高中物理 第5章 磁場 第2節(jié) 用磁感線描述磁場課堂互動教案 魯科版選修

1、第2節(jié) 用磁感線描述磁場課堂互動三點剖析一、掌握幾種常見磁場磁感線的分布特征永磁體直線電流直線電流的磁場：（1）非勻強磁場，距導線越遠處磁場越弱；（2）橫截面圖，磁感線為以導線為圓心的同心圓環(huán)，且圓環(huán)在靠近導線處較密，在遠離導線處稀疏；()縱截面圖，磁感線在導線的一側垂直紙面向里，另一側垂直紙面向外，并且磁感線在靠近導線處密集，在遠離導線處稀疏.環(huán)形電流環(huán)形電流的磁場：（1）兩側是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱；（2）橫截面圖，從左向右看去，構成的平面圖，磁感線在圓環(huán)內垂直于紙面向外，在圓環(huán)外垂直于紙面向里；(3)縱截面圖（剖視圖），是沿環(huán)軸線剖開圓環(huán)的平面圖示.通電螺線管通電螺線管的磁

2、場：（1）其管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，兩端分別是N極和S極；管內部的磁感線跟螺線管的軸線平行，是勻強磁場，方向由南極指向北極；（2）橫截面圖是從左向右看去構成的平面圖，磁感線在螺線管與環(huán)形電流的磁感線相似，螺線管內垂直于紙面向外，在螺線管外垂直于紙面向里；()縱截面圖是沿環(huán)軸線剖開螺線管的平面圖示.【例1】 如圖5-2-1所示，一帶負電的金屬環(huán)繞軸OO以角速度勻速旋轉，在環(huán)左側A處和環(huán)上方B處分別放兩個小磁針，平衡后小磁針北極的指向如何?圖5-2-1解析：帶負電金屬環(huán)旋轉時，形成了與運動方向相反的電流.由安培定則可知，此環(huán)形電流在A處產生的磁場作用力向左，所以A處小磁針北極最后

3、指向左，B處小磁針北極指向右.答案：A處小磁針北極指向左，B處小磁針北極指向右.二、磁場方向的確定1.注意幾個方向的一致性：磁感線方向、磁場方向和能自由轉動的小磁針靜止時N極所指的方向，三者是一致的.2.安培定則(右手螺旋定則)應用時要注意的幾點：（1）分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場方向時，大拇指指“原因”電流方向，四指指“結果”磁場繞向；在判定環(huán)形電流磁場的方向時，四指指“原因”電流繞向，大拇指指“結果”環(huán)內沿中心軸線的磁感線方向，即指N極.（2）優(yōu)先采用整體法：一個任意形狀的電流(如三角形、矩形)的磁場，從整體效果上可等效為環(huán)形電流的磁場.【例2】 如圖5-2-2表示一個通電螺線

4、管的縱截面，ABCDE在此縱截面內5個位置上的小磁針是該螺線管通電前的指向，當螺線管通入如圖所示的電流時，5個小磁針將怎樣轉動？圖5-2-2圖5-2-3解析：判斷小磁針偏轉方向的主要依據是磁感線的方向.因小磁針最終靜止下來時N極的指向就是該點的磁感線的切向方向.根據安培定則，畫出螺線管通電后的磁感線，結合小磁針在磁場中靜止時所指的方向進行判定.注意螺線管內部小磁針不能簡單地利用磁極間的作用規(guī)律判定.答案：A、C兩處小磁針N極向右轉；B、D、E處小磁針N極向左轉，最后如圖5-2-3所示.溫馨提示如何判定通電導線周圍的小磁針的轉動方向？(1)認清小磁針所在位置.弄清小磁針是在通電直導線的上方還是下

5、方，左側還是右側；是在通電螺線管的內部還是外部，是在螺線管的軸線上還是在螺線管的某一側.(2)認清小磁針能繞什么樣的軸轉動.(3)根據已知的電流方向，利用安培定則判定小磁針所在處的磁場方向(即小磁針所在處的磁感線的切線方向).(4)由于小磁針N極所受磁場力的方向與所在處的磁場方向相同，所以小磁針的N極將沿著小于180的角旋轉，直到N極的指向與所在點的磁場方向相同為止.在說明小磁針的轉動方向時，必須說明是從什么方向觀察的，而且觀察的方向應垂直于小磁針的旋轉平面. 三、磁感線的理解1.磁感線是為了形象地研究磁場而人為假設的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線，實驗時利用被磁化的鐵屑來顯示磁感線的

6、分布情況，這只是研究磁感線的一種方法，使得看不見、摸不著的磁場變得具體形象，給研究者帶來方便，但是，決不能認為磁感線是由鐵屑排列而成的.另外，被磁化的鐵屑所顯示的磁感線分布僅是一個平面上的磁感線分布情況，而磁鐵周圍的磁感線應分布在長、寬、高組成的三維空間內.沒有畫磁感線的地方，并不表示那里就沒有磁場存在，通過磁場中的任一點總能而且只能畫出一條磁感線.2.磁感線不能相交，不能相切，也不能中斷.磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，磁體內部由S極到N極.3.磁感線與電場線的對比比較項目磁感線電場線相似點意義形象地描述磁場方向和相對強弱而假想的線形象地描述電場方向和相對強弱而假

7、想的線方向線上各點的切線方向即該點的磁場方向，是磁針N極的受力方向線上各點的切線方向即該點的電場方向，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、不中斷除電荷處外，在空間不相交，不中斷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，是不閉合的曲線【例3】 關于磁感線的說法，錯誤的是（）A.磁鐵的磁感線從N極出發(fā)，終止于S極B.沿磁感線方向磁場逐漸減弱C.磁感線是自由單極(N極)子在磁場力作用下的運動軌跡D.磁鐵周圍小鐵屑有規(guī)則的排列，正是磁感線真實存在的證明解析：對于磁場磁感線應全面認識其特點.磁場磁感線應繪成閉合曲線，磁鐵的外部磁感線從N極到S極，其內部磁

8、感線從S極到N極.在同一磁場中，可以通過比較兩處磁感線疏密的差異定性比較兩處磁場的強弱，而不一定沿磁感線方向磁場減弱.如圖5-2-4所示，在圖(a)(b)(c)中，沿磁感線方向磁場分別逐漸增強、不變、減弱.圖5-2-4自由單極在磁場中的運動軌跡與初速度和磁場力有關，不一定與磁感線重合.磁鐵周圍小鐵屑的排列，只是鐵屑所在磁場方向的展現，并不是磁感線真實的體現，磁感線并不客觀存在于磁場中.答案：ABCD各個擊破類題演練1豎直放置的環(huán)形線圈中心處懸掛著一根可以自由轉動的小磁針，磁針靜止時恰好處在線圈平面里，如圖5-2-5所示.雙刀雙擲開關已被接成換向開關.圖5-2-5（1）當S向右投擲使電路接通時，

9、小磁針將如何偏轉？（2）當S向左投擲使電路接通時，小磁針將如何偏轉?解析：開關S向右投擲使電路閉合后，環(huán)形線圈中的電流為順時針方向，由安培定則可知，環(huán)內的磁場方向垂直紙面向里，所以小磁針的N極向紙里轉，S極向紙外轉.開關S向左投擲時，環(huán)形線圈中的電流為逆時針方向，由安培定則可知，環(huán)內的磁場方向垂直紙面向外，所以小磁針的N極向紙外轉，S極向紙里轉.答案：（1）向紙里（2）向紙外變式演練1矩形線框ABCD中通入的電流的方向如圖5-2-6所示，那么小磁針和將如何轉動？圖5-2-6解析：題圖中小磁針的位置在直線電流AB的左方，根據安培定則可以知道，磁針所在點的磁場方向是垂直紙面向里的.因此，它的N極應

10、由圖示位置在水平面內繞軸向里轉動90后靜止（CD中電流離它較遠，對電的作用力可以忽略）.圖中小磁針的位置可以看作是處于單匝的通電螺線管內部，利用右手螺旋定則可以判斷出內部磁場方向垂直紙面向外，因此，小磁針的N極應由圖示位置在水平面內繞軸向外轉動90角后靜止.當然，把小磁針的位置看作是在AB段直線導體的右方，或BC段直線導體的上方，或CD段直線導體的左方，或DA段直線導體的下方，也都可以得出同樣的結論.答案：小磁針的N極垂直紙面向里傳動90，小磁針的N極垂直紙面向外傳動90.類題演練2如圖5-2-7所示為通電螺線管的剖面圖，“”和“”分別表示電流垂直紙面流進和流出，試畫出a、b、c、d四個位置上

11、，小磁針靜止時N極的指向.圖5-2-7解析：小磁針靜止時，N極的指向，就是該點磁場的方向，該點磁感線的切線方向，所以只要畫出通電螺線管的磁感線即可知道小磁針N極的指向，a、b、c、d四個位置上小磁針靜止時N極的指向如右圖所示.答案：如解析圖變式演練2如圖5-2-8所示是利用電磁原理造成的充氣泵結構示意圖，其工作原理類似打點計時器.當電流從電磁鐵的接線柱a流入而吸引小磁鐵向下運動時，以下選項中正確的是 （）圖5-2-8A.電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為S極B.電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為N極C.電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為N極D.電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為S極 解析：當電

12、流從a流入電磁鐵時，根據右手螺旋定則，判斷出電磁鐵的上端為S極，此時能吸引小磁鐵向下運動，說明小磁鐵的下端為N極.答案：D類題演練3下列說法正確的（）A.磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于磁體的S極B.磁感線可以表示磁場的方向和強弱C.磁鐵能產生磁場，電流也能產生磁場D.放入通電螺線管內的小磁針，根據異名磁極相吸的原則，小磁針的N極一定指向通電螺線管的S極解析：對于磁體的磁感線，在外部從N極到S極，在內部由S極到N極，選項A錯誤.同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，只適用于磁體外部，小磁針靜止時N極沿磁感線的切線方向是普遍適用的，所以D錯誤.答案：BC變式提升3如圖5-2-9所示，彈簧秤下掛一條形磁棒，其中條形磁棒N極的一部分位于未通電的螺線管內，下列說法正確的是（）圖5-2-9A.若將a接電源正極，b接負極，彈簧秤的示數將減小B.若將a接電源正極，b接負極，彈簧秤的示數將增大C.若將b接電源正極，a接負極，彈簧秤的示數將增大