磁與人類文明怎樣描述磁場滬科選修資料

會計學(xué)1磁與人類文明怎樣描述磁場滬科選修資料第1頁/共48頁我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家．早在戰(zhàn)國末年就有磁鐵的記載．我國古代的四大發(fā)明之一的指南針就是其中之一，指南針的發(fā)明為世界的航海業(yè)作出了巨大的貢獻．在現(xiàn)代生活中，利用磁場的儀器或工具隨處可見，如我們將要學(xué)習的電流表、質(zhì)譜儀、回旋加速器等等．本章課程標準要求如下：(1)列舉磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用．了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響．關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展．第2頁/共48頁(2)了解磁場，知道磁感應(yīng)強度和磁通量．會用磁感線描述磁場．本條目的第一點要求是了解磁場也是物質(zhì)存在的形式之一，磁場對其中的磁體和電流有力的作用，知道磁感應(yīng)強度與磁通量的物理意義和定義式．第二點要求是知道磁感線也是形象地描述磁場的虛擬曲線．了解地磁場的分布及其變化情況．(3)會判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向．本條目要求學(xué)生應(yīng)能較熟練地應(yīng)用安培定則，判斷電流的磁場方向，并能用圖表示，讓學(xué)生了解安培分子電流假說，從而解釋一些磁現(xiàn)象．第3頁/共48頁(4)通過實驗，認識安培力．會判斷安培力的方向．會計算勻強磁場中安培力的大?。?5)通過實驗，認識洛倫茲力．會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小．了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理及其在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用．(6)認識電磁現(xiàn)象的研究在社會發(fā)展中的作用．第4頁/共48頁5．1磁與人類文明5.2怎樣描述磁場第5頁/共48頁我們學(xué)習了電場之后，知道了電場的產(chǎn)生、電場的物質(zhì)性、電場的基本特性，并且用電場線形象地描述了電場．那么磁場是否僅由磁鐵產(chǎn)生呢？磁場又有哪些基本特性？能否用磁感線形象地描述磁場？這些問題很自然地會引發(fā)人們的思考．第6頁/共48頁第7頁/共48頁1.要點剖析(1)磁性：物質(zhì)具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性．(2)磁體：具有磁性的物體叫磁體．(3)磁極：磁體的各部分磁性強弱不同，磁性最強的區(qū)域叫磁極．任何磁體都有兩個磁極，一個叫南極(又稱S極)，另一個叫北極(又稱N極)第8頁/共48頁(4)地磁場指南針在靜止時沿地球南北方向取向，這表明地球是一個大磁體，如右圖所示，地磁極的N極(北極)位于地理南極附近，地磁極的S極(南極)位于地理北極附近，但地磁兩極與地理兩極并不重合．有趣的是，地磁極有圍繞地理極做周期運動的現(xiàn)象，其周期大概為數(shù)萬年，在最近的五百萬年間，地磁極均勻分布在地理極的四周，其平均位置與現(xiàn)代地理極重合．研究還發(fā)現(xiàn)，從地球形成迄今的漫長年代，地磁極曾多次發(fā)生極性倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象．第9頁/共48頁(5)磁化使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化；反過來，磁化后的物體失去磁性的過程叫退磁或去磁．(6)磁性材料①磁性材料可分為軟磁性材料和硬磁性材料，磁化后容易去磁的為軟磁性材料，不容易去磁的為硬磁性材料．②軟磁性材料可應(yīng)用于需被反復(fù)磁化的場合，例如振片磁頭、計算機記憶元件、電磁鐵等．硬磁性材料可應(yīng)用于制作永久磁鐵．第10頁/共48頁2．思維拓展(1)指南針指南的一端是指南針的S極，指北的一端是指南針的N極．(2)磁盤保存信息的過程是磁化過程，實際是磁盤的磁性材料被磁頭中電流的磁場(第3節(jié)學(xué)習)磁化的過程；從磁盤中“讀”出信息的過程，實際是磁盤中的磁場使磁頭中的線圈發(fā)生電磁感應(yīng)產(chǎn)生感生電流的過程，有關(guān)電磁感應(yīng)我們在初中已初步學(xué)習過，在物理選修3－2中，我們還要更深入地學(xué)習．第11頁/共48頁1．基本定義在磁場中畫一些有方向的曲線，這些曲線上每一點的切線方向跟該點的磁場方向相同，這樣的曲線叫做磁感線．2．要點剖析(1)磁感線上任一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同，如右圖所示．第12頁/共48頁(2)任何兩條磁感線都不相交，不中斷，不相切．(3)磁感線都是閉合曲線(外部從N極出發(fā)到S極，內(nèi)部從S極到N極)．(4)磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線越密的地方磁場越強，越疏的地方磁場越弱．第13頁/共48頁3．思維拓展幾種典型的磁感線的分布 甲乙第14頁/共48頁(1)條形磁鐵的磁感線：如圖甲所示，在磁鐵外部是兩端(磁極)最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部中間最密．(2)蹄形磁鐵的磁感線：如圖乙所示，在磁鐵外部是兩端(磁極)最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部中間最密．第15頁/共48頁4．易誤警示磁感線與電場線的比較比較項目磁感線電場線相似點意義用來形象地描述磁場方向和相對強弱而假想的線用來形象描述電場方向和相對強弱而假想的線方向線上一點切線方向為磁場方向，也是磁針N極受力方向線上一點切線方向為電場方向，也是正電荷受電場力的方向疏密表示磁場強弱表示電場強弱特點在空間不相交除電荷處外，在空間不相交不同點是閉合曲線始于正電荷或無窮遠處，止于負電荷或無窮遠處，不閉合第16頁/共48頁1．基本定義(1)勻強磁場：磁感線的間距相等，相互平行且指向相同的磁場叫做勻強磁場．(2)磁通量：在磁場中有一個平面，若穿過該平面的磁感線有Φ條，我們就稱穿過這個平面的磁通量為Φ.(3)磁感應(yīng)強度：垂直穿過某單位面積的磁通量叫做磁感應(yīng)強度．第17頁/共48頁第18頁/共48頁3．要點剖析(1)勻強磁場的特點：①勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線．②長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強磁場．(2)磁通量的計算①公式：Φ＝BS.此式的適用條件是：a.勻強磁場；b.磁感線與平面垂直．如右圖所示．第19頁/共48頁②在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積．如下圖所示，在水平方向的勻強磁場中，平面abcd與垂直于磁感線方向的平面的夾角為θ，則穿過面積abcd的磁通量應(yīng)為：Φ＝B·Scosθ.Scosθ即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有效面積”．第20頁/共48頁若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為Φ1，反向磁感線條數(shù)為Φ2，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)，即Φ＝Φ1－Φ2.③磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，其數(shù)值等于初、末態(tài)穿過某個平面磁通量的差值．(3)磁感應(yīng)強度是矢量，其方向就是該點磁感線的方向，也就是放在該點小磁針N極所受磁力的方向．第21頁/共48頁4．思維拓展(1)磁感應(yīng)強度的大小與磁感線為了從磁感線不但可以了解磁感應(yīng)強度的方向，還可以了解磁感應(yīng)強度的大小，我們規(guī)定穿過與磁場方向垂直的平面的單位面積磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強度成正比．這樣，在磁感應(yīng)強度大的地方，磁感線密，磁感應(yīng)強度小的地方，磁感線疏．磁感線的疏密反映了磁感應(yīng)強度的大小．(2)磁感應(yīng)強度與勻強磁場：磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同的磁場區(qū)域為勻強磁場．第22頁/共48頁第23頁/共48頁(2)磁通量的“正、負”號磁通量是通過閉合線圈的磁感線的條數(shù)，它是標量．但是磁通量也有“正、負”，磁通量的正、負號并不表示磁通量的方向，它的符號僅表示磁感線的穿過方向．一般來說，如果磁感線從線圈的正面穿過，線圈的磁通量就為“＋”；而磁感線從線圈的反面穿過，線圈的磁通量就為“－”．第24頁/共48頁第25頁/共48頁

關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列敘述正確的是(

)A．磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，其每一點的切線方向表示的就是該點的磁場方向B．磁極間的相互作用是通過磁場而發(fā)生的C．磁感線總是從磁體的N極指向S極D．磁感線就是磁場中碎鐵屑磁化后排列成的曲線第26頁/共48頁【解析】

本題考查對磁場和磁感線的概念的理解．磁感線是為了形象地描述磁場而引入的曲線．磁感線上各點的切線方向，就是該點的磁場方向．磁感線的疏密程度，表示磁場的強弱．磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線．故A項正確，C項錯誤；磁場的基本特性是對處于磁場中的磁極或電流有力的作用．故B項正確；利用被磁化的鐵屑來顯示磁感線的分布情況，使得磁場變得具體形象，但是，決不能認為磁感線是由鐵屑排列而成的．故D項錯誤．【答案】

AB第27頁/共48頁磁場是本章的一個基礎(chǔ)概念，很重要．能否正確理解磁場直接影響到本章知識的學(xué)習．這個概念又很抽象，因為磁場看不見，摸不到．磁感線的引入是研究磁場的一種很方便、形象且行之有效的方法，但磁感線又是實際不存在的、假想的曲線，因此對磁感線也要正確理解．第28頁/共48頁1.下列關(guān)于磁場和磁感線的說法不正確的是(

)A．電流磁場中的磁感線都是閉合曲線B．永久磁鐵的磁感線從N極出發(fā)到S極終止C．磁感線是假想的曲線，它可以用來形象的表示磁場的強弱和方向D．空間任意兩條磁感線不相交第29頁/共48頁【解析】

電流的磁場與永久磁鐵的磁感線一樣，其磁感線均為閉合的曲線．磁感線是一種理想模型，可形象地表示磁場的方向和強弱，故A、C兩項對，B項錯；而磁場中每點的磁場方向是惟一的，若磁感線相交，則交點處有兩個磁場方向，這是不可能的，故任意兩條磁感線不相交，D項正確．【答案】

B第30頁/共48頁

如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量為________．若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，則穿過框架平面的磁通量為________；若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，則穿過框架平面的磁通量為________；若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，則穿過框架平面的磁通量的變化是________．第31頁/共48頁第32頁/共48頁1.對磁通量的問題求解注意以下三方面：①看清磁感線的方向與平面的關(guān)系；②分清磁感線的穿過方向；③注意是什么因素變化引起的磁通量的變化．2．磁通量的變化一般有下列三種情況：①磁感應(yīng)強度B不變，投影面積S變化，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝B·ΔS；②磁感應(yīng)強度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＝Φt－Φ0＝ΔB·S；③磁感應(yīng)強度B和回路面積S同時發(fā)生變化的情況，則ΔΦ＝Φt－Φ0.第33頁/共48頁2.如右圖所示，矩形線圈的面積為S，置于磁感應(yīng)強度為B、方向水平向右的勻強磁場中，開始時線圈平面與磁感線垂直．求線圈在下列情況下的磁通量的變化量．(1)轉(zhuǎn)過90°；(2)轉(zhuǎn)過180°.第34頁/共48頁【解析】

本題考查磁通量及其變化量．(1)線圈的初始位置與磁感線垂直，穿過線圈的磁通量Φ始＝BS；轉(zhuǎn)過90°時，線圈平面與磁感線平行，穿過線圈的磁通量Φ終＝0；在轉(zhuǎn)過90°的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為：ΔΦ＝Φ終－Φ始＝－BS負號表示磁通量減少，即轉(zhuǎn)過90°的過程中穿過線圈的磁通量減少了BS.第35頁/共48頁(2)設(shè)線圈位于初始位置時，線圈平面法線的方向與磁場方向相同，穿過線圈的磁通量為正，則Φ始＝BS；轉(zhuǎn)過180°時，線圈平面法線的方向與磁感線方向相反，即θ＝180°，穿過線圈的磁通量Φ終＝BScos180°＝－BS；在轉(zhuǎn)過180°的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ終－Φ始＝－BS－BS＝－2BS.即穿過線圈的正向磁通量減少了2BS.實際上，在轉(zhuǎn)過180°的過程中，穿過線圈的磁通量是由正向BS減小到零，再由零增大到負向BS.【答案】

(1)減少BS

(2)減少2BS第36頁/共48頁第37頁/共48頁1．磁極間的相互作用規(guī)律是：同名磁極相互排斥，異名磁極相互

．2．磁極間的相互作用是通過

而發(fā)生的．3．使磁性材料帶上磁性的過程叫

，具有磁性的磁性材料在一定條件下會失去磁性，這個過程叫

．4．一個面積為S的平面垂直一個勻強磁場放置，則穿過這個面的磁感線的條數(shù)叫做穿過這個面的

，公式：

.吸引磁場磁化退磁磁通量Φ＝B·S第38頁/共48頁5．磁場的強弱和方向用

來描述，它是

，它的方向規(guī)定為該點

的方向，它的定義式為B＝

.磁感應(yīng)強度矢量磁感線第39頁/共48頁1．(考查點：地磁場)下列說法正確的是(

)A．磁體上磁性最強的部分叫磁極，任何磁體都有兩個磁極B．磁體與磁體之間的相互作用是通過磁場而發(fā)生的C．地球的周圍存在著磁場，但地磁的兩極與地理的兩極并不重合，其間有一個夾角這就是磁偏角，磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點是相同的D．在地球表面各點磁場強弱相同第40頁/共48頁【解析】

地磁場類似于條形磁鐵的磁場，所以在地球表面赤道上的磁場最弱，選D不正確；在地球上不同位置，磁偏角的數(shù)值是不同的，因此C不正確．【答案】

AB第41頁/共48頁2．(考查點：磁現(xiàn)象、地磁場)________和________都叫做永磁體，它們都能吸引鐵質(zhì)物質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫做________，磁體的各部分磁性強弱不同，磁性最強的區(qū)域叫做________．將能夠自由轉(zhuǎn)動的磁體，例如懸吊著的磁針，放在地磁場中，靜止時指南的磁極叫________極，又叫________(填“N”或“S”)極，指北的磁極叫做________極，又叫________(填“N”或“S”)極．【答案】

天然磁石人造磁鐵磁性磁極南S北N第42頁/共48頁3．(考查點：磁場的方向)關(guān)于磁場的方向，下列說法中正確的是(

)