
3、穿过单位面积的 磁通量，因此磁感应强度B又叫_,磁感应强度B,与磁场方向垂直,BS,韦伯,1 Tm2,磁通密度,【思考辨析】 (1)用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布，所以磁感线是客观存在的。 ( ) (2)磁感线所指的方向就是磁场的磁感应强度方向。( ),(3)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。( ) (4)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。( ),提示：(1)。磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想线，实际并不存在，(1)错误。 (2)。磁感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，(2)正确。 (3)。磁感线是闭合的曲线，疏密表示磁场的强弱，切线方向表示磁感应强度的方
4、向，故磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断，(3)正确。,(4)。通电直导线周围磁场的磁感线是一簇以导线为圆心的同心圆，(4)正确。,【生活链接】 有同学认为磁感线总是从磁体北极指向南极，你认为对吗？ 提示：不对，在磁体外部磁感线从磁体北极指向南极，而在磁体内部，磁感线是从南极指向北极。,知识点一 对磁感线的理解 探究导入： 将多个小磁针放在条形磁铁周围，小磁针的指向如图所示。,(1)小磁针的指向与磁场方向存在什么关系？由图可知，条形磁铁的N、S极附近的磁场方向有什么特点？ (2)沿着小磁针的指向画一条线，这条线能不能表示磁铁的磁场方向？这条线叫什么线？,提示：(1)小磁针N极的指向与磁场的方
5、向相同。条形磁铁的N极附近的磁场方向由N极向外指，S极附近的磁场方向由外指向S极。 (2)每一个小磁针N极的指向都是该点的磁场方向，故沿着小磁针的指向画的那条线上每一点的切线方向与磁场方向相同，用这条线可以表示磁场方向。这条线叫磁感线。,【归纳总结】 1.磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，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。,2.磁感线特点： (1)磁感线是假想的，不是真实存在的线。 (2)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向。 (3)磁感线是闭合曲线。 (4)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。 (5)磁感线不能相交或相切。,3.磁感线与电场线的比较：,【特别提醒
6、】认识磁感线的两个误区： (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。,【典题通关】 【典例】(多选)(2018瑞安高二检测)下列说法正确的是 ( ) A.磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 B.磁感线可以表示磁场的方向和强弱,C.磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场 D.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极,【正确解答】选B、C。在磁体的外部，磁感线从磁体的北极出发，回到南极。在磁体内部从S极指向N极，磁感线是闭合
7、曲线，故A错误；磁感线的方向表示磁场的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，故B正确；磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，故C正确；通电螺线管内部磁场方向是从S极指向N极的，所以放入内部的小磁针N极指向螺线管的N极，故D错误。,【过关训练】 1.磁场中某区域的磁感线如图所示， 则 ( ) A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb C.a、b两处磁场方向一定相同 D.a处没有磁感线，所以磁感应强度为零,【解析】选B。 由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以BaBb，故A错误，B正确。磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，
8、由图判断，a、b两点磁场方向不同，故C错误。磁感线是用来描述磁场的，不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故D错误。故选B。,2.关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是 ( ) A.磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线 B.磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线 C.磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷 D.磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向,【解析】选A。电场线起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，即电场线不是闭合曲线。而磁感线在磁体外部从N极指向S极，内部从S极指向N极，内外构成闭合曲线。A对，C错。无论
9、是磁感线还是电场线，都是既有直线，也有曲线，B错。磁感线和电场线都能表示场的大小和方向，D错。,【补偿训练】 1.关于磁感线的描述，下列说法中正确的是( ) A.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北极所指的方向一致 B.磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 C.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 D.两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交,【解析】选A。磁感线上每一点的切线方向表示磁场 方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A正确； 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的 闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形 状，但那并不
10、是磁感线，B错；磁感线的疏密反映磁 场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁,感线的空隙处也存在磁场，C错；两个磁场叠加，描 述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，磁感线不相交，所以D不正确。,2.如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线， 磁场中有a、b两点，下列说法正确的是( ) A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb C.蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极 D.a处没有磁感线，所以磁感应强度为零,【解析】选B。由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以BaBb，故A错，B对；磁感线是闭合曲线，没有起点和终
11、点，故C错；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错。,3.下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是 ( ) A.磁感线可以形象地描述各点磁场的方向 B.磁感线是磁场中客观存在的线 C.磁感线总是由磁铁的N极指向S极 D.实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线,【解析】选A。磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟。在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极。故只有A正确。,4.关于磁感线的说法正确的是 ( ) A.磁感线总是从磁体的N极出发指向S极 B.磁感线可以表示磁场的强弱和方向 C.细铁粉撒在磁铁附近，我们看到的就是磁感线，所以磁感线是真实存在
12、的 D.沿磁感线方向磁场减弱,【解析】选B。磁感线是闭合曲线，在磁体外部是从N极到S极，内部是从S极到N极，选项A错误。用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，即疏密表示强弱，各点的切线方向表示该点的磁场方向。磁场中各点的方向即为处在该点的小磁针N极的受力方向，选项B正确。磁感线是为研究问题方便而假想的曲线，实际不存在，选项C错误。磁感线的疏密表示磁场强弱，磁场强弱与磁感线的方向无关，选项D错误。,知识点二 利用安培定则判断电流的磁场 探究导入： 如图所示，电键闭合后，螺线管上方的小磁针的N极指向左方。,(1)螺线管外，过小磁针的磁感线的方向是什么情况？通电螺线管a、b端各相当于条形磁铁的什么
13、极？ (2)若将小磁针放于螺线管内部，它的N极指向什么方向？电源c、d端哪一端是正极？,提示：(1)螺线管外，过小磁针的磁感线的方向是由b指向a。通电螺线管a、b端各相当于条形磁铁的S极和N极。 (2)若将小磁针放于螺线管内部，它的N极水平指向右方。由安培定则知，电流由螺线管a端进，b端出，故电源的c端是正极。,【归纳总结】,【特别提醒】(1)应用安培定则判定直线电流时，四指所指的是导线之外磁场的方向。 (2)判定环形电流和通电螺线管时拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。,【典题通关】 【典例】弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于一通电螺线管的正上方，如图所示，下列说法正确的是 ( ),A.
14、若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数不变 B.若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数增大 C.若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数减小 D.若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数增大,【正确解答】选D。若a接电源正极，b接负极，螺线管中电流俯视沿逆时针方向，由安培定则判断螺线管的上端相当于条形磁铁的N极。故磁铁受到螺线管对它向上的斥力作用，弹簧测力计示数减小。A、B错误；若b接电源正极，a接负极，由安培定则判断螺线管的上端相当于条形磁铁的S极，磁铁受到螺线管对它向下的引力作用，弹簧测力计示数变大。故C错误，D正确。,【规律方法】环形电流的等效磁场 (1)环形电流的磁场与小磁针的相同
15、，应用安培定则时，拇指所指的方向应该是环内磁场的方向，也是等效小磁针N极的方向。 (2)通电螺线管的磁场相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极。,【过关训练】 1.(2018南阳高二检测)一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处，当放一指南针时，其指向刚好在原来的基础上旋转180。由此可以断定，这根电缆中的电流的方向 ( ) A.可能是向北 B.可能是竖直向下 C.可能是向南 D.可能是竖直向上,【解析】选D。指南针的N极原来指向北方，旋转180度，知N极指向南，故该处的磁场方向向南，根据右手螺旋定则，知墙中的电缆电流方向竖直向上，故D正确。,2.(2018
16、厦门高二检测)如图所示，a、b、c三枚小磁 针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这 些小磁针静止时，小磁针N极的指向是 ( )A.a、b、c均向左 B.a、b、c均向右 C.a向左，b向右，c向右 D.a向右，b向左，c向右,【解析】选C。由通电螺线管电流的流向，根据安培定则可得，通电螺线管的左边是S极，右边为N极，所以小磁针a的N极指向为向左，小磁针b的N极指向为向右，小磁针c的N极指向为向右，故选C。,【补偿训练】 1.(多选)如图所示是云层之间闪电 的模拟图，图中A、B是位于南、北 方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小
17、磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中正确的是 ( ),A.带同种电荷 B.带异种电荷 C.B带正电 D.A带正电,【解析】选B、D。云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场。由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的。故可知A带正电，B带负电。所以D选项正确。,2.阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大
18、小的装置，则下列叙述正确的是( ),A.电路中的电源必须是交流电源 B.电路中的a端点需连接直流电源的正极 C.若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度 D.若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度,【解析】选C。由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的负极，故A、B错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，从而增加线圈的磁场，导致玩偶飘浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，导致玩偶飘浮的最大高度减小，故D错误。,3.两个完全相同的长导线， 用其中一根绕成如图甲所示 的
19、螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管中部的磁感应强度的大小为 ( ) A.0 B.0.5B C.B D.2B,【解析】选A。用双线绕成的螺线管，双线中的电流刚好相反，其在周围空间产生的磁场相互抵消。所以，螺线管内部磁感应强度为零。A正确。,4.为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是 ( ),【解析】选B。地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上
20、空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北，可知B正确。A图地表上空磁场方向向南，A错误。C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C、D错误。故选B。,知识点三 对磁通量的理解 探究导入： 如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到abcd位置的过程中(线框平行于纸面移动)，中间是一条电流向上的通电导线，请思考：,(1)线框在导线左边和右边时，磁通量相同吗？请分析。 (2)在移动过程中，当线框的一半恰好通过导线时，线框中的磁通量具体是什么情况？,提示：(1)导线左边的磁场方向垂直纸面向外，右边的磁场方向垂直纸面向里，线框处在左、右两边时，磁通量不同，只是绝对值相同而已。
21、 (2)当线框移到两边对称位置时，磁通量此时为零。,【归纳总结】 1.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=BS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面积，我们称之为“有效面积”。,2.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，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
22、该平面的磁通量=1-2。,3.磁通量的变化量=2-1： (1)当B不变，有效面积S变化时，=BS。 (2)当B变化，S不变时，=BS。 (3)B和S同时变化，则=2-1，但BS。,磁感线的净条数定性表示磁通量B环面积大，但磁感线的净条数比A环中少， 故AB,4.磁通密度： (1)由=BS得B= ，叫作磁通密度。单位：Wb/m2。 (2)关系：1 T=1 Wb/m2=1 N/(Am)。,【易错提醒】磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁感线同时穿过同一面积时，磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数，即此时的磁通量为合磁通量。,【典题通关】 【典例】(2018抚州高二检测
23、)如图 所示，一矩形线框置于磁感应强度为 B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向 平行，若线框的面积为S，则当线框以左边为轴转过30时通过线框的磁通量为 ( ),【正确解答】选D。由磁通量表达式：=BS，S指垂 直磁感线的有效面积，则可知转过30时的磁通量 =BSsin30= BS，故选D。,【过关训练】 1.(2018锦州高二检测)一平面线 圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于 水平位置，释放后让它在如图所示 的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置的过程中，下列对磁通量的变化判断正确的是 ( ),A.一直变大 B.一直变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大,【解析
24、】选C。线圈在位置和位置时都不与磁场垂直，而根据磁通量的计算公式=BScos，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大，所以线圈第一次通过位置和位置的过程中，穿过线圈的磁通量是先增大后减小，故选项C正确。,2.(多选)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的情况是 ( ) A.如图位置时等于BS B.若使框架绕OO转过60角，磁通量为 BS C.若从初始位置转过90角，磁通量变化为零 D.若从初始位置转过180角，磁通量变化为零,【解析】选A、B。如题图位置时，磁 感线与框架平面垂直，=BS，A正确； 当框架绕OO轴转过60时可以将原 图改画成从
25、上面向下看的俯视图，如 图所示，所以=BS=BScos60= BS，B正确； 转过90时，框架由与磁感线垂直穿过变为平行，,穿过框架的磁通量变化了BS，C错误；框架转过180时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过方向改变了，因而1=BS，2=-BS，=|2-1|=2BS，D错误。,【补偿训练】 1.(多选)面积为2.510-2 m2的矩形线圈放在磁感应强度为4.010-2 T的匀强磁场中，则穿过线圈的磁通量可能是 ( ) A.1.010-2 Wb B.1.010-3 Wb C.1.010-4 Wb D.0,【解析】选B、C、D。线圈与磁场垂直时，通过它的磁通量最大，且m=BS=1.010-3
26、Wb。线圈与磁场平行时，通过它的磁通量为0 。故通过线圈的磁通量范围是01.010-3 Wb。所以A错，B、C、D对。,2.如图所示，边长为L的n匝正方形线框abcd内部有一 边长为 的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强 度为B。下列有关的说法正确的是 ( ),A.穿过线框abcd的磁通量为BL2 B.穿过线框abcd的磁通量为nBL2 C.穿过线框abcd的磁通量为 D.穿过线框abcd的磁通量为,【解析】选C。磁通量=BS，与线圈匝数无关， 式中的S为在磁场中且与磁场垂直的面积，所以 =B ，C正确。,3.如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的 竖直平面内有一根通电导线CD，已
27、知CDAB。当CD竖 直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将( )A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.始终为0 D.不为0但保持不变,【解析】选C。通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在AB的外侧磁感线向下穿过线圈平面，在AB的里侧磁感线向上穿过线圈平面，根据对称性可知，穿过线框的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零，保持不变，故A、B、D错误，C正确。,【拓展例题】考查内容：安培定则的应用 【典例】(多选)如图所示，一根通电直导线垂直放在 磁感应强度为1 T的匀强磁场中，以导线截面的中心 为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已 知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是( ),A.直导线中的电流方向垂直纸面向里 B.b点的实际磁感应强度为 T，方向斜向上， 与B的夹角为45 C.c点的实际磁感应强度为零 D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同,【正确解答】选A、B。由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1 T，由安培定则知A项对；由平行四边形定则知B项正确；d点的磁感应强度的大小与b点相同，但两者方向垂直，故D错；在c点两磁场的方向相同，合磁感应强度为2 T，方向向右，故C错。,
