磁與現(xiàn)代科技

會(huì)計(jì)學(xué)1磁與現(xiàn)代科技第1頁/共43頁1.穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。2．把磁場(chǎng)中穿過磁場(chǎng)某一面積S的磁感線條數(shù)稱為穿過該面積的磁通量。3．磁在現(xiàn)代科技中有磁記錄和磁懸浮列車兩大主要應(yīng)用。第2頁/共43頁第3頁/共43頁第4頁/共43頁[自學(xué)教材]1.定義穿過

于磁感線的

的

等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，符號(hào)用B表示。

2．單位在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是

，簡(jiǎn)稱

。符號(hào)是

。1T＝1N/(A·m)。垂直單位面積磁感線條數(shù)特斯拉特T第5頁/共43頁3．方向

B是

，其方向就是磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí)

極所指的方向。也是小磁針

受力的方向。矢量NN極第6頁/共43頁4．勻強(qiáng)磁場(chǎng)

(1)定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

和

都相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

(2)特點(diǎn)：①B

相等。②磁感線是

且

的一組

。大小方向處處平行等間距平行直線第7頁/共43頁(3)實(shí)例：距離

的兩個(gè)

磁極之間的磁場(chǎng)除邊緣部分外可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；長(zhǎng)直通電螺線管

(除兩端附近)的磁場(chǎng)也是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如圖5－3－1所示：很近異名內(nèi)部圖5－3－1第8頁/共43頁5．磁場(chǎng)的疊加如果空間有幾個(gè)磁場(chǎng)

存在，它們的磁場(chǎng)就互相疊加，這時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于各磁場(chǎng)在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的

。同時(shí)矢量和第9頁/共43頁[重點(diǎn)詮釋]1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義磁感應(yīng)強(qiáng)度描述了磁場(chǎng)力的性質(zhì)。磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁極或電流產(chǎn)生力的作用。磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)自身決定，與放入的磁極或電流無關(guān)。第10頁/共43頁2．磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較第11頁/共43頁電場(chǎng)磁場(chǎng)物理量的性質(zhì)矢量矢量方向正檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力的方向小磁針靜止時(shí)N極所指的方向檢驗(yàn)存在的方法放入檢驗(yàn)電荷放入小磁針或通電導(dǎo)線第12頁/共43頁1．下列說法中正確的是 (

)A．通過某面的磁感線條數(shù)為零則此面處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零B．空間各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向C．平行放置的兩條形磁鐵間異名磁極間的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則放在該處的某面通過的磁感線條數(shù)不一定為零第13頁/共43頁解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它的方向就是該處磁場(chǎng)的方向，故B正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，放在該處的某面就無磁感線穿過，故D錯(cuò)誤；但是若某面無磁感線穿過，可能磁場(chǎng)很強(qiáng)而平面平行于磁場(chǎng)放置導(dǎo)致磁感線穿過該面的條數(shù)為零，所以A不正確；兩平行放置異名磁極間的磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，近距離兩異名磁極間的磁場(chǎng)才是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。答案：B第14頁/共43頁第15頁/共43頁[自學(xué)教材]1．定義磁場(chǎng)中穿過某一面積的磁感線條數(shù)叫做穿過這個(gè)面積的磁通量。

2．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過與磁場(chǎng)方向垂直、面積為S的平面的磁通量是：Φ＝BS，其中Φ表示磁通量。如果面積S與磁場(chǎng)不垂直，若S與垂直于B的平面的夾角為α，磁通量為Φ＝BScosα。

第16頁/共43頁3．單位在國際制單位制中是

，簡(jiǎn)稱

，符號(hào)：

,1Wb＝1T·m2。

4．標(biāo)量磁通量是一個(gè)只用大小就能描述的物理量，是

。韋伯韋Wb標(biāo)量第17頁/共43頁第18頁/共43頁[重點(diǎn)詮釋]

磁通量變化的理解

(1)磁通量的變化就等于末態(tài)的磁通量Φ2減去初態(tài)的磁通量Φ1，即：ΔΦ＝Φ2－Φ1。

[注意]

若規(guī)定Φ1的穿過方向?yàn)檎?，如果?的方向與Φ1同向則取正值，反向則取負(fù)值。第19頁/共43頁(2)根據(jù)公式Φ＝BScosα知，磁通量的變化一般有下列三種情況：①磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，投影面積S變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS；②磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變，則穿過回路中的磁通量的變化是：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S；③磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S同時(shí)發(fā)生變化的情況，則ΔΦ＝Φ2－Φ1。第20頁/共43頁2．關(guān)于磁通量的說法，正確的是 (

)A．磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大C．穿過某一面積的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D．磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度第21頁/共43頁

解析：磁通量是標(biāo)量，沒有方向，故A錯(cuò)誤；由Φ＝BS可知，Φ大，B不一定大，可能是由于S較大造成的，故B錯(cuò)誤；由Φ＝BS⊥知，當(dāng)S與B平行時(shí)，S⊥＝0，Φ＝0，但B不為零，故C正確；Φ和B是兩個(gè)不同的物理量，故D錯(cuò)。答案：C第22頁/共43頁第23頁/共43頁1.記錄與磁

(1)應(yīng)用：磁記錄可以用來記錄聲音、影像，也可以用來記錄其他信息。磁記錄可以應(yīng)用到

、電視、

和太空船的信息記錄和傳送上。

(2)原理：磁記錄利用

，讀取信息利用

原理。電腦人造衛(wèi)星電流的磁效應(yīng)電磁感應(yīng)第24頁/共43頁2．交通與磁

(1)應(yīng)用：磁技術(shù)在交通中的應(yīng)用是制成了

。

(2)形式：磁懸浮列車有

方式和

方式兩種形式。

(3)原理：運(yùn)用磁鐵“同性

，異性

”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即“磁性懸浮”。磁懸常導(dǎo)電磁鐵吸引浮列車超導(dǎo)電磁鐵相斥相斥相吸第25頁/共43頁3．錄音機(jī)在磁帶上錄制聲音，計(jì)算機(jī)在磁盤上寫數(shù)據(jù)利用的原理是 (

)A．前者是電生磁現(xiàn)象，后者是磁生電現(xiàn)象B．前者是磁生電現(xiàn)象，后者是電生磁現(xiàn)象C．都是電生磁現(xiàn)象D．都是磁生電現(xiàn)象第26頁/共43頁解析：錄音機(jī)的磁帶和計(jì)算機(jī)的磁盤都是利用電流變化而產(chǎn)生磁的現(xiàn)象，故選項(xiàng)C正確。答案：C第27頁/共43頁第28頁/共43頁第29頁/共43頁圖5－3－2[例1]

如圖5－3－2所示，三根通電直導(dǎo)線垂直于紙面放置，位于b、c、d處，通電電流大小相同，方向如圖所示。a位于bd中點(diǎn)且ac＝ab，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是 (

)第30頁/共43頁A．垂直紙面指向紙里

B．垂直紙面指向紙外

C．沿紙面由a指向bD．沿紙面由a指向c[思路點(diǎn)撥]

空間存在三個(gè)電流共同激發(fā)的磁場(chǎng)，由安培定則和疊加原理來判斷。第31頁/共43頁[解析]磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，利用右手螺旋定則將每一根通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)情況判斷清楚，明確每根導(dǎo)線在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，然后用平行四邊形定則求出磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。根據(jù)安培定則：b、d兩根導(dǎo)線在a點(diǎn)形成的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故a點(diǎn)磁場(chǎng)就由通電導(dǎo)線c來決定。根據(jù)安培定則判斷出a點(diǎn)處的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)為沿紙面由a指向b，正確選項(xiàng)為C。[答案]

C第32頁/共43頁

在求解電流磁場(chǎng)的疊加問題時(shí)，應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)有安培定則和平行四邊形定則，用安培定則判斷出各個(gè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向，再用平行四邊形定則求解磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。第33頁/共43頁圖5－3－3上題中，若三條導(dǎo)線都通有垂直紙面向里的電流，則構(gòu)成等邊三角形放置，如圖5－3－3所示。若每根通電導(dǎo)線在三角形的中心O產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為________。第34頁/共43頁

解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，所以三角形的中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就為三個(gè)直線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的合成。本題就是根據(jù)直線電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)，把磁場(chǎng)中的這一點(diǎn)O與直線電流所在處的點(diǎn)(或A、或B、或C)的連線為半徑，作此半徑的垂線，垂線的方向指向由安培定則所確定的方向。圖中三個(gè)磁場(chǎng)方向就是這樣確定的，確定第35頁/共43頁直線電流磁場(chǎng)中任何一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向均取此種方法。直線電流的磁場(chǎng)是以直線電流為中心的一組同心圓，中心O點(diǎn)處三個(gè)直線電流的磁場(chǎng)方向如圖所示，由于對(duì)稱性，它們互成120°角，由于它們的大小相等，均為B0，根據(jù)矢量合成的特點(diǎn)，可知它們的合矢量為零。答案：0第36頁/共43頁第37頁/共43頁圖5－3－4[例2]

如圖5－3－4所示，矩形線圈的面積為S，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開始時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)垂直。求線圈平面在下列情況下的磁通量的變化量：

(1)轉(zhuǎn)過90°；

(2)轉(zhuǎn)過180°。

[思路點(diǎn)撥]

磁通量可根據(jù)Φ＝BScosα進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算磁通量的變化量時(shí)應(yīng)注意磁通量為雙向標(biāo)量。第38頁/共43頁[解析]

(1)設(shè)線圈平面的法線方向與B的方向相同，即水平向右，并順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)Φ＝BScosα(α為線圈平面的法線方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向間的夾角)，當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)，磁通量的變化量為ΔΦ1＝BS－0＝BS。(2)當(dāng)轉(zhuǎn)過180°時(shí)，磁通量的變化量為ΔΦ2＝BS－BScos180°＝2BS。

[答案]

(1)BS

(2)2BS第39頁/共43頁

此題考查了公式Φ＝BScosα的應(yīng)用。(1)磁通量為雙向標(biāo)量，轉(zhuǎn)過180°后的磁通量與轉(zhuǎn)前的磁通量絕對(duì)值相等但符號(hào)相反。(2)當(dāng)平面面積不變而轉(zhuǎn)過180°時(shí)，磁通量的變化量為ΔΦ