高中物理人教選修31同步輔導與檢測課件第3章第3節(jié)幾種常見的磁場

1、第3節(jié)幾種常見的磁場,磁場,生命與磁 1963年，美國兩位科學家第一次測出心臟有規(guī)律的磁場的變化.1970年，一位教授用磁強計描繪出心磁圖由于電流有磁效應，當生命物質(zhì)發(fā)生離子的遷移或電荷的轉(zhuǎn)移時，形成生物電流的同時，相伴產(chǎn)生了生物磁場此外，由于環(huán)境污染，人吸入體內(nèi)的磁性粉塵進入肺部、腸胃時被外磁場磁化后也可以形成磁場 我國科研工作者曾經(jīng)觀察過一些不同職業(yè)人員的肺和腹部磁場圖譜，檢測到某些人群受鐵質(zhì)污染的情況如，中年人喝的水可以將水管中的鐵質(zhì)顆粒帶入腸胃；小孩吃罐裝食物可能附帶吃入鐵質(zhì)顆粒；電焊工的肺磁圖表明他們吸入了空氣中的電焊形成的鐵質(zhì)粉塵,大量的試驗表明，檢測磁圖還可以探測心臟、肝臟等各種

2、病變 另外，外加的磁場也能影響生物體細胞內(nèi)外離子的活動度、細胞膜電勢、酶的活性，改善細胞新陳代謝；生物磁場也會對人體的神經(jīng)、肌肉、心臟、腦等生物電流產(chǎn)生影響，并可干擾或抑制病變過程，調(diào)節(jié)生理平衡，促進功能的恢復值得注意的是，生物體長期處于過弱或過強的磁場中，也會產(chǎn)生不利的影響,1磁感線：在磁場中可以利用磁感線來形象地描述各點的磁場方向所謂磁感線，是在磁場中畫出的一些_的曲線，在這些曲線上，每一點的_都在該點的磁場方向上,答案：有方向切線方向,2安培定則(也叫右手螺旋定則) 判定直線電流的方向跟它的磁感線方向之間的關(guān)系可表述為：用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟_一致，彎曲的四指所指的方

3、向就是_ 判定環(huán)形電流和通電螺線管的電流方向跟它的磁感線方向之間的關(guān)系時可表述為：讓右手彎曲的四指所指的方向跟_一致，大拇指所指的方向就是環(huán)形電流中軸線上的磁感線的方向或螺線管_,答案： 電流的方向磁感線的環(huán)繞方向 電流的方向；內(nèi)部磁感線的方向,3安培分子電流假說：通電螺線管外部的磁場與_的磁場十分相似，法國學者_由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說他認為，在_等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種_分子電流分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的_，它的兩側(cè)相當于兩個_,答案：條形磁鐵安培原子、分子 環(huán)形電流磁體磁極,4_與_的乘積，叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱_，磁通量的公式為BS，適用條件為_，單位

4、為_，簡稱韋，符號_， 1 Wb_.,答案：磁感應強度某一面積磁通 磁感應強度與面積垂直韋伯Wb1 Tm2,一、磁感線 1定義： 在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同，這樣的曲線稱為磁感線 2特點： (1)磁感線在磁體的外部都是從北極(N極)出來進入南極(S極)，在磁體的內(nèi)部則是由南極指向北極形成一條閉合曲線 (2)磁感線密集的地方磁場強，稀疏的地方磁場弱,(3)磁感線的切線方向為該點的磁場方向 (4)磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線，為形象、直觀、方便地研究磁場提供了依據(jù) (5)磁感線與電場線類似，在空間不能相交，若有兩條磁感線相交，據(jù)磁感線定義

5、，在交點處就有兩個方向，這與事實不符,關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列哪些是正確的() A磁感線從磁體的N極出發(fā)到磁體的S極終止 B自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部其N極指向螺線管的北極 C磁感線的方向就是磁場方向 D兩條磁感線的空隙處不存在磁,解析：磁感線與電場線不同，它是一條閉合曲線，在磁體的外部由N極到S極，而在磁體的內(nèi)部則由S極到N極，故選項A是不正確的 螺線管內(nèi)部的磁感線和條形磁鐵相似，是由S極到N極的，即磁場方向也是從S極指向N極，所以放置其中的小磁針N極必然是指向磁場方向，即螺線管的北極故選項B正確 只有磁感線是直線時磁感線的方向才與磁場方向一致；如果磁感線是曲線，那么，某點的磁場

6、方向是用該點的切線方向來表示的，所以選項C不正確 磁感線是為研究問題方便而假想的曲線磁場中磁感線有無數(shù)條，故提出兩條磁感線之間是否有空隙，是否存在磁場等類似的問題是毫無意義的故選項D不正確 答案：B,變式遷移,1關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是() A兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場 B磁感線總是從N極到S極 C磁感線上任意一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致 D兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交,解析：磁感線是為了形象描繪磁場而假設的一組有方向的曲線，曲線上的每一點的切線方向表示磁場方向，曲線疏密表示磁場的強弱，所以C正確，A不正確在磁鐵外部磁感線從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，磁感線不相交

7、，所以B、D不正確 答案：C,二、幾種常見的磁場 1直線電流的磁場 安培定則：右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，如下圖所示，直線電流的磁場可有幾種不同的畫法，如下圖所示,注意：(1)圖中的“”號表示磁場方向垂直進入紙面，“”表示磁場方向垂直離開紙面 (2)直線電流的磁場無磁極，磁場強弱與距離導線的距離有關(guān)，距導線越遠處，磁場越弱,2環(huán)形電流的磁場 (1)環(huán)形電流的磁場，如下圖所示 (2)安培定則：用右手握住環(huán)形導線，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，伸直的拇指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向,下圖為環(huán)形電流磁場的幾種畫法,3通

8、電螺線管的磁場 (1)通電螺線管的磁場，如下圖所示,(2)安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線方向 4勻強磁場 磁場的某一區(qū)域內(nèi)，若磁感應強度B的大小、方向恒定，則該區(qū)域的磁場為勻強磁場勻強磁場的磁感線平行等間距的直線,如圖所示，分別給出了導線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時N極的指向或磁感線方向請畫出對應的磁感線(標上方向)或電流方向,解析：如果已知電流的方向，可用右手螺旋定則判斷磁感線的方向如果已知小磁針靜止時N極指向那么小磁針N極所指方向就是磁感線方向 答案：用安培定則來判斷，分別如下圖中各圖所示,變式遷移,2（雙選）如

9、右圖所示 一束帶電粒子沿水平方向的虛線飛過小磁針上方，并與小磁針方向平行，能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是() A向右飛的正離子B向左飛的負離子 C向右飛的負離子 D向左飛的正離子,解析：帶電粒子沿水平方向虛線飛過小磁針上方，并與小磁針方向平行，能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者則知電流的磁場在小磁針所在處是垂直于紙面指向讀者的 依據(jù)安培定則可得，電流的方向水平向左因此，如果這束帶電粒子是正離子，則向左飛行；如果是負離子則向右飛行 答案：CD,三、安培分子電流假說 1安培分子電流假說的內(nèi)容 安培認為，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，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁

10、體分子的兩側(cè)相當于兩個磁極(如右圖所示),2安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋 (1)磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，在未被磁化時內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無章它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性，當軟鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流取向變得大致相同時，兩端顯示較強的磁作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了 (2)磁體的消磁：磁體在高溫或猛烈敲擊，即在激烈的熱運動或機械運動影響下分子電流取向又變得雜亂無章，磁體磁性消失,注意：安培提出分子電流假說時人們還不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)，所以稱為假說，但現(xiàn)在我們知道分子電流假說是真理分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系 3磁現(xiàn)象的本質(zhì) 安培的分子電流假說揭示了磁

11、性的起源，它使我們認識到磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的,一根軟鐵棒被磁化是因為() A軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流 B軟鐵棒中分子電流取向雜亂無章 C軟鐵棒中分子電流消失 D軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同 解析：軟鐵棒中分子電流是一直存在的，并不因為外界的影響而產(chǎn)生或消失，故A、C錯根據(jù)磁化過程實質(zhì)知D正確 答案：D,變式遷移,3如圖所示，一帶負電的金屬環(huán)繞軸OO以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是() AN極豎直向上 BN極豎直向下 CN極沿軸線向左 DN極沿軸線向右,解析：從左向右看圓盤順時針轉(zhuǎn)動，環(huán)形電流方向為逆時針方向，由安培定則可知，環(huán)的左側(cè)相當于

12、磁鐵的N極，故小磁針最后平衡時N極沿軸線向左本題應選C. 答案：C,四、磁通量 研究電磁現(xiàn)象時，往往討論某一面積的磁感線數(shù)目的變化，這需引入新物理量磁通量 1磁通量的定義 設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母表示因為用磁感線形象地描述磁場，故也可用穿過某一面積的磁感線條數(shù)來表示磁通量,2磁通量的計算 (1)公式：BS.此式的適應條件是：a.勻強磁場；b.磁感線與平面垂直 (2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式BS中的S應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積 如右圖所示，在水平方向 的勻強磁場中，

13、平面abcd與垂 直于磁感線方向的平面的夾角 為，則穿過面積abcd的磁通 量應為BScos .,Scos 即為面積S的垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有效面積” 若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條數(shù)為2，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)，即12. (3)磁通量的變化21，其數(shù)值等于初末狀態(tài)穿過某個平面磁通量的差值,3磁通量的單位 在國際單位中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋， 符號是“Wb”1 Wb1 T m2 磁通量是通過閉合線圈的磁感線的條數(shù)，它是標量但是磁通量也有“正、負”，磁通量的正、負號并不表示磁通量的方向，它的符號僅表示磁感線

14、的貫穿方向一般來說，如果磁感線從線圈的正向穿過線圈，線圈的磁通量就為“”；那么磁感線從線圈的反面穿過線圈，線圈的磁通量就為“” 4磁通密度 垂直于磁場方向單位面積內(nèi)的磁通量叫磁通密度磁通密度的大小在數(shù)值上等于磁感應強度，即 由此可知磁感應強度B的另一個單位,如下圖所示，在x軸和y軸構(gòu)成的平面直角坐標系中，過原點再作一個z軸，就構(gòu)成了空間直角坐標系，勻強磁場的磁感應強度B0.2 T，方向沿x軸的正方向，且abdc0.4 m，bcefad0.3 m，becf0.3 m通過面積S1(abcd)、S2(befc)、S3(aefd)的磁通量1、2、3各是多少？,解析：磁場方向沿x軸正方向，求磁通量時，應將各面投影到與磁場垂直的方向上則S1、S2、S3三個面的有效面積為：S1abbc0.40.3 m20.12 m2S20 S3S10.12 m2 故通過各面積的磁通量分別為： 1