高中物理第三章磁场3几种常见的磁场学案选修3-1教案

3 几种常见的磁场

[学习目标] 1.知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.知道安培分子电流假说的内容，并能解释简单的磁现象.4.知道磁通量的概念，并会计算磁通量.

一、磁感线 安培定则 [知识梳理]

1.磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致. (1)磁感线的特点：

①磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向，即小磁针N极受力的方向. ②磁铁外部的磁感线从N极指向S极，内部从S极指向N极，磁感线是闭合(填“闭合”或“不闭合”)曲线.

③磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线密集处磁场强，磁感线稀疏处磁场弱. ④磁感线在空间不相交(填“相交”或“不相交”). (2)磁感线和电场线的比较：

相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交.

不同点：电场线起于正电荷(或无穷远)，终止于负电荷(或无穷远)，不闭合；但磁感线是闭合曲线.

2.电流周围的磁场

电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断.

(1)直线电流的磁场：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.这个规律也叫右手螺旋定则.

特点：以导线上各点为圆心的同心圆，圆所在平面与导线垂直，越向外越疏.(如图1所示)

图1

(2)环形电流的磁场：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.

1

特点：内部比外部强，磁感线越向外越疏.(如图2所示)

图2

(3)通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管中心轴线上磁感线的方向.

特点：内部为匀强磁场，且内部比外部强.内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极.(如图3所示)

图3

[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的.(×) (2)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环.(√) (3)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场.(√)

(4)无论是直线电流、环形电流还是通电螺线管的磁场，在安培定则判断时，大拇指指的都是磁场方向.(×) 二、安培分子电流假说

[导学探究] 磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？

答案 它们的磁场都是由电荷的运动产生的. [知识梳理] 安培分子电流假说

(1)法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——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.(如图4所示)

图4

(2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图5甲)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙).

2

图5

(3)安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的. [即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场发生的.(√)

(2)安培认为，磁体内部有许多环形电流，每个环形电流都相当于一个小磁体.(√) (3)一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的取向.(√) 三、匀强磁场 磁通量

[导学探究] (1)如图6，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′.若有n条磁感线通过

S′，则通过面积S的磁感线有多少条？

图6

(2)若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？ 答案 (1)n条 (2)B增大时，通过面积S的磁感线条数增多 [知识梳理] 1.匀强磁场

(1)定义：磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场. 磁感线：间隔相同的平行直线.

(2)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. 2.磁通量

(1)定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向垂直的平面面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通.

(2)表达式：Φ＝BS. 单位：韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m. 适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直.

(3)说明：①磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示；若磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和).

②当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥＝BScos θ(如图7).

3

2

图7

Φ

(4)引申：B＝，因此磁感应强度B又叫磁通密度.

S[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量.(×) (2)磁通量越大，磁感应强度越大.(×)

(3)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零.(√) (4)磁通量就是磁感应强度.(×)

一、对安培定则的理解与应用

例1 电路没接通时两枚小磁针方向如图8，试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向.

图8

答案 见解析

解析 接通电源后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动至N极水平向左，小磁针2顺时针转动至N极水平向右.

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，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，

4

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磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向.

针对训练1 如图9所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( )

图9

A.a、b、c的N极都向纸里转

B.b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转 C.b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转 D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转 答案 B

二、对磁通量的认识和计算

1.磁通量是标量，但有正负，若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为负值.

2.若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.

例2 如图10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，则穿过线框平面的磁通量为多少？若使框架绕OO′轴转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？

图10

1

答案 BS BS 0 2BS

2

解析 在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS.当线框绕OO′轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示.

5

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库高中物理第三章磁场3几种常见的磁场学案选修3-1教案在线全文阅读。