（高中物理）知識全解24磁場的基本性質(zhì)

1、高中物理知識全解 2.4 磁場的根本性質(zhì)注意：左手生力，右手生電生磁。根底知識：1、磁場：磁體或電流周圍存在一種特殊物質(zhì)，能夠傳遞磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用，這種特殊的物質(zhì)叫磁場。2、磁場的根本性質(zhì)：對放入其中的磁極、電流或運(yùn)動電荷產(chǎn)生力的作用。3、磁場的產(chǎn)生 = 1 * ROMAN I、永磁體周圍存在磁場。 = 2 * ROMAN II、電流周圍存在磁場電流的磁效應(yīng)注意：結(jié)合安培右手定那么及楞次定律判定磁場的方向。4、磁場決定磁場強(qiáng)度的客觀性，磁場強(qiáng)度是由磁場所決定的客觀物理量。【例題】由公式可知，在磁場中的同一點(diǎn) 磁場強(qiáng)度B與成正比，與成反比。無論帶電粒子所帶

2、電量如何變化，始終不變。磁場中某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度為零，那么帶電粒子在該點(diǎn)所受的磁場力一定為零。如果磁場中有靜止的帶電粒子，那么該帶電粒子不受磁場力。假設(shè)帶電粒子在某點(diǎn)不受磁場力，那么說明該點(diǎn)磁場強(qiáng)度為零。磁場中的運(yùn)動電荷不一定受磁場力。答案：BCDF 5、磁現(xiàn)象 = 1 * ROMAN I、磁性：物質(zhì)具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)。 = 2 * ROMAN II、磁體：具有磁性的物體叫磁體?！敬朋w可分為：永磁體即硬磁體和軟磁體兩大類】 = 3 * ROMAN III、磁極：磁體的各局部磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。任何磁鐵都有兩個磁極，一個叫南極(S極)，一個叫北極(N極)。 = 4 * R

3、OMAN IV、磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。6、電流的磁效應(yīng) = 1 * ROMAN I、電流對小磁針的作用。奧斯特實(shí)驗(yàn)：奧斯特發(fā)現(xiàn)，電流能使磁針偏轉(zhuǎn)，如以下列圖所示。 = 2 * ROMAN II、磁體對通電導(dǎo)線的作用 磁體對通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用，使懸掛在蹄形磁鐵兩極間的通電導(dǎo)線發(fā)生移動。如以下列圖所示。 = 3 * ROMAN III、電流和電流間的相互作用相互平行且距離較近的兩條導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同的電流時，兩導(dǎo)線相互吸引；當(dāng)導(dǎo)線中通以方向相反的電流時，兩導(dǎo)線相互排斥，如以下列圖所示?？偨Y(jié)：不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)

4、。奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義在于不僅發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，而且揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的。一：磁感線注意：磁感線實(shí)際不存在，是為了方便研究磁場的性質(zhì)而人為畫出來的。 = 1 * GB3 定義：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。 = 2 * GB3 特點(diǎn)1、磁感線上某一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向。2、磁場中任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極。因?yàn)榇鸥芯€是閉合曲線，所以磁體內(nèi)部磁感線與外部磁感線的總條數(shù)相等，內(nèi)部磁感線比外部磁感線更密集，兩極的磁感線比磁體外部其它區(qū)域的磁感線更密集。注意：磁體內(nèi)部磁

5、感線容易忽略而錯解?！纠}】如以下列圖所示，在豎直放置的條形磁鐵的中垂面內(nèi)套有兩個線框和，且的面積小于的面積，那么磁通量和哪個更大？例：如以下列圖所示，同上原理可知，當(dāng)通電螺線管中的電流增大時，那么從左往右看，線圈A中產(chǎn)生順時針的電流。當(dāng)通電螺線管中的電流減小時，那么從左往右看，線圈A中產(chǎn)生逆時針的電流。3、磁感線的疏密程度能反映磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場越弱。4、磁場中某點(diǎn)的磁場方向是唯一的，所以磁感線不相交。 = 3 * GB3 磁感線與電場線的不同點(diǎn)與共同點(diǎn)。電場線磁感線區(qū)別之處起始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)，是不閉合的曲線。磁體外部是

6、從N極到S極，磁體內(nèi)部是從S極到N極，是閉合曲線。相似之處 = 1 * GB3 都是為了形象地描述場而人為引入的，實(shí)際中并不存在。 = 2 * GB3 疏密都表示場的強(qiáng)弱。 = 3 * GB3 任意兩條電場線或磁感線都不相交。 = 4 * GB3 曲線上任意一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的場的方向。 = 4 * GB3 幾種常見磁場的磁感線分布情況。1、磁鐵的磁場。2、通電直導(dǎo)線的磁場。安培右手定那么3、環(huán)形電流的磁場。安培右手定那么4、通電螺線管的磁場。安培右手定那么5、地球的磁場。 = 1 * ROMAN I、地磁場：地球本身是一個磁體，附近存在的磁場叫地磁場，地磁場的南極在地理北極附近不重合，

7、地磁場的北極在地理南極附近不重合，如上圖所示。1地磁體周圍的磁場分布與條形磁鐵周圍的磁場分布情況相似。地球外部：兩極磁性最強(qiáng)，中部空間磁性最弱。2由洛倫茲力的性質(zhì)可知：地磁場對垂直入射的宇宙射線有阻擋作用，且阻擋作用在赤道最強(qiáng)，兩級最弱。由左手定那么可知垂直射向地球赤道的宇宙射線在地磁場的阻擋作用下會向東西方向偏轉(zhuǎn)。 = 2 * ROMAN II、磁偏角：地球的地理兩極與地磁兩極并不重合。磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個夾角，叫地磁偏角，簡稱磁偏角。世界上最早發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確記述磁偏角的是我國宋代學(xué)者沈括。 = 3 * ROMAN III、放在地球周圍的指南針當(dāng)指針靜止時兩端分別指南和指北，這就

8、是受到了地磁場作用的結(jié)果?！纠}】在地區(qū)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：一個可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的小磁針，在地磁場作用下保持靜止，一根長直導(dǎo)線位于小磁針的北方，豎直放置，且通有豎直向上的電流,地磁場的水平分量為，長直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場在小磁針處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，那么小磁針的N極將 【例題】具有金屬外殼的人造地球衛(wèi)星，在環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動時 A.如果衛(wèi)星沿著地球的經(jīng)線繞地球運(yùn)動，那么在通過地磁場兩極上空時，衛(wèi)星的外表將產(chǎn)生感應(yīng)電流；B.如果衛(wèi)星的運(yùn)行軌道經(jīng)過泰國曼谷和日本東京的上空，那么它的外表不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；C.如果衛(wèi)星在地球同步軌道上運(yùn)行，它的外表不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；D.如果衛(wèi)星外表產(chǎn)生了感應(yīng)電流，它的機(jī)

9、械能將減小，軌道半徑減小，運(yùn)行速率減小。解析：結(jié)合地球的自轉(zhuǎn)，地磁場的分布及衛(wèi)星的運(yùn)動情況可知AC正確，B錯誤。如果衛(wèi)星外表產(chǎn)生了感應(yīng)電流，它的機(jī)械能將減小，軌道半徑減小，運(yùn)行速率增大，D錯誤。答案：AC【例題】由于地磁場的存在，飛機(jī)在一定高度水平飛行時其機(jī)翼就會切割磁感線，機(jī)翼的兩端之間就會有一定的電勢差。假設(shè)飛機(jī)在北半球水平飛行，那么從飛行員的角度看機(jī)翼左端的電勢比右端的電勢 A、低 B、高 C、相等 D、以上情況都有可能源，所以B選項(xiàng)正確。答案：B二：磁場強(qiáng)度 = 1 * GB3 大小1、單位：在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡稱特，符號是T2、由安培力與洛倫茲力的性質(zhì)理解角的

10、物理意義?！疽话闱闆r】 = 2 * GB3 方向磁感線的切線方向。小磁針靜止時北極的指向。注意：磁場強(qiáng)度B是矢量，遵守平行四邊形法那么?！纠}】有a、b、c、d四個小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部，如右圖所示其中小磁針的指向正確的選項(xiàng)是 ( )Aa Bb Cc Dd解析：由右手螺旋定那么，可知螺線管內(nèi)部的磁場方向向左，小磁針的N極方向向左，D項(xiàng)正確；外部磁感線由N極到S極，故A、B、C均錯。答案：D = 3 * GB3 勻強(qiáng)磁場1、定義：勻強(qiáng)磁場是強(qiáng)弱、方向處處相同的磁場。2、磁感線分布特點(diǎn)：勻強(qiáng)磁場的磁感線是間隔相等的平行直線。3、距離很近的兩個異名磁極之間的磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場；

11、相隔一定距離的兩個平行放置的相同線圈通電時，其中間區(qū)域的磁場是勻強(qiáng)磁場；條形磁鐵內(nèi)部是勻強(qiáng)磁場；通電螺線管的管內(nèi)是勻強(qiáng)磁場；蹄形磁鐵外部兩極的中間區(qū)域是勻強(qiáng)磁場等。 = 4 * GB3 安培分子電流假說安培分子電流假說：安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極(如以下列圖所示)。磁化現(xiàn)象：一條鐵棒未被磁化的時候，內(nèi)局部子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場相互抵消，對外不顯磁性，當(dāng)鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流的取向變的大致相同，鐵棒被磁化，兩端對外顯示出較強(qiáng)的磁性，形成磁極。 【例題】以下情況中，可

12、以肯定鋼棒沒有磁性的是 A、將鋼棒的一端接近磁針的北極，兩者互相吸引；再將鋼棒的這端接近磁針南極，兩者互相排斥。B、將鋼棒的一端接近磁針北極，兩者互相排斥。C、將鋼棒的一端接近磁針北極，兩者相互吸引；再將鋼棒的另一端接近磁針北極，兩者仍相互吸引。D、將鋼棒的一端接近磁針北極，兩者相互吸引；再將鋼棒的另一端接近磁針南極，兩者仍相互吸引。磁體的消磁：磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性，這是因?yàn)閯×业臒徇\(yùn)動或震動使分子電流的取向又變的雜亂無章了。三：磁通量 = 1 * GB3 定義設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁

13、通，用字母表示。 = 2 * GB3 磁通量的計算公式1、適應(yīng)條件：勻強(qiáng)磁場。2、為垂直于磁場方向的有效面積為線框與磁場方向的夾角。3、單位：韋伯4、磁通量和線圈匝數(shù)n無關(guān)。5、某一面積上的磁通量是表示穿過該面積的磁感線的總條數(shù)?！纠}】如以下列圖所示，空間存在兩個磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO為其對稱軸。一導(dǎo)線折成邊長為L的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度vo向右運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到關(guān)于OO對稱的位置時，那么 A.穿過回路的磁通量為零注意：磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)，一般以線框初狀態(tài)的磁通量為正。假設(shè)磁感線穿過某一線框平面的磁通量為正，那么磁感

14、線穿過該線框的反面的磁通量就為負(fù)。例：穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零。【例題】如以下列圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直，那么穿過平面的磁通量為 。假設(shè)使框架繞OO轉(zhuǎn)過600角，那么穿過框架平面的磁通量為 ；假設(shè)從初始位置轉(zhuǎn)過900角，那么穿過框架平面的磁通量為 ；假設(shè)從初始位置轉(zhuǎn)過1800角，那么穿過框架平面的磁通量為 。答案：BS； 0.5BS； O； BS注意： ，磁通量的變化量指的是大小為正值?！窘Y(jié)合楞次定律理解和判定有關(guān)感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢的方向】【例題】如以下列圖所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于一面積為S的矩形線圈，磁場方向垂直紙面向里，假設(shè)

15、以為軸旋轉(zhuǎn)180度，那么磁通量的變化量及旋轉(zhuǎn)過程中感應(yīng)電流的方向？解：磁通量的變化量為：【例題】如以下列圖所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場平行于一面積為S的矩形線圈，磁場方向水平向右，假設(shè)以為軸旋轉(zhuǎn)180度，那么磁通量的變化量及旋轉(zhuǎn)過程中感應(yīng)電流的方向？【例題】如以下列圖所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與一面積為S的矩形線圈成夾角，磁場方向斜向左下方，求：1以為軸旋轉(zhuǎn)，磁通量的變化量及旋轉(zhuǎn)過程中感應(yīng)電流的方向。2在上述1步驟的根底上繼續(xù)以為軸按原來的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，那么磁通量的變化量及旋轉(zhuǎn)過程中感應(yīng)電流的方向?！纠}】如以下列圖甲所示，一個電阻為R，面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45角，O、O分別是ab邊和cd邊的中點(diǎn)現(xiàn)將線框右半邊ObcO繞OO逆時針旋轉(zhuǎn)90到以下列圖乙所示位置在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是( )A.eq f(r(