《幾種常見的磁場》 名師獲獎(jiǎng)

幾種常見的磁場

[目標(biāo)定位]

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(diǎn).2.會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向.3.知道磁通量的概念，并會計(jì)算磁通量.4.知道安培分子電流假說的內(nèi)容，并能解釋簡單的磁現(xiàn)象．一、磁感線 如果在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的

方向都跟這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線就叫做

． 想一想實(shí)驗(yàn)中常用鐵屑來模擬磁感線的形狀，是否說明磁感線真實(shí)存在？ 答案磁感線并不真實(shí)存在，細(xì)鐵屑在磁場里被磁化成“小磁針”，受震動(dòng)后會有規(guī)則排列，能顯示磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，無數(shù)個(gè)細(xì)鐵屑連接在一起，好像磁感線顯現(xiàn)出來一樣．磁感線切線二、幾種常見的磁場(如圖3－3－1所示)1．直線電流的磁場

手握住導(dǎo)線，讓伸直的

所指的方向與

一致，彎曲的四指所指的方向就是

．這個(gè)規(guī)律也叫

．2．環(huán)形電流的磁場 讓

彎曲的四指與

的方向一致，伸直的

所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線

上磁感線的方向．右拇指電流方向磁感線環(huán)繞的方向右手螺旋定則右手環(huán)形電流拇指軸線3．通電螺線管的磁場

通電螺線管是由許多匝

串聯(lián)而成的．所以環(huán)形電流的安培定則也可以用來判定通電螺線管的磁場，這時(shí)拇指所指的方向就是螺線管

磁場的方向，從外部看，通電螺線管的磁場相當(dāng)于一個(gè)

的磁場，所以拇指所指的方向也是它的

方向．環(huán)形電流內(nèi)部條形磁鐵北極圖3－3－1想一想如果把一個(gè)小磁針放入通電螺線管的內(nèi)部，靜止時(shí)小磁針的N極將指向螺線管的哪一極呢？答案小磁針的N極指向通電螺線管的N極．三、安培分子電流假說

法國學(xué)者

提出了著名的分子電流假說．他認(rèn)為在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在的一種

電流——

．分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的

，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)

．安培環(huán)形分子電流磁極磁體四、勻強(qiáng)磁場1．定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的

處處相同的磁場．2．磁感線：間隔相同的

．3．實(shí)例：距離很近的對放的兩個(gè)異名磁極間的磁場，兩平行放置的通電線圈，其中間區(qū)域的磁場都是勻強(qiáng)磁場．大小、方向平行直線一、對磁感線的理解 磁感線和電場線的比較 相同點(diǎn)：都是為了形象地描述場，而假想的曲線；都是疏密程度表示場的強(qiáng)弱，切線方向表示場的方向；都不能相交． 不同點(diǎn)：電場線起于正電荷，終止于負(fù)電荷，不閉合；但磁感線是閉合曲線．【例1】

關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是(

) A．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止的

B．磁感線可以形象地描述各磁場的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一致

C．磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實(shí)存在的

D．兩個(gè)磁場的的疊加區(qū)域，磁感線可能相交答案B解析條形磁鐵內(nèi)部磁感線從S極到N極，A不正確；磁感線上每一點(diǎn)切線方向表示磁場方向，磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，小磁針靜止時(shí)北極受力方向和靜止時(shí)北極的指向均為磁場方向，所以選項(xiàng)B正確；磁感線是為了形象地描述磁場而假設(shè)的一組有方向的閉合的曲線，實(shí)際上并不存在，所以選項(xiàng)C不正確；疊加區(qū)域合磁場的方向也具有唯一性，故磁感線不可能相交，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤．借題發(fā)揮磁場、電場都是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，磁感線、電場線雖是假想的曲線，但可形象地描述磁場、電場的強(qiáng)弱和方向．應(yīng)注意兩者的區(qū)別與關(guān)系．二、幾種常見的磁場分布1．常見永磁體的磁場(如圖3－3－2所示)圖3－3－22．三種常見的電流的磁場安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極【例2】如圖3－3－3所示，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時(shí)N極的指向或磁感線方向．請畫出對應(yīng)的磁感線(標(biāo)上方向)或電流方向．圖3－3－3答案用安培定則來判斷，分別如下圖中各圖所示．解析如果已知電流的方向，可用右手螺旋定則判斷磁感線的方向．如果已知小磁針靜止時(shí)N極指向，那么小磁針N極所指方向就是磁感線方向．三、磁通量的理解1．公式：Φ＝BS

適用條件：①勻強(qiáng)磁場；②磁感線與平面垂直． 當(dāng)平面與磁場方向不垂直時(shí)，穿過平面的磁通量可用平面在垂直于磁場B方向的投影面積進(jìn)行計(jì)算，即Φ＝BS⊥.2．物理意義：磁通量可用穿過某一平面的磁感線條數(shù)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(shù)(磁通量的代數(shù)和)．溫馨提示磁通量的正、負(fù)既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量從某個(gè)面穿入還是穿出，若規(guī)定穿入為正，則穿出為負(fù)，反之亦然．【例3】如圖3－3－4所示，線圈平面與水平方向夾角θ＝60°，磁感線豎直向下，線圈平面面積S＝0.4m2，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.6T，則穿過線圈的磁通量Φ為多少？圖3－3－4答案0.12Wb解析

方法一：把S投影到與B垂直的方向，則Φ＝B·Scosθ＝0.6×0.4×cos60°Wb＝0.12Wb.方法二：把B分解為平行于線圈平面的分量B∥和垂直于線圈平面的分量B⊥，B∥不穿過線圈，且B⊥＝Bcosθ，則Φ＝B⊥S＝Bcosθ·S＝0.6×0.4×cos60°Wb＝0.12Wb.四、安培分子電流假說的應(yīng)用及意義1．安培認(rèn)為，物質(zhì)微粒內(nèi)的分子電流使它們相當(dāng)于一個(gè)個(gè)的小磁體(如圖3－3－5所示).

圖3－3－52．當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對外顯磁性(如圖3－3－6甲所示)；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時(shí)，鐵棒對外不顯磁性(如圖3－3－6乙所示)，所以磁體在高溫或受到猛烈撞擊時(shí)，將會退磁．圖3－3－63．安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：一切磁現(xiàn)象都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的．【