人教版選修31 第3章 3 幾種常見的磁場(chǎng) 課件（38張）.pptx

第三章磁場(chǎng) 3幾種常見的磁場(chǎng) 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 知道磁感線的概念 并能記住幾種常見磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn) 2 會(huì)用安培定則判斷電流周圍的磁場(chǎng)方向 3 知道安培分子電流假說的內(nèi)容 并能解釋簡(jiǎn)單的磁現(xiàn)象 4 知道磁通量的概念 并會(huì)計(jì)算磁通量 內(nèi)容索引 知識(shí)探究 題型探究 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 知識(shí)探究 1 一 磁感線安培定則 1 磁感線 在磁場(chǎng)中畫出的一些有的曲線 曲線上每一點(diǎn)的 都跟該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致 1 磁感線的特點(diǎn) 磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 即小磁針極受力的方向 磁鐵外部的磁感線從極指向極 內(nèi)部從極指向極 磁感線是 填 閉合 或 不閉合 曲線 磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱 磁感線密集處磁場(chǎng) 磁感線稀疏處磁場(chǎng) 磁感線在空間 填 相交 或 不相交 方向 切線 n 閉合 n s 方向 n s 強(qiáng) 弱 不相交 2 磁感線和電場(chǎng)線的比較 相同點(diǎn) 都是程度表示場(chǎng)的強(qiáng)弱 方向表示場(chǎng)的方向 都不能相交 不同點(diǎn) 電場(chǎng)線起于正電荷 或無窮遠(yuǎn) 終止于負(fù)電荷 或無窮遠(yuǎn) 不閉合 但磁感線是曲線 切線 疏密 閉合 2 電流周圍的磁場(chǎng)電流周圍的磁感線方向可根據(jù) 判斷 1 直線電流的磁場(chǎng) 右手握住導(dǎo)線 讓伸直的拇指所指的方向與方向一致 彎曲的四指所指的方向就是 這個(gè)規(guī)律也叫定則 特點(diǎn) 以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓 圓所在平面與導(dǎo)線 越向外越 如圖1所示 電流 安培定則 磁感線環(huán)繞的方向 圖1 右手螺旋 垂直 疏 2 環(huán)形電流的磁場(chǎng) 讓右手彎曲的四指與的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是上磁感線的方向 特點(diǎn) 內(nèi)部比外部強(qiáng) 磁感線越向外越疏 如圖2所示 環(huán)形導(dǎo)線軸線 環(huán)形電流 圖2 3 通電螺線管的磁場(chǎng) 用右手握住螺線管 讓彎曲的四指指向的方向 那么所指的方向就是螺線管中心軸線上磁感線的方向 特點(diǎn) 內(nèi)部為磁場(chǎng) 且內(nèi)部比外部強(qiáng) 內(nèi)部磁感線方向由指向 外部由指向 如圖3所示 大拇指 電流 圖3 勻強(qiáng) s極 n極 n極 s極 判斷下列說法的正誤 1 磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示 因而是真實(shí)存在的 2 通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是閉合的圓環(huán) 3 通電螺線管周圍的磁場(chǎng)類似于條形磁體周圍的磁場(chǎng) 4 無論是直線電流 環(huán)形電流還是通電螺線管的磁場(chǎng) 在安培定則判斷時(shí) 大拇指指的都是磁場(chǎng)方向 二 安培分子電流假說 磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場(chǎng) 而且通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)十分相似 它們的磁場(chǎng)有什么聯(lián)系 答案 它們的磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 安培分子電流假說 1 法國(guó)學(xué)者提出 在原子 分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部 存在著一種環(huán)形電流 分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體 它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè) 如圖4所示 安培 分子 電流 磁極 圖4 3 安培分子電流假說說明一切磁現(xiàn)象都是由產(chǎn)生的 2 當(dāng)鐵棒中分子電流的取向時(shí) 鐵棒對(duì)外顯磁性 如圖5甲 當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得時(shí) 鐵棒對(duì)外不顯磁性 如圖乙 大致相同 雜亂無章 電荷的運(yùn)動(dòng) 圖5 判斷下列說法的正誤 1 一切磁現(xiàn)象都起源于電流或運(yùn)動(dòng)電荷 一切磁作用都是電流或運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場(chǎng)發(fā)生的 2 安培認(rèn)為 磁體內(nèi)部有許多環(huán)形電流 每個(gè)環(huán)形電流都相當(dāng)于一個(gè)小磁體 3 一個(gè)物體是否對(duì)外顯磁性 取決于物體內(nèi)部分子電流的取向 三 勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁通量 1 如圖6 平面s在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積為s 若有n條磁感線通過s 則通過面積s的磁感線有多少條 答案 n條 圖6 2 若磁場(chǎng)增強(qiáng) 即b增大 通過面積s的磁感線條數(shù)是否增多 答案 b增大時(shí) 通過面積s的磁感線條數(shù)增多 1 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 1 定義 磁感應(yīng)強(qiáng)度的處處相同的磁場(chǎng) 磁感線 間隔相同的 2 實(shí)例 距離很近的兩個(gè)平行的異名磁極間的磁場(chǎng) 相隔適當(dāng)距離的兩平行放置的通電線圈 其中間區(qū)域的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng) 大小 方向 平行直線 2 磁通量 1 定義 勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b與和磁場(chǎng)方向的平面面積s的 叫做穿過這個(gè)面積的 簡(jiǎn)稱 2 表達(dá)式 單位 韋伯 簡(jiǎn)稱韋 符號(hào)是 1wb 適用條件 磁場(chǎng) 磁感線與平面 垂直 乘積 磁通量 磁通 bs wb 1t m2 勻強(qiáng) 垂直 3 說明 磁通量可用穿過某一平面的 表示 若磁感線沿相反方向穿過同一平面 則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù) 磁通量的代數(shù)和 當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí) 穿過平面的磁通量可用平面在垂直于磁場(chǎng)b的方向的投影面積進(jìn)行計(jì)算 即 bs 如圖7 4 引申 因此磁感應(yīng)強(qiáng)度b又叫 磁感 線條數(shù) bscos 圖7 磁通密度 判斷下列說法的正誤 1 磁通量不僅有大小 而且有方向 所以是矢量 2 磁通量越大 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 3 穿過某一面積的磁通量為零 該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 4 磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度 2 題型探究 一 對(duì)安培定則的理解與應(yīng)用 例1電路沒接通時(shí)兩枚小磁針方向如圖8 試確定電路接通后兩枚小磁針的轉(zhuǎn)向及最后的指向 圖8 見解析 解析 答案 接通電源后 螺線管的磁場(chǎng)為 內(nèi)部從左指向右 外部從右指向左 如圖所示 故小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至n極水平向左 小磁針2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至n極水平向右 小磁針在磁場(chǎng)中受力的判斷方法1 當(dāng)小磁針處于磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中 或環(huán)形電流 通電螺線管外部時(shí) 可根據(jù)同名磁極相斥 異名磁極相吸來判斷小磁針的受力方向 2 當(dāng)小磁針處于直線電流的磁場(chǎng)中或處于環(huán)形電流 通電螺線管內(nèi)部時(shí) 應(yīng)該根據(jù)小磁針n極所指方向與通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向相同 來判斷小磁針的受力方向 針對(duì)訓(xùn)練1如圖9所示 圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷 當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) a b c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 以下說法正確的是 答案 圖9 a a b c的n極都向紙里轉(zhuǎn)b b的n極向紙外轉(zhuǎn) 而a c的n極向紙里轉(zhuǎn)c b c的n極都向紙里轉(zhuǎn) 而a的n極向紙外轉(zhuǎn)d b的n極向紙里轉(zhuǎn) 而a c的n極向紙外轉(zhuǎn) 二 對(duì)磁通量的認(rèn)識(shí)和計(jì)算1 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 若磁感線從某一面上穿入時(shí) 磁通量為正值 則磁感線從此面穿出時(shí)為負(fù)值 2 若同時(shí)有磁感線沿相反方向穿過同一平面且正向磁通量為 1 反向磁通量為 2 則穿過該平面的磁通量 1 2 例2如圖10所示 框架面積為s 框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直 則穿過線框平面的磁通量為多少 若使框架繞oo 軸轉(zhuǎn)過60 角 則穿過線框平面的磁通量為多少 若從初始位置轉(zhuǎn)過90 角 則穿過線框平面的磁通量為多少 若從初始位置轉(zhuǎn)過180 角 則穿過線框平面的磁通量變化了多少 圖10 解析 答案 在圖示位置時(shí) 磁感線與線框平面垂直 bs 當(dāng)線框繞oo 軸轉(zhuǎn)過60 時(shí)可以將原圖改畫成從上面向下看的俯視圖 如圖所示 轉(zhuǎn)過90 時(shí) 線框由與磁感線垂直變?yōu)榕c磁感線平行 0 線框轉(zhuǎn)過180 時(shí) 磁感線仍然垂直穿過線框 只不過穿過方向改變了 因而 1 bs 2 bs 2 1 2bs 即磁通量變化了2bs 三 磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量 當(dāng)空間存在幾個(gè)磁體 或電流 時(shí) 每一點(diǎn)的磁場(chǎng)為各個(gè)磁體 或電流 在該點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的矢量和 磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加時(shí)遵循平行四邊形定則 a b d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等b a b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等c c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小d b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大 例3在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0 方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 水平放置一根長(zhǎng)通電直導(dǎo)線 電流的方向垂直于紙面向里 如圖11所示 a b c d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn) 在這四點(diǎn)中 答案 解析 圖11 如圖所示 由矢量疊加原理可求出各點(diǎn)的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 可見b d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 但方向不同 a項(xiàng)錯(cuò)誤 a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小 b d項(xiàng)錯(cuò)誤 c項(xiàng)正確 針對(duì)訓(xùn)練2如圖12所示 m n和p是以mn為直徑的半圓弧上的三點(diǎn) o為半圓弧的圓心 mop 60 在m n處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面 導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流 方向如圖所示 這時(shí)o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b1 若將n處的長(zhǎng)直導(dǎo)線移至p處 則o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閎2 則b2與b1之比為 答案 解析 圖12 依題意 導(dǎo)線在m n處時(shí) 每根導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 方向豎直向下 則當(dāng)n處的導(dǎo)線移至p點(diǎn)時(shí) o點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 3 電流與電流磁場(chǎng)的分布 利用的是右手螺旋定則 大拇指指向直導(dǎo)線電流方向 四指指向磁感線方向 因此a b錯(cuò) 對(duì)于螺線管和環(huán)形電流 四指彎曲方向?yàn)殡娏鞣较?大拇指指向內(nèi)部磁場(chǎng)方向 故選d 1 下列各圖中 已標(biāo)出電流及電流磁場(chǎng)的方向 其中正確的是 答案 解析 1 2 3 4 a 螺線管的p端為n極 a接電源的正極b 螺線管的p端為n極 a接電源的負(fù)極c 螺線管的p端為s極 a接電源的正極d 螺線管的p端為s極 a接電源的負(fù)極 2 通電螺線管內(nèi)有一在磁場(chǎng)力作用下靜止的小磁針 磁針指向如圖13所示 則 1 2 3 4 通電螺線管內(nèi)軸線的磁場(chǎng)方向水平向左 則p端為n極 由安培定則知 a接電源負(fù)極 選項(xiàng)b正確 答案 解析 圖13 3 如圖14所示 邊長(zhǎng)為l的n匝正方形線框abcd內(nèi)部有一邊長(zhǎng)為的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 下列說法正確的是 答案 1 2 3 4 圖14 a o點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零b a b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 方向相反c c d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 方向相同d a c兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同 4 如圖15所示 兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過紙面上的m n兩點(diǎn) 且與紙面垂直 導(dǎo)線中通有大小相等 方向相反的電流 a o b在m n的連線上 o為mn的中點(diǎn) c d位于mn的中垂線上 且a b c d到o點(diǎn)的距離均相等 關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng) 下列