高中物理 第3章 第3节 几种常见的磁场课件 新人教版选修3-1

1、第第3节几种常见的磁场节几种常见的磁场1知道磁感线知道几种常见磁场磁感线的空知道磁感线知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况间分布情况2会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向围磁场的方向3了解安培分子电流假说了解安培分子电流假说4知道磁通量知道磁通量要点一磁感线要点一磁感线1定义：定义：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线曲线就叫做磁感线2性质性质(1)磁感线在磁体的外部从北极磁感线在磁体的外部从北极

2、(N极极)指向南极指向南极(S极极)，在磁体的内部则是由南极指向北极，形成一条闭合曲线在磁体的内部则是由南极指向北极，形成一条闭合曲线(2)磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱(3)磁感线的切线方向即为该点的磁场方向磁感线的切线方向即为该点的磁场方向(4)任意两条磁感线不能相交任意两条磁感线不能相交3磁感线与电场线的比较磁感线与电场线的比较两种线两种线比较内容比较内容磁感线磁感线电场线电场线不同点不同点闭合曲线闭合曲线不闭合，起始于正电荷或不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远，终止于负电荷或无限远无限远相相似似点点引入目的引入目的为形象

3、描述场而引入的假想线，实际为形象描述场而引入的假想线，实际不存在不存在疏密疏密场的强弱场的强弱切线方向切线方向场的方向场的方向是否相交是否相交不能相交不能相交(电场中无电荷空间不相交电场中无电荷空间不相交)(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交该区域有多条磁感线相交要点二几种常见的磁场要点二几种常见的磁场1常见永磁体的磁场常见永磁体的磁场

4、(如图如图)2电流的磁场电流的磁场(1)直线电流的磁场直线电流的磁场安培定则安培定则(右手螺旋定则右手螺旋定则)：右手握住导线，让伸直：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示直线电流的磁场可有几种不同的画法，如图乙所示直线电流的磁场可有几种不同的画法，如图乙所示(图中的图中的“”号表示磁场方向垂直纸面向里，号表示磁场方向垂直纸面向里，“”表示磁表示磁场方向垂直纸面向外场方向垂直纸面向外)直线电流的磁场强弱与距离导线的距离有关，离导线直线电流的磁场

5、强弱与距离导线的距离有关，离导线越近，磁场越强，离导线越远，磁场越弱越近，磁场越强，离导线越远，磁场越弱(2)环形电流的磁场环形电流的磁场(环形电流的环形电流的)安培定则：让右手弯曲的四指与环形安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，如图丙所示线上磁感线的方向，如图丙所示环形电流的磁场可有几种不同的画法，如图丁所环形电流的磁场可有几种不同的画法，如图丁所示示环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场，其两侧分别环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场，其两侧分别对应是磁场的对应是磁场的N极和极和S极

6、由于磁感线均为闭合曲线，所极由于磁感线均为闭合曲线，所以环内、外磁感线条数相等，故环内磁场强、环外磁场以环内、外磁感线条数相等，故环内磁场强、环外磁场弱弱(3)通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场(通电螺线管的通电螺线管的)安培定则：右手握住螺线管，让弯安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，大拇指所指的方向曲的四指所指的方向与电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线方向就是螺线管内部的磁感线方向(如图如图a所示所示)几种常用的磁感线不同的画法，如图几种常用的磁感线不同的画法，如图b所示所示通电螺线管的磁场分布：外部与条形磁铁外部的磁场通电螺线管的磁场分布：外部

7、与条形磁铁外部的磁场分布情况相同，两端分别为分布情况相同，两端分别为N极和极和S极管内极管内(边缘除外边缘除外)是是匀强磁场，磁场方向由匀强磁场，磁场方向由S极指向极指向N极极有的同学误认为判断螺线管内部小磁极有的同学误认为判断螺线管内部小磁极N极的受力或极的受力或N极的指向时，仍然可以用极的指向时，仍然可以用“同名磁极相斥同名磁极相斥”，“异名磁异名磁极相吸极相吸”辨析：辨析：在初中学过的同名磁极相排斥，异名磁极相吸在初中学过的同名磁极相排斥，异名磁极相吸只能适用于磁体外部，在螺线管内部不适用在高中阶段只能适用于磁体外部，在螺线管内部不适用在高中阶段任何情况下小磁针任何情况下小磁针N极受力方

8、向均与磁场方向一致极受力方向均与磁场方向一致要点三安培分子电流假说要点三安培分子电流假说1内容：内容：所有磁现象都可以归结为运动电荷所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流电流)之间通过磁场而发生的相互作用在原子、分子等物质微之间通过磁场而发生的相互作用在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流使分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极如图所示极如图所示2对有关磁现象的解释对有关磁现象的解释(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向杂磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子

9、电流取向杂乱无章，磁场相互抵消，对外界不显磁性；在外界磁铁的乱无章，磁场相互抵消，对外界不显磁性；在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流取向一致，形成磁极磁化下，内部各分子电流取向一致，形成磁极(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得杂乱无章的结果电流取向变得杂乱无章的结果磁化的实质就是分子电流取向由无序变为有序磁化的实质就是分子电流取向由无序变为有序2公式：公式：BS.(1)适用条件：适用条件：A匀强磁场；匀强磁场；b磁感线与平面垂直磁感线与平面垂直(2)在匀强磁场在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式中，若磁感线与平面不垂直，公

10、式BS中的中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积BScos.式中式中Scos即面积即面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们在垂直于磁感线方向的投影，我们称为称为“有效面积有效面积”磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数，当有磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数，当有方向相反的两簇条数相同的磁感线穿过某面积时，该面积方向相反的两簇条数相同的磁感线穿过某面积时，该面积上的磁通量为零上的磁通量为零6磁通量的正、负磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面

11、穿出时即为负上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值值(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为向磁通量大小为1，反向磁通量大小为，反向磁通量大小为2，则穿过该平，则穿过该平面的磁通量面的磁通量12.穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定的，与匝数无关多少决定的，与匝数无关磁场中某区域的磁感线如图所示，则磁场中某区域的磁感线如图所示，则()题题 型型 1 1对磁感线的理解对磁感线的理解Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，两处的磁感应强度的大小不等，BaBbBa

12、、b两处的磁感应强度的大小不等，两处的磁感应强度的大小不等，BaBbC同一通电导线放在同一通电导线放在a处受力一定比放在处受力一定比放在b处受力小处受力小Da处没有磁感线，所以磁感应强度为零处没有磁感线，所以磁感应强度为零 【解析】【解析】由图可知由图可知b处的磁感线较密，处的磁感线较密，a处的磁感线处的磁感线较疏，所以较疏，所以BaBb，故，故A错，错，B对，通电导线在磁场中受对，通电导线在磁场中受力的大小与导线在磁场中的放置方向有很大关系，而不是力的大小与导线在磁场中的放置方向有很大关系，而不是仅仅取决于仅仅取决于B与与LI的大小，故的大小，故C错，磁感线是用来描述磁错，磁感线是用来描述磁

13、场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故样将会与不画磁感线产生相同的效果，故D错错【答案】【答案】B【方法总结方法总结】磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱；磁感线上示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱；磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向每一点的切线方向就是该点的磁场方向(2014扬州模拟扬州模拟)关于磁感关于磁感线，下列说法中正确的是线，下列说法中正确的是()A磁感线是真实存在的磁感线是真实

14、存在的B磁感线切线方向可以表示磁感应强度的方向磁感线切线方向可以表示磁感应强度的方向C磁感线一定是直线磁感线一定是直线D沿着磁感线方向，磁感应强度越来越小沿着磁感线方向，磁感应强度越来越小变式训练变式训练 1-1解析：解析：为了形象的描述磁体和导线周围的磁场，假象为了形象的描述磁体和导线周围的磁场，假象出来的曲线出来的曲线磁感线，不是客观存在的，故磁感线，不是客观存在的，故A选项错选项错误；磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，故误；磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，故B选项选项正确；磁感线可以是直线，也可以是曲线，通电螺线管周正确；磁感线可以是直线，也可以是曲线，通电螺线管周围的磁感线分

15、布，既有直线又有曲线，故围的磁感线分布，既有直线又有曲线，故C选项错误；磁选项错误；磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱，沿着磁感线的方向磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱，沿着磁感线的方向磁感应强度不一定变小，故感应强度不一定变小，故D选项错误选项错误答案：答案：B如图所示，环形导线周围有三只小磁针如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关，闭合开关S后，三只小磁针后，三只小磁针N极的偏转方向是极的偏转方向是()A全向里全向里B全向外全向外Ca向里，向里，b、c向外向外Da、c向外，向外，b向里向里 题题 型型 2 2 安培定则与磁感线的综合应用安培定则与磁感线的综合应用【解析】【解析

16、】开关闭合后，环形电流中存在顺时针方向开关闭合后，环形电流中存在顺时针方向的电流，根据安培定则可判知：环内磁场方向垂直于纸面的电流，根据安培定则可判知：环内磁场方向垂直于纸面向里，环外磁场方向垂直于纸面向外磁场的方向就是小向里，环外磁场方向垂直于纸面向外磁场的方向就是小磁针静止时磁针静止时N极的指向，所以小磁针极的指向，所以小磁针b向里偏转，小磁针向里偏转，小磁针a、c向外偏转向外偏转【答案】【答案】D【方法总结方法总结】安培定则的应用：安培定则的应用：(1)几个方向的一致性：磁感线方向、磁场方向和能几个方向的一致性：磁感线方向、磁场方向和能自由转动的小磁针静止时自由转动的小磁针静止时N极所指

17、的方向，三者是一致极所指的方向，三者是一致的的(2)安培定则安培定则(右手螺旋定则右手螺旋定则)应用时注意的几点：应用时注意的几点：分清分清“因因”和和“果果”：在判定直线电流的磁场的方：在判定直线电流的磁场的方向时，大拇指指向时，大拇指指“原因原因”电流方向，四指指电流方向，四指指“结果结果”磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原原因因”电流绕向，大拇指指电流绕向，大拇指指“结果结果”环内沿中心轴线环内沿中心轴线的磁感线方向，即指的磁感线方向，即指N极极优先采用整体法：一个任意优先采用整体法：一个任意形状的闭合电流形状的闭合电流(如三角形、矩

18、形如三角形、矩形)的磁场，从整体效果上的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场可等效为环形电流的磁场如图各图中，分别给出了导如图各图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线极的指向或磁感线方向请画出对应的磁感线方向请画出对应的磁感线(标上方向标上方向)或电流方向或电流方向解析：解析：如果已知电流的方向，可用安培定则判断磁如果已知电流的方向，可用安培定则判断磁感线的方向如果已知小磁针指向，那么小磁针感线的方向如果已知小磁针指向，那么小磁针N极所指极所指方向就是磁感线方向方向就是磁感线方向变式训练变式训练 2-1答案：答案：如下图所示如下

19、图所示安培的分子环形电流假说不可以用来解释安培的分子环形电流假说不可以用来解释()A磁体在高温时失去磁性磁体在高温时失去磁性B磁铁经过敲击后磁性会减弱磁铁经过敲击后磁性会减弱C铁磁类物质放入磁场后具有磁性铁磁类物质放入磁场后具有磁性D通电导线周围存在磁场通电导线周围存在磁场题题 型型 3 3 对安培分子电流假说的理解对安培分子电流假说的理解【解析】【解析】安培的分子环形电流假说认为核外电子绕安培的分子环形电流假说认为核外电子绕原子核作圆周运动故可以解释磁化、退磁现象，通电导线原子核作圆周运动故可以解释磁化、退磁现象，通电导线的磁场是由自由电荷的定向运动形成的，即产生磁场的不的磁场是由自由电荷的

20、定向运动形成的，即产生磁场的不是分子电流，故不能解释电流为什么能产生磁场，是分子电流，故不能解释电流为什么能产生磁场，D选项选项错误错误【答案】【答案】D【方法总结方法总结】(1)所有磁现象都是电荷运动产生的所有磁现象都是电荷运动产生的(2)分子电流的两侧相当于两个磁极分子电流的两侧相当于两个磁极(3)分子电流取向大致相同时显示较强磁性，杂乱无分子电流取向大致相同时显示较强磁性，杂乱无章时不显磁性章时不显磁性一根软铁棒在磁场中被磁化，一根软铁棒在磁场中被磁化，这是因为这是因为()A软铁棒中产生了分子电流软铁棒中产生了分子电流B软铁棒中分子电流取向杂乱无章软铁棒中分子电流取向杂乱无章C软铁棒中分

21、子电流消失软铁棒中分子电流消失D软铁棒中分子电流取向变得大致相同软铁棒中分子电流取向变得大致相同解析：解析：软铁棒中的分子电流是一直存在的，并不是软铁棒中的分子电流是一直存在的，并不是因为有了外界磁场作用而产生或消失，所以因为有了外界磁场作用而产生或消失，所以A、C错误；错误；根据磁化过程的实质，可知根据磁化过程的实质，可知B错，错，D对对答案：答案：D变式训练变式训练 3-1匀强磁场中的一个与磁场方向垂直放置的矩匀强磁场中的一个与磁场方向垂直放置的矩形线圈，面积为形线圈，面积为S，磁场的磁感应强度为，磁场的磁感应强度为B在它绕对称在它绕对称轴从如图所示位置转过轴从如图所示位置转过180的过程

22、中，求穿过该线圈磁的过程中，求穿过该线圈磁通量的变化量通量的变化量题题 型型 4 4 磁通量的分析与计算磁通量的分析与计算【解析】【解析】起始状态的磁通量起始状态的磁通量1BS.末态的磁通量末态的磁通量大小大小2BS，但初态是从正面穿入，末态则从反面穿，但初态是从正面穿入，末态则从反面穿出若初态出若初态1为负，则为负，则2为正为正(非矢量，类似正、负功的非矢量，类似正、负功的正、负意义正、负意义)，所以，所以BS(BS)2BS，而不是零，而不是零【答案】【答案】见解析见解析【方法总结方法总结】(1)确定磁场是否为匀强磁场确定磁场是否为匀强磁场(2)匀强磁场中，若匀强磁场中，若B垂直垂直S，则可

23、利用公式，则可利用公式BS计计算磁通量，若算磁通量，若B与与S不垂直，则有以下两种计算方法：不垂直，则有以下两种计算方法：方法一：面积代入方法一：面积代入S在垂直磁场方向的投影；在垂直磁场方向的投影；方法二：磁感应强度代入方法二：磁感应强度代入B垂直垂直S方向的分量方向的分量(3)磁通量是标量，但有正负，若规定磁感线从正面磁通量是标量，但有正负，若规定磁感线从正面穿过线圈为正值，那么磁感线从反面穿过线圈为负值穿过线圈为正值，那么磁感线从反面穿过线圈为负值(4)求磁通量变化量求磁通量变化量时，时，|21|.注意注意2、1分别带有正、负号但结果只考虑大小，所以取绝对分别带有正、负号但结果只考虑大小

24、，所以取绝对值值变式训练变式训练 4-1解析：解析：磁通量的定义式磁通量的定义式BS，其中，其中S为垂直于磁场为垂直于磁场的有效面积，即的有效面积，即r，故通过该线圈的磁通量为，故通过该线圈的磁通量为Br，B选选项正确项正确答案：答案：B题题 型型 5 5 磁场的叠加问题磁场的叠加问题【答案】【答案】A 【方法总结方法总结】解答本题时应把握以下三点：解答本题时应把握以下三点：(1)直线电流的磁感线为以直线电流为圆心的同心直线电流的磁感线为以直线电流为圆心的同心圆圆(2)电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和离电流的远近有关离电流的远近有关(3)各点

25、的磁感应强度应为各点的磁感应强度应为I1、I2分别产生的分别产生的B的叠的叠加加(2015唐山一中模拟唐山一中模拟)如图所如图所示，真空中一根绝缘杆连接的两个带等量异种电荷的点示，真空中一根绝缘杆连接的两个带等量异种电荷的点电荷以相同的角速度绕电荷以相同的角速度绕O点在水平面内匀速转动，已知点在水平面内匀速转动，已知q距离距离O点较近，则点较近，则O点的磁感应强度方向为点的磁感应强度方向为()A方向竖直向上方向竖直向上B方向竖直向下方向竖直向下CO点磁感应强度为零点磁感应强度为零D无法确定无法确定变式训练变式训练 4-1解析：解析：电荷定向移动形成电流，正电荷形成逆时针方电荷定向移动形成电流，

26、正电荷形成逆时针方向的电流，磁场方向垂直纸面向上；负电荷形成顺时针方向的电流，磁场方向垂直纸面向上；负电荷形成顺时针方向的电流，磁场方向垂直纸面向下，由于正电荷运动时在向的电流，磁场方向垂直纸面向下，由于正电荷运动时在P点产生的磁场强，故合磁场的方向为竖直向上，点产生的磁场强，故合磁场的方向为竖直向上，A选项选项正确正确答案：答案：A1(2014嘉定区二模嘉定区二模)关于磁感线，下列说法中正确关于磁感线，下列说法中正确的是的是()A铁屑在磁场中分布所形成的曲线就是磁感线铁屑在磁场中分布所形成的曲线就是磁感线B磁感线的指向就是磁场方向磁感线的指向就是磁场方向C磁感线总是从磁体的磁感线总是从磁体的

27、N极出发指向磁体的极出发指向磁体的S极极D任意两条磁感线均不可能相交任意两条磁感线均不可能相交解析：解析：磁感线不是客观存在的，铁屑的分布曲线表示磁感线不是客观存在的，铁屑的分布曲线表示了磁场的分布情况，模拟了磁感线，故了磁场的分布情况，模拟了磁感线，故A选项错误；区分选项错误；区分磁感线的方向，磁感线切线的方向，前者是磁场的大致走磁感线的方向，磁感线切线的方向，前者是磁场的大致走向，后者表示该点磁场的方向，故向，后者表示该点磁场的方向，故B选项错误；在磁体内选项错误；在磁体内部和外部，磁感线的分布情况不同，外部从磁体的部和外部，磁感线的分布情况不同，外部从磁体的N极出极出发指向发指向S极，内部从极，内部从S极出发指向极出发指向N极，故极，故C选项错误；磁选项错误；磁感线的切线方向表示磁场方向，如果两条磁感线相交于一感线的切线方向表示磁场方向，如果两条磁感线相交于一点，那么该点就会有两个切线方向，存在两个磁场方向，点，那么该点就会有两个切线方向，存在两个磁场方向，空间某一点的磁场方向是唯一的，故空间某一点的磁场方向是唯一的，故D选项正确选项正确答案：答案：D2如图所示，水平直导线如图所示，水平直导线ab通有向右的电流