人教版選修31 第3章 3 幾種常見的磁場 課件（38張）.pptx

第三章磁場 3幾種常見的磁場 學習目標1 知道磁感線的概念 并能記住幾種常見磁場的磁感線分布特點 2 會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向 3 知道安培分子電流假說的內容 并能解釋簡單的磁現象 4 知道磁通量的概念 并會計算磁通量 內容索引 知識探究 題型探究 達標檢測 知識探究 1 一 磁感線安培定則 1 磁感線 在磁場中畫出的一些有的曲線 曲線上每一點的 都跟該點的磁感應強度的方向一致 1 磁感線的特點 磁感線上任意一點的切線方向表示該點的磁感應強度的方向 即小磁針極受力的方向 磁鐵外部的磁感線從極指向極 內部從極指向極 磁感線是 填 閉合 或 不閉合 曲線 磁感線的疏密表示磁場強弱 磁感線密集處磁場 磁感線稀疏處磁場 磁感線在空間 填 相交 或 不相交 方向 切線 n 閉合 n s 方向 n s 強 弱 不相交 2 磁感線和電場線的比較 相同點 都是程度表示場的強弱 方向表示場的方向 都不能相交 不同點 電場線起于正電荷 或無窮遠 終止于負電荷 或無窮遠 不閉合 但磁感線是曲線 切線 疏密 閉合 2 電流周圍的磁場電流周圍的磁感線方向可根據 判斷 1 直線電流的磁場 右手握住導線 讓伸直的拇指所指的方向與方向一致 彎曲的四指所指的方向就是 這個規(guī)律也叫定則 特點 以導線上各點為圓心的同心圓 圓所在平面與導線 越向外越 如圖1所示 電流 安培定則 磁感線環(huán)繞的方向 圖1 右手螺旋 垂直 疏 2 環(huán)形電流的磁場 讓右手彎曲的四指與的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是上磁感線的方向 特點 內部比外部強 磁感線越向外越疏 如圖2所示 環(huán)形導線軸線 環(huán)形電流 圖2 3 通電螺線管的磁場 用右手握住螺線管 讓彎曲的四指指向的方向 那么所指的方向就是螺線管中心軸線上磁感線的方向 特點 內部為磁場 且內部比外部強 內部磁感線方向由指向 外部由指向 如圖3所示 大拇指 電流 圖3 勻強 s極 n極 n極 s極 判斷下列說法的正誤 1 磁感線可以用細鐵屑來顯示 因而是真實存在的 2 通電直導線周圍磁場的磁感線是閉合的圓環(huán) 3 通電螺線管周圍的磁場類似于條形磁體周圍的磁場 4 無論是直線電流 環(huán)形電流還是通電螺線管的磁場 在安培定則判斷時 大拇指指的都是磁場方向 二 安培分子電流假說 磁鐵和電流都能產生磁場 而且通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場十分相似 它們的磁場有什么聯系 答案 它們的磁場都是由電荷的運動產生的 安培分子電流假說 1 法國學者提出 在原子 分子等物質微粒的內部 存在著一種環(huán)形電流 分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體 它的兩側相當于兩個 如圖4所示 安培 分子 電流 磁極 圖4 3 安培分子電流假說說明一切磁現象都是由產生的 2 當鐵棒中分子電流的取向時 鐵棒對外顯磁性 如圖5甲 當鐵棒中分子電流的取向變得時 鐵棒對外不顯磁性 如圖乙 大致相同 雜亂無章 電荷的運動 圖5 判斷下列說法的正誤 1 一切磁現象都起源于電流或運動電荷 一切磁作用都是電流或運動電荷之間通過磁場發(fā)生的 2 安培認為 磁體內部有許多環(huán)形電流 每個環(huán)形電流都相當于一個小磁體 3 一個物體是否對外顯磁性 取決于物體內部分子電流的取向 三 勻強磁場磁通量 1 如圖6 平面s在垂直于磁場方向上的投影面積為s 若有n條磁感線通過s 則通過面積s的磁感線有多少條 答案 n條 圖6 2 若磁場增強 即b增大 通過面積s的磁感線條數是否增多 答案 b增大時 通過面積s的磁感線條數增多 1 勻強磁場 1 定義 磁感應強度的處處相同的磁場 磁感線 間隔相同的 2 實例 距離很近的兩個平行的異名磁極間的磁場 相隔適當距離的兩平行放置的通電線圈 其中間區(qū)域的磁場都是勻強磁場 大小 方向 平行直線 2 磁通量 1 定義 勻強磁場磁感應強度b與和磁場方向的平面面積s的 叫做穿過這個面積的 簡稱 2 表達式 單位 韋伯 簡稱韋 符號是 1wb 適用條件 磁場 磁感線與平面 垂直 乘積 磁通量 磁通 bs wb 1t m2 勻強 垂直 3 說明 磁通量可用穿過某一平面的 表示 若磁感線沿相反方向穿過同一平面 則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數 磁通量的代數和 當平面與磁場方向不垂直時 穿過平面的磁通量可用平面在垂直于磁場b的方向的投影面積進行計算 即 bs 如圖7 4 引申 因此磁感應強度b又叫 磁感 線條數 bscos 圖7 磁通密度 判斷下列說法的正誤 1 磁通量不僅有大小 而且有方向 所以是矢量 2 磁通量越大 磁感應強度越大 3 穿過某一面積的磁通量為零 該處磁感應強度不一定為零 4 磁通量就是磁感應強度 2 題型探究 一 對安培定則的理解與應用 例1電路沒接通時兩枚小磁針方向如圖8 試確定電路接通后兩枚小磁針的轉向及最后的指向 圖8 見解析 解析 答案 接通電源后 螺線管的磁場為 內部從左指向右 外部從右指向左 如圖所示 故小磁針1逆時針轉動至n極水平向左 小磁針2順時針轉動至n極水平向右 小磁針在磁場中受力的判斷方法1 當小磁針處于磁體產生的磁場中 或環(huán)形電流 通電螺線管外部時 可根據同名磁極相斥 異名磁極相吸來判斷小磁針的受力方向 2 當小磁針處于直線電流的磁場中或處于環(huán)形電流 通電螺線管內部時 應該根據小磁針n極所指方向與通過該點的磁感線的切線方向相同 來判斷小磁針的受力方向 針對訓練1如圖9所示 圓環(huán)上帶有大量的負電荷 當圓環(huán)沿順時針方向轉動時 a b c三枚小磁針都要發(fā)生轉動 以下說法正確的是 答案 圖9 a a b c的n極都向紙里轉b b的n極向紙外轉 而a c的n極向紙里轉c b c的n極都向紙里轉 而a的n極向紙外轉d b的n極向紙里轉 而a c的n極向紙外轉 二 對磁通量的認識和計算1 磁通量是標量 但有正負 若磁感線從某一面上穿入時 磁通量為正值 則磁感線從此面穿出時為負值 2 若同時有磁感線沿相反方向穿過同一平面且正向磁通量為 1 反向磁通量為 2 則穿過該平面的磁通量 1 2 例2如圖10所示 框架面積為s 框架平面與磁感應強度為b的勻強磁場方向垂直 則穿過線框平面的磁通量為多少 若使框架繞oo 軸轉過60 角 則穿過線框平面的磁通量為多少 若從初始位置轉過90 角 則穿過線框平面的磁通量為多少 若從初始位置轉過180 角 則穿過線框平面的磁通量變化了多少 圖10 解析 答案 在圖示位置時 磁感線與線框平面垂直 bs 當線框繞oo 軸轉過60 時可以將原圖改畫成從上面向下看的俯視圖 如圖所示 轉過90 時 線框由與磁感線垂直變?yōu)榕c磁感線平行 0 線框轉過180 時 磁感線仍然垂直穿過線框 只不過穿過方向改變了 因而 1 bs 2 bs 2 1 2bs 即磁通量變化了2bs 三 磁感應強度矢量的疊加磁感應強度是矢量 當空間存在幾個磁體 或電流 時 每一點的磁場為各個磁體 或電流 在該點產生磁場的矢量和 磁感應強度疊加時遵循平行四邊形定則 a b d兩點的磁感應強度相等b a b兩點的磁感應強度相等c c點的磁感應強度的值最小d b點的磁感應強度的值最大 例3在磁感應強度為b0 方向豎直向上的勻強磁場中 水平放置一根長通電直導線 電流的方向垂直于紙面向里 如圖11所示 a b c d是以直導線為圓心的同一圓周上的四點 在這四點中 答案 解析 圖11 如圖所示 由矢量疊加原理可求出各點的合磁場的磁感應強度 可見b d兩點的磁感應強度大小相等 但方向不同 a項錯誤 a點的磁感應強度最大 c點的磁感應強度最小 b d項錯誤 c項正確 針對訓練2如圖12所示 m n和p是以mn為直徑的半圓弧上的三點 o為半圓弧的圓心 mop 60 在m n處各有一條長直導線垂直穿過紙面 導線中通有大小相等的恒定電流 方向如圖所示 這時o點的磁感應強度大小為b1 若將n處的長直導線移至p處 則o點的磁感應強度大小變?yōu)閎2 則b2與b1之比為 答案 解析 圖12 依題意 導線在m n處時 每根導線在o點產生的磁感應強度為 方向豎直向下 則當n處的導線移至p點時 o點合磁感應強度大小為 達標檢測 3 電流與電流磁場的分布 利用的是右手螺旋定則 大拇指指向直導線電流方向 四指指向磁感線方向 因此a b錯 對于螺線管和環(huán)形電流 四指彎曲方向為電流方向 大拇指指向內部磁場方向 故選d 1 下列各圖中 已標出電流及電流磁場的方向 其中正確的是 答案 解析 1 2 3 4 a 螺線管的p端為n極 a接電源的正極b 螺線管的p端為n極 a接電源的負極c 螺線管的p端為s極 a接電源的正極d 螺線管的p端為s極 a接電源的負極 2 通電螺線管內有一在磁場力作用下靜止的小磁針 磁針指向如圖13所示 則 1 2 3 4 通電螺線管內軸線的磁場方向水平向左 則p端為n極 由安培定則知 a接電源負極 選項b正確 答案 解析 圖13 3 如圖14所示 邊長為l的n匝正方形線框abcd內部有一邊長為的正方形區(qū)域的勻強磁場 磁場的磁感應強度為b 下列說法正確的是 答案 1 2 3 4 圖14 a o點處的磁感應強度為零b a b兩點處的磁感應強度大小相等 方向相反c c d兩點處的磁感應強度大小相等 方向相同d a c兩點處的磁感應強度的方向不同 4 如圖15所示 兩根相互平行的長直導線過紙面上的m n兩點 且與紙面垂直 導線中通有大小相等 方向相反的電流 a o b在m n的連線上 o為mn的中點 c d位于mn的中垂線上 且a b c d到o點的距離均相等 關于以上幾點處的磁場 下列