高三物理《磁场及其描述》

磁场及其描述（1）磁场是存在于磁体、电流周围空间的一种特殊物质。（2）磁场的方向:规定在磁场中任一点,小磁针N极所受磁场力方向，就是那点的磁场方向。（3）磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体，电流和运动电荷都有力的作用。一.磁场（4）磁现象的电本质：最早揭示磁现象电本质的假说是安培分子电流假说，磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。未被磁化时被磁化后一根软铁棒

（5）磁性材料：物质可分为顺磁性物质、抗磁性物质和铁磁性物质三类，通常所说的磁性材料是指铁磁性物质，按去磁难易程度分为弱磁性物质和强磁性物质。（1）引入：在磁场中画出一些表示磁场强弱和方向的曲线。（2）规定：磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。（3）特点：①磁感线在磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极。即磁感线是闭合曲线。②磁感线不相交。二.磁感线（4）匀强磁场：若某个区域里磁感应强度大小相等、方向相同,则该区域的磁场叫做匀强磁场，它的磁感线是稀密均匀的平行直线。（5）几种常见磁场的磁感线分布如图所示。条形磁铁蹄形磁铁①直线电流的磁感线

直线电流的磁感线方向可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定。（6）电流磁场直线电流

正视仰视俯视立体②环形电流的磁场

方向：用安培定则（也叫右手螺旋定则）判断。②环形（线圈）电流

一个通电的线圈的磁场与小磁针相似，故可看成小磁针来处理。俯视正视

通电螺线管的磁感线方向

也可用安培定则来判定。③通电螺线管的磁感线

一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。③通电螺线管（7）磁感线的特性：ABC磁感线的切向表磁场的方向磁感线的疏密表磁场的强弱磁感线不相交、不中断磁感线是一簇闭合曲线，它没有头和尾磁感线是假想的，实际中不存在的（注意与电场线比较）

1.关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（）

A.磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止

B.磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱

C.磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针在该点静止时N极所指的方向相同

D.磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所受的安培力方向相同BC4.如图8-1-7所示，弹簧测力计下挂一条形磁铁，条形磁铁的N极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法中正确的是（）ACA.若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将减小B.若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大C.

若将a接电源负极，b接电源正极，弹簧测力计示数将增大D.若将a接电源负极，b接电源正极，弹簧测力计示数将减小【补充1】如图，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，当开关S闭合稳定后，则图中小磁针的北极N（黑色的一端）指示出磁场方向正确的是（）

A.a B.b

C.c D.d题型一用安培定则确定磁场方向或小磁针

的转动方向BD（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的一小段通电导线，所受的安培力F，跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。（2）定义式：B=F/IL，式中F为I与磁场方向垂直时的磁场力，此时磁场力最大，I与磁场平行时，磁场力为零。B的单位三.磁感应强度（3）B是一个用比值法定义的物理量，是表示磁场强弱和方向的物理量，它的大小由磁场本身的性质决定，与该处检验电流元的电流大小、导线长度和受力情况均无关，不能说B与F成正比，与IL成反比。

1.如何进行磁场叠加的运算

磁场具有矢量性，其方向规定在磁场中任何一点，小磁针北极所受磁场力的方向，描述磁场的物理量磁感强度B是矢量，磁场的叠加遵循平行四边形定则，其分解亦然。【补充2】三根平行长直

导线,分别垂直地通过一等

腰直角三角形的三个顶点,

如图所示.现在使每条通电

导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B,则该处实际磁感应强度的大小和方向如何?题型二磁感应强度的矢量性

2.地磁场有哪些主要特点

地球的磁场与条形磁

体的磁场相似，主要有以

下五个方面的特点。（1）地磁场的N极在地

球南极附近，S极在地球北

极附近，磁感线分布如图。（2）地磁场B的水平分量Bx，总是地球南极指向北极，而竖直分量By，则南北相反，在南半球垂直地面向上，即竖直向上，在北半球垂直地面向下，即竖直向下。（3）在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平指向北极。（4）地磁场对宇宙射线起到一定的阻挡作用，保护地球生物的生存环境。

（5）地球上的人类和某些生物常利用地磁来确定方向。6.如图8-1-9所示，在倾角为a的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，在导体棒中的电流I，垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（）AΦ=BS(B⊥S)BS四.磁通量:——磁通密度(B⊥S)单位：韦伯；1Wb=1T·m2=1V·S物理意义：磁通量表征穿过某一面积的磁感

线的条数。磁通量是矢量还是标量?磁通量Φ

：

磁通量是标量，却有正负之分。当我们规定从平面的一面穿进的磁感线条数为正磁通量，则从另一面穿进的磁感线条数为负磁通量，磁通量的运算遵循代数运算法则。abNS2.关于磁通量，下列说法正确的是（）

A.磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量

B.在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b

线圈的大

C.磁通量大磁感应强度不一定大

D.把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比放在N处的大，则

M处的磁感应强度一定比N处的大C3.如图8-1-6所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定如何变化B[例1]如图8-1-10所示，边长为100cm的正方形闭合线圈置于匀强磁场中，线圈ab、cd两边中点连线OO'的左右两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为B1=0.6T，B2=0.40T的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过37°时，穿过线圈的磁通量改变了多少?线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少?答案：-0.1Wb-1.0Wb1.如图8-1-12所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（）

A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2

B2.如图8-1-13所示，一矩形线圈与通有相同大小的电流的两平行直导线位于同一平面内，而且处在两导线的中央，则（）AA.

两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零B.两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零C.两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等D.因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零3.如图8-1-14所示，有一四面体OABC处在Ox方向的匀强磁场中，下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是（）A.穿过AOB面的磁通量为零B.穿过ABC面和BOC面的磁通量相等C.穿过AOC面的磁通量为零D.穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量ABC考查的平面和磁场不垂直:

BΦ=BSsin

(

——B与S的夹角)1、变化情形：

(1)B变；(2)S变；(3)

变.

注：Φ、ΔΦ都与匝数无关！2、变化计算(

＝90°)：ΔΦ=Φ1－Φ0

(1)B变，S不变:ΔΦ=ΔB·S

(2)S变，B不变:ΔΦ=ΔS·B磁通量变化的理解和计算:Φ=BSsin

(

——B与S的夹角)★不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关★只适用匀强磁场五.安培力F=BILsin

★L是有效长度，不一定是导线实际长度 ——导线不是直线，找导线的有效长

度（首尾连接的直线）[例2]如图8-1-15所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是（）A.静止不动B.向纸外平动C.N极向纸外，S极向纸内转动D.N极向纸内，S极向纸外转动C5.（2010·上海高考）如图8-1-17，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出（）AA.弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B.弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C.弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D.弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大类型二安培力作用下导体运动情况的判定【变式】如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升类型一：左手定则的应用【例1】一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是（）A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁受到向右的摩擦力D.磁铁受到向左的摩擦力【例1】中把导体棒移至条形磁铁正上方，如图所示，其余条件不变，则在通电的一瞬间压力__________，摩擦力__________。拓展探究：

如图，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图所示方向的电流时，线圈将怎样运动？针对训练2：【例3】如图8-1-18所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m／s2。已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求：0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力。1.5A0.30N0.06N