(上课用)几种常见的磁场

几种常见的磁场问题：如何形象的描述磁场呢？电场强度E

磁感应强度B

电场线磁感线实验模拟磁感线的分布实验模拟磁感线的分布

细铁屑在磁场中被磁化成“小磁针”常见磁场的磁感线分布一、常见磁场的磁感线分布特点：（1）磁感线具有对称性：有水平、竖直两条对称轴。（2）在两个磁极处磁感线密集，磁场强；在磁铁的中垂线上磁感线稀疏，磁场弱。（3）由于磁感线是闭合曲线，在磁铁内部实际上也有磁感线。条形磁铁B条形磁铁的磁感线分布蹄形磁铁的磁感线分布特点：（1）蹄形磁铁可以看成是将条形磁铁弯曲后形成的。（2）在两个磁极之间的区域内，磁感线近似为直线，近似为匀强磁场。B蹄形磁铁的磁感线分布几种常见的磁感线几种常见的磁感线：磁体外面：从N极出发，回到S极；磁体内部：由S极回到N极磁感线的特点磁感线的特点1、磁感线是假想的曲线用假想的、形象的磁感线来描写实在的、抽象的磁场2、磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强。没有画到磁感线的地方不表示那里没有磁场存在。3、磁感线不相交，也不相切4、磁感线总是闭合曲线在磁体的外部是从N极出来，进入S极，在内部则由S极回到N极，形成闭合曲线通电直导线的磁感线分布通电直导线的磁感线分布通电直导线的磁感线分布特点：一系列的同心圆，且近导线处分布密。安培定则安培定则(右手螺旋定则)

内容：用右手握住导线，伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的方向。安培安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究：①发现了安培定则；②发现电流的相互作用规律；③发明了电流计；④提出分子电流假说；⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位以他的姓氏命名。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”，世人称他是电动力学的先创者。安培通电环形导线的磁感线分布通电环形导线的磁感线分布通电环形导线的磁感线分布特点：一系列的同心圆，且近导线处及环内部分布密。安培定则

内容：让右手握弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是环行导线中心轴线上磁感线的方向。安培定则(右手螺旋定则)通电螺线管的磁感线分布通电螺线管的磁感线分布特点：类似于条形磁铁的磁感线分布，环内部分布密且与中心轴线平行。安培定则

内容：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。安培定则(右手螺旋定则)几种常见的磁感线立体磁感线平面图的画法通电直导线通电环形导线通电螺线管垂直所在平面向里：●垂直所在平面向外：↓↑●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●地磁场分布特点1、地磁场的分布大致上就像一个条形磁铁外面的磁场，且地磁场非常弱。2、地磁场磁感线的分布特点：地磁场分布特点地磁南极地磁北极北极——竖直向下南极——竖直向上赤道——平行与地面由南指向北3、地磁场存在磁偏角思考与讨论

磁铁和电流都能产生磁场，磁铁的磁场和电流的磁场是否有相同的起源呢？电流是电荷的运动产生的，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的。那么，磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？思考与讨论罗兰的实验——证明了运动电荷确实能产生磁场罗兰的实验

美国科学家罗兰的实验：把大量的电荷加在一个橡胶圆盘上，然后使圆盘绕中心高速转动，在盘的附近用小磁针来检验运动电荷产生的磁场，结果发现小磁针果然发生了偏转。分子电流假说1、事实依据：通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场很相似。2、理论：分子电流假说法国科学家安培认为：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。分子电流假说NS二、分子电流假说对磁化和去磁现象的解释分子电流假说对磁化和去磁现象的解释1、一根软铁棒在未被磁化时，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性。2、当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，软铁棒就被磁化了，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极。3、磁体受到高温或猛烈敲打时，会失去磁性，这是因为激烈的热运动或机械振动，使各分子电流的取向变得杂乱了。磁性起源磁性起源安培分子电流的假说，揭示了磁铁磁性的起源，它使我们认识到：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。思考：所有磁场都是由运动电荷产生的吗？？结论：并不是所有磁场都是由运动电荷产生的，在电磁波中我们将学到麦克斯韦发现，变化的电场也能产生磁场。安培分子电流假说意义安培分子电流假说意义1.成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象2.安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的思考为什么叫假说呢？

因为安培在当时提出：一切物质都是有大量微粒组成的，微粒电荷旋转形成分子电流。然而，在当时，人们还没认可物质是由大量分子组成的，所以说，安培的理论是超出时代的大胆假设。如今，我们已搞清，微粒电荷其实是电子绕原子核旋转，因普通物质内部杂乱无章，抵消了电流，一旦磁化，变得有规则，就有了磁性.“假说”一词只是沿用至今。假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带有何种电荷？带负电荷思考：思考与讨论思考与讨论

在磁场中，我们用了磁感线来形象地描述磁感应强度，磁感线分布密处磁感应强度就大，那么，磁感线与磁感应强度之间究竟存在什么具体的定量关系呢？磁通量三、磁通量思考：在一个匀强磁场中取一个平面，与磁场垂直，则穿过它的磁感线条数的多少与哪些因素有关呢？BS××××××××××××××××××××××××××××××定义：1.定义：我们把穿过一个面积的磁感线条数的多少叫做这个面积的磁通量，简称磁通，用字母φ表示。2.公式：（1）当磁场方向与所取平面垂直时，磁通量等于磁感应强度B与面积S的乘积。Φ=BS（条件：匀强磁场，且B⊥S）3、单位：韦伯（Wb）1Wb=1T·m24、磁通密度B：B=Φ/S

磁感应强度B等于在垂直磁场方向上穿过单位面积的磁通量。思考与讨论1、若B∥S，那么，磁通量又为多少呢？若B与S成θ角呢？BS1）B∥S时，φ=02）B与S成θ时，φ=BSsinθ思考与讨论注意：θ为磁场与所取平面的夹角。S投SBθβΦ=BS中的S指垂直穿过磁感线的有效面积2、在如图所示的两种情况中，磁通量是否有区别呢？如何区分？A1A2B2B1C2D2D1BSD2D1A1A2B2B1C2BS

磁通量是标量，但有正负之分，磁通量的符号是为了区分磁感线穿过平面的方向不同的。思考与讨论（1）（2）思考与讨论BS

磁通量是指穿过平面的磁感线条数，由于磁场具有方向，如图所示，可知穿过的磁感线条数不是6条，而是两条。即磁通量也有方向，但它的运算遵循代数加减法则，故磁通量是标量。

讨论：如图所示，两个圆形线圈中哪一个的磁通量较大？SNab思考与讨论穿过的磁感线条数是几条？练习ABCDEF×××××××××······B1=2TB2=1.5T···L1=0.5mL1=2mL=2m练习：计算图中穿过平面ABCD的磁通量的大小。Φ1=B1S1=2T×0.5m×2m=2WbΦ2=B2S2=1.5T×2m×2m=6WbΦ=Φ2－Φ1=6Wb－2Wb=4Wb注意：有效面积指穿过磁感线的面积,没有磁感线穿过的面积不能算！磁通量的变化量6.磁通量的变化量△Φ△Φ=Φ末-Φ初SBMNPQ练习：如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个平面MNPQ面积为为S，初始时与磁场垂直，现让它以PQ所在直线为轴转动一周，试计算当转角分别为600、900，1800时的磁通量及磁通量变化量。解：Φ=BSΦ1=BScos600Φ2=BScos900=0Φ3=BScos1800=-BS△Φ1=Φ1-Φ=BScos600－BS=-0.5BS△Φ2=Φ2-Φ=0－BS=-BS△Φ3=Φ3-Φ=BScos1800－BS=-2BS磁通量的变化一般有三种形式6.磁通量的变化磁通量变化ΔФ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差磁通量的变化一般有三种形式

1、B不变，有效面积S变化2、B变化，S不变3、B和S同时变化对磁通量公式的理解小结对磁通量公式的理解：1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度2.公式只适用于S⊥B，若S与B不垂直，则S为垂直与磁场方向的投影面积当磁场B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS当B∥S时,磁通量最小Φ=0当磁场B与面积S不垂直,Φ<BS3.Φ是标量，但有方向，若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负4.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)课外阅读课外阅读——有趣的右螺旋和左螺旋课外阅读——有趣的右螺旋和左螺旋1、在奥斯特实验中，为什么通电导线东西放置时，小磁针有可能不转动？思考与讨论2、在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环，问：两环将怎样运动？（靠近或远离）ABNNSS靠近1、如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧。当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是()A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左，b向右，c向右D．a向右，b向左，c向右课堂练习CSN2、试根据小磁针静止时N极指向确定电源的正、负极。NS＋－课堂练习SN3、试指出下图中各小磁针的偏转情况及右图中电源的正负极：(1)NS(2)NS电源(3)NSSN-+课堂练习

4、如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后,三只小磁针N极的偏转方向是()A、全向里B、全向外C、a向里，b、c向外D、a、c向外，b向里D5、如图所示,一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方,并与磁针指向平行,能使小磁针的N极转向读者,那么这束带电粒子可能是()A、向右飞行的正离子束B、向左飞行的正离子束C、向右飞行的负离子束D、向左飞行的负离子束BC6、如图所示，A为橡胶圆盘，其盘面竖直.B为紧贴A的毛皮.在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置.当沿图中箭头的方向转动把手C时，小磁针将发生什么现象小磁针的N极将发生偏转，N极向右，S极向左.7、如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量φa和φb大小关系为()A.均向上，φa＞φb

B.均向下，φa＜φbC.均向上，φa＝φb

D.均向下，无法比较A8、如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为_____,若使框架绕OO’转过60度角则穿过线框平面的磁通量为_________,若从初始位置转过90度角,则穿过线框平面的磁通量为_____,若从初始位置转过180度角,则穿过线框平面的磁通量变化为_______OO’BSBS/202BS9、如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面