第一节几种常见的磁场.doc

第 1 节 几种常见的磁场★教学大纲要求★1. 知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说.2. 知道磁感线的定义，知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电线圈的磁感线分布，并学会用安培定则判定电流的磁场方向.3. 知道磁通量的概念，学会计算磁通量 Φ= BS.★知识考点诠释★知识点 1 磁感线1. 定义如果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，这样的曲线就叫做磁感线.2. 磁感线的特点:⑴、磁感线是假想的，不是真实的.⑵、磁感线是闭合曲线在磁体的外部磁感线由 N 极发出，回到 S 极在磁体的内部磁感线则由 S 极指向N 极.⑶、磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向在过该点的磁感线的切线上.⑷、磁感线不能相交、不相切、不中断⑸、磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向例 1】关于磁场和磁感线的描述，下列哪些是正确的( )A. 磁感线从磁体的 N 极出发到磁体的 S 极终止B. 自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其 N 极指向螺线管的 N 极C. 磁感线的方向就是磁场方向D. 两条磁感线的空隙处不存在磁场【解析】磁感线与电场线不同，它是一条闭合曲线，在磁体的外部由 N 极到 S 极，而在磁体的内部则由 S极到 N 极，A 错；通电螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似，是由 S 极到 N 极的，即磁场方向也是从 S 极指向 N 极，所以放置其中的小磁针 N 极必然是指向磁场方向，即螺线管的 N 极，B 对；只有磁感线是直线时，磁感线的方向才与磁场方向一致，如果磁感线是曲线，那么，某点的磁场方向是用该点的切线方向来表示的，C 错；磁感线是为研究问题方便而假想的曲线. 磁场中磁感线有无数条，故提出两条磁感线之间是否有空隙，是否存在磁场等类似的问题是毫无意义的，D 错。

答案】B 【例 2】关于磁感线的描述，下列说法中正确的是(　　)A. 磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致B. 磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的C. 两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D. 两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交【解析】　磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以 A 正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B 错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C 错；在磁铁外部磁感线从 N 极到 S 极，内部从 S 极到 N 极，磁感线不相交，所以 D 不正确．【答案】A知识点 2 几种常见的磁场1. 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线：外部从 N 到 S，内部从 S 到 N 形成闭合曲线2. 直线电流的磁场的磁感线 —— 安培定则 1（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环绕的方向。

直导线周围的磁场的特点：无磁极，非匀强，图形是以通电直导线为圆心的同心圆，距导线距离越远处磁场越弱，电流越小，磁场越弱3.环形电流的磁场的磁感线 —— 安培定则 2（内容）让右手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形导线中心轴线上磁感线的方向4. 通电螺线管的磁场的磁感线 ——安培定则 2（内容）安培定则：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通电螺线管的磁场的特点：两端分别是 N 极和 S 极，螺线管内部为匀强磁场，外部为非匀强磁场，在外部距导线距离越远处磁场越弱，电流越小，磁场越弱例 3】如图所示，图（a）、图（b）是直线电流的磁场，图（c）、图（d）是环形电流的磁场，图（e）、图（f）是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向解析】本题考查安培定则的应用根据安培定则，可以确定图（a）中电流方向垂直于纸面向里，（b）中电流的方向自下而上，（c）中电流方向是逆时针，（d）中磁感线的方向向下，（e）中磁感线方向向左，（f）中磁感线的方向向右例 4】(内蒙古一机一中 2014-2015 高二上学期期中)(多选)对于通有恒定电流的长直螺线管，下列说法中正确的是( ) A. 该螺线管内部的磁场是匀强磁场B. 该螺线管外部的磁场是匀强磁场C. 放在螺线管内部的小磁针静止时，小磁针 N 极指向螺线管的 N 极D. 放在螺线管内部的小磁针静止时，小磁针 N 极指向螺线管的 S 极【解析】对于通电螺线管，在内部的场强是匀强电场，A 对，B 错；在螺线管内部，磁感线从 S 极指向 N 极， 所以小磁针 N 极指向 N 极，C 对，D 错。

答案】AC【例 5】如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时（ ）A. 小磁针 N 极向里转 B. 小磁针 N 极向外转C. 小磁针在纸面内向左摆动 D. 小磁针在纸面内向右摆动【解析】由安培定则可知，线圈内部的磁感线向里，小磁针 N 极的受力方向即为该处的磁场方向答案】A知识点 3 安培分子电流假说1. 内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——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极，这就是分子电流假说2. 安培假说对有关磁现象的解释⑴. 磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章. 它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当软铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了.⑵. 磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失.〖注意〗安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，但现在我们知道分子电流假说是真理。

分子电流假说揭示了电和磁的本质联系⑶. 磁现象的本质安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向运动产生的〖例〗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，你认为地球带什么电荷?〖解析〗由于地理北极在地磁南极附近，故地球内部磁场方向是由北向南，而地球自转方向是自西向东，据安培定则知地球应带负电荷〖注意〗①. 正电荷定向移动的方向为电流的方向；②. 对地球所说的南北通常指地理位置的南北⑷. 为什么有些物质有磁性、有些物质没有磁性？⑸. 为什么有些本来没有磁性的物质有的可以被磁化？本来有磁性的物质在高温或者受到猛烈撞击时会失去磁性？3. 安培分子电流假说意义⑴. 成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象⑵. 安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系⑶. 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【例 6】一根软铁棒被磁化是因为（ ）A. 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C. 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【解析】软铁棒中分子电流是一直存在的，并不因为外界的影响而产生或消失，故 A、C 错，根据磁化过程实质知 D 正确。

答案】D【例 7】(多选)用安培提出的分子电流假说可以解释的是下列现象中的（ ）A. 永久磁铁的磁场 B. 直线电流的磁场C. 环形电流的磁场 D. 软铁棒被磁化的现象【解析】分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，所以选项 A、D 是正确的而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电流产生的分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的【答案】A、D知识点 4 匀强磁场1. 磁场强弱、方向处处相同的磁场. 2. 匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线. 3. 产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）、相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场，都可认为是匀强磁场.知识点 5 磁通量1. 定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为 S，我们把 B 与 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通. 用字母 Φ 表示磁通量磁通量的意义可以用磁感线形象的说明，及磁通量为穿过某一面积磁感线的净剩条数. 2. 在匀强磁场中，公式为 Φ=BS⊥ （S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面积）．3. 单位：在 SI 制中是韦伯简称韦，符号 Wb 1Wb=1T·m24. 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磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和．5. 磁通密度：B=φ/S表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。

1T=1Wb/m2=1N/A·m6. 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【例 8】如图所示，有一个 100 匝的线圈，其横截面是边长为 L=0. 20 m 的正方形，放在磁感应强度为 B=0. 50 T 的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?【解析】线圈横截面是正方形时的面积： 222104.).(mLS穿过线圈的磁通量： WbB05.1 截面形状为圆形时，其半径： Lr24截面积大小： 216.0mS穿过线圈的磁通量： WbB025.16.52所以，磁通量的变化量： .-1【点评】磁通量 的计算有几点要注意：S⑴、S 是指闭合回路中的有效面积如图所示，若闭合回路 abcd 和 ABCD 所在平面均与匀强磁场 B 垂直，面积分别为 S1 和 S2，且 S1> S2，但磁场区域恰好只有 ABCD 那么大，则穿过 S1 和 S2 的磁通量是相同的，因此， 中的 S 应是指B闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。

⑵、磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量，也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式时，不必去考虑线圈匝数 n12-【例 9】如图所示，大圆导线环 A 中通有电流 I，方向如图，另在导线环所在的平面画一个圆 B，它的一半面积在 A 环内，一半面积在 A 环外，试判断圆 B 内的磁通量是否为零，若为零，为什么?若不为零，则磁通量是穿出来还是穿进去?【解析】由环形电流的磁场可知在 A 环内的磁场方向垂直于纸面向里，A 环外部的磁场方向垂直于纸面向外，磁感线是一组闭合的曲线，环形电流 A 产生的磁场的磁感线均从环内进去，从环外出来，显然环内的磁感线的密度大于环外磁感线的密度，B 环有一半在 A 内，一半在 A 外，对于 B 环，进去的磁感线多于出来的磁感线，故磁通量不为零，是穿进去的 。