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文檔簡介

1、磁場及其描述【學(xué)習(xí)目標(biāo)】. 了解磁現(xiàn)象,理解電流的磁效應(yīng)及其偉大意義。.通過磁的相互作用現(xiàn)象,知道磁場的存在和磁場的基本性質(zhì)。. 了解地磁場的分布以及地磁場對地球生命及人類活動(dòng)的意義。.理解磁感線的意義,能夠熟練地運(yùn)用安培定則確定電流的磁場方向。.理解磁場的方向;理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、磁通量的定義和計(jì)算方法;理解勻強(qiáng)磁場的特點(diǎn)以及 在勻強(qiáng)磁場中磁通量的計(jì)算?!疽c(diǎn)梳理】【高清課程:磁場及其描述第1節(jié)磁現(xiàn)象】要點(diǎn)一、磁現(xiàn)象要點(diǎn)詮釋:.磁性、磁體物質(zhì)具有吸引鐵、鉆、饃等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體。磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同,磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。任何磁體都有兩個(gè)磁極,一個(gè)叫南極(又稱 極

2、),另一個(gè)叫北極(又稱 N極)。.磁極間的相互作用同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。.磁化、磁性材料變無磁性物體為有磁性物體叫磁化,變有磁性物體為無磁性物體叫退磁。磁性材料可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料,不容易去磁的 物質(zhì)叫硬磁性材料。一般來講軟磁性材料剩磁較小,硬磁性材料剩磁較大。軟磁性材料可應(yīng)用于需被反復(fù)磁化的場合,例如振片磁頭、計(jì)算機(jī)記憶元件、電磁鐵等;硬磁性材料 可應(yīng)用于制作永久磁鐵。要點(diǎn)二、電流的磁效應(yīng)要點(diǎn)詮釋:.電流對小磁針的作用1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn),導(dǎo)線通電后,其下方與導(dǎo)線平行的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),如圖所示。說明:在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí),

3、為排除地球磁場的影響,小磁針應(yīng)南北放置,通電導(dǎo)線也應(yīng)南北放置。.磁鐵對通電導(dǎo)線的作用如圖所示,磁鐵會對通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用,使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。.電流和電流間的相互作用如圖所示,有互相平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí), 觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是:同向電流相吸,異向電流相斥 ?!靖咔逭n程:磁場及其描述第2節(jié):磁場】要點(diǎn)三、磁場要點(diǎn)詮釋:.定義磁體或電流周圍存在一種特殊物質(zhì),能夠傳遞磁體與磁體、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互 作用,這種特殊的物質(zhì)叫磁場。說明:所有的磁作用都是通過磁場發(fā)生的,磁場和電場一樣,是物質(zhì)存在的另一種形式,是客觀存在 的。.磁場的基本性質(zhì)對放

4、入其中的磁極、電流或運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生力的作用。.磁場的產(chǎn)生(1)永磁體周圍存在磁場;(2)電流周圍存在磁場一一電流的磁效應(yīng);(3)運(yùn)動(dòng)的電荷周圍存在磁場磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。電流是大量運(yùn)動(dòng)電荷形成的,所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場。靜止電荷周圍空間沒有磁場。.磁場的方向在磁鐵周圍的不同位置放置一些小磁針,發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí),指向各不相同如圖所示,這表明磁場中 不同位置力的作用方向不同,因此磁場具有方向性。物理學(xué)上規(guī)定:小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場的方向。要點(diǎn)四、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)要點(diǎn)詮釋:.安培分子電流假說的內(nèi)容安培認(rèn)為,在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流一一分子電流,分子電流使每個(gè)物質(zhì)

5、微粒都成為微小的磁體,分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。.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(shí),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(dāng)軟磁棒受到外界磁場的作用時(shí),各分子電流取向變得大致相同時(shí),兩端顯示較強(qiáng)的 磁性作用,形成磁極,軟鐵棒就被磁化了。(2)磁體的消磁:磁體的高溫或猛烈敲擊,即在激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下,分子電流取向又 變得雜亂無章,磁體磁性消失。.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場和電流的磁場一樣,都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。說明:根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論,原子由原子核和核外電子組成,原子核帶正電,核外電子帶負(fù)電,核外 電子在庫侖引力作用下繞

6、核高速旋轉(zhuǎn),形成分子電流。在安培生活的時(shí)代,由于人們對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚 不清楚,所以稱為“假說”。但是現(xiàn)在,“假設(shè)”已成為真理。分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系,指出了磁性的起源:一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。要點(diǎn)五、地球的磁場要點(diǎn)詮釋:.地磁場地球本身是一個(gè)磁體,附近存在的磁場叫地磁場,地磁的南極在地球北極附近,地磁的北極在地球的 南極附近。地磁體周圍的磁場分布與條形磁鐵周圍的磁場分布情況相似。指南針放在地球周圍的指南針靜 止時(shí)能夠指南北,就是受到了地磁場作用的結(jié)果。.磁偏角地球的地理兩極與地磁兩極并不重合,磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北,其間有一個(gè)交角,叫地磁偏角, 簡稱磁偏角。說明:地球

7、上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是不同的。磁偏角隨地球磁極緩慢移動(dòng)而緩慢變化。地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為11 。要點(diǎn)六、磁感應(yīng)強(qiáng)度要點(diǎn)詮釋:.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量,用符號“B”表示。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向即磁場的方向:小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,簡稱為磁場的方向。.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(1)電流元定義:物理學(xué)中把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度L的乘積IL叫作電流元。理解:孤立的電流元是不存在的,因?yàn)橐箤?dǎo)線中有電流,就必須把它連到電源上。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義:在磁場中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線,受到的磁場力的作用F,跟電流

8、I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,叫作通電直導(dǎo)線所在處的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。物理意義:磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場力的性質(zhì)的物理量。公式:B=F / IL 。單位:在國際單位單位中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉,簡稱特,符號是To即B是矢量,其方向就是磁場方向,即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。說明:磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場性質(zhì)的物理量,是由磁場自身決定的,與是否引入電流無關(guān),與引入的電流 是否受力無關(guān),因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí),其受力大小不盡相同,在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),式中F是直導(dǎo)線垂直磁場時(shí)受到的磁場力。磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是該處磁場的方向,而不是F的方向?!镜湫屠}】類型一、認(rèn)識、利用磁現(xiàn)象例1、鐵棒A能吸引小磁針,

9、鐵棒B能排斥小磁針,若將鐵棒A靠近鐵棒B時(shí),下述說法中正確的是()A. A、B一定相互吸引B. A、B 一定相互排斥C. A、B間可能無磁場力作用D. A、B可能相互吸引,也可能相互排斥【答案】D【解析】磁體可以使原來沒有磁性的鐵棒磁化而吸引鐵棒,也可以是因?yàn)閮蓚€(gè)磁體的異名磁極相互吸引,這是吸引的兩種情況,而排斥只有兩個(gè)磁體間才可能發(fā)生.小磁針本身有磁性, 能夠吸引沒有磁性的鐵棒,故鐵棒A可能有磁性,也可能沒有磁性.鐵棒B能排斥小磁針,說明鐵棒 B 一定有磁性.若 A無磁性,當(dāng)A靠近B時(shí),在B的磁場作用下 A也會被磁化而發(fā) 生相互的吸引作用;若 A有磁性,則A、B兩磁體都分別有北極和南極,當(dāng)它

10、們的同名磁極互相靠近時(shí), 互相排斥,當(dāng)異名磁極互相靠近時(shí),互相吸引,這說明不論A有無磁性,它們之間總有磁場的作用,故正確答案為D.【總結(jié)升華】無論磁針的哪一個(gè)磁極靠近鐵棒時(shí),都會把鐵棒磁化,并且是相互吸引的.鐵棒磁化后,靠 近磁針某端的磁極與磁針的該端互為異名磁極.舉一反三【變式】新民晚報(bào)曾報(bào)道一則消息,“上海雨點(diǎn)鴿從內(nèi)蒙古放飛后,歷經(jīng) 20余天,返回上海市區(qū)鴿巢”,信鴿的這種驚人的遠(yuǎn)距離辨認(rèn)方向的本領(lǐng),實(shí)在令人稱奇.人們對信鴿有高超的認(rèn)路本領(lǐng)的原因提出了如 下猜想:A.信鴿對地形地貌有極強(qiáng)的記憶力B.信鴿能發(fā)射并接收某種超聲波C.信鴿能發(fā)射并接收某種次聲波D.信鴿體內(nèi)有某種磁性物質(zhì),它能借助

11、地磁場辨別方向 那么信鴿究竟靠什么辨別方向呢?科學(xué)家曾做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):把幾百只訓(xùn)練有素的信鴿分成兩組,在一組信鴿的翅膀下各縛一塊小磁鐵,而在另一組信鴿的翅膀下各縛一塊大小相同的銅塊,然后把它們帶到離 鴿舍一定距離的地方放飛,結(jié)果絕大部分縛銅塊的信鴿飛回鴿舍,而縛磁鐵的信鴿全部飛散了.科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)支持了上述哪種猜想()【答案】D【解析】這是一道要求從閱讀材料的過程中收集信息、分析處理信息的應(yīng)用類題.因?yàn)樾砒澦`的小磁鐵所產(chǎn)生的磁場擾亂了它體內(nèi)磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁場,所以縛磁鐵的一組信鴿全部飛散,即D項(xiàng)正確.類型二、電流的磁效應(yīng)一一奧斯特實(shí)驗(yàn)例2、奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了()A .磁場的存在B.磁場的方向性

12、C.電流可以產(chǎn)生磁場D.磁體間有相互作用【答案】C【解析】 本題考查了電流的磁效應(yīng)及奧斯特實(shí)驗(yàn).奧斯特實(shí)驗(yàn)中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明 電流周圍能產(chǎn)生磁場.故正確答案為C.【總結(jié)升華】(1)做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意地磁場的影響.地磁場使靜止的小磁針指向南北方向,所以直導(dǎo) 線應(yīng)南北水平放置,小磁針要平行地放在導(dǎo)線正下方或正上方.(2)奧斯特實(shí)驗(yàn)只證明了電流周圍產(chǎn)生磁場即發(fā)生了電流的磁效應(yīng),揭示了電與磁的聯(lián)系,但該 實(shí)驗(yàn)卻沒有說明磁場的方向性和磁體間的相互作用,這是本題的易錯(cuò)點(diǎn).舉一反三【變式】在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí),下列操作中現(xiàn)象最明顯的是()A.沿電流方向放置磁針,使磁針在導(dǎo)線的延長線上B.沿電

13、流方向放置磁針,使磁針在導(dǎo)線的正下方C.電流沿南北方向放置在磁針的正上方D.電流沿東西方向放置在磁針的正上方【答案】C【解析】做本實(shí)驗(yàn)時(shí),首先要考慮到地磁場的影響。若導(dǎo)線東西放置,小磁針有可能不偏轉(zhuǎn),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失 敗。將導(dǎo)線沿南北方向放置在地磁場中處于靜止?fàn)顟B(tài)的磁針的正上方,通電時(shí)磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn),是由 于南北方向放置的電流的正下方的磁場恰好是東西方向。類型三、對磁場的理解例3、以下說法中正確的是()A.磁極與磁極間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的B.電流與電流間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的C.磁極與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產(chǎn)生的D .磁場和電場是同一種物質(zhì)【答案】A【解析】電流能產(chǎn)生磁

14、場,在電流的周圍就有磁場存在,不論是磁極與磁極間還是電流與電流間、磁極與 電流間,都有相互作用的磁場力.磁場是一種特殊物質(zhì),它的基本特點(diǎn)是對放入磁場中的磁極、電流有磁 場力的作用;而電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì),其最基本的性質(zhì)是對放入電場中的電荷有電場力的 作用,它不會對放入電場中的磁極產(chǎn)生力的作用,因此,磁場和電場是兩種不同的物質(zhì),各自具有其本身 的特點(diǎn).【總結(jié)升華】(1)注意磁場與電場的區(qū)別;(2)理解磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間的作用都 是通過磁場發(fā)生的.舉一反三【變式1】兩個(gè)完全相同的圓形線圈,如圖所示,穿在一根絕緣的光滑水平橫桿上,分別通以方向相同的 電流,1l、I2,

15、則()A.兩線圈互相吸引B,兩線圈互相排斥C.兩線圈靜止D.兩線圈先吸引后排斥【解析】磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁極或電流產(chǎn)生力的作用.通電導(dǎo)體周圍能夠產(chǎn)生磁場,圖中每個(gè)通電導(dǎo)線分別處于對方的磁場之中,受到磁場力的作用.由實(shí)驗(yàn)得知:同向電流相吸,異向電流相斥.故正確答案為A.【總結(jié)升華】奧斯特實(shí)驗(yàn)證明了電流周圍產(chǎn)生磁場,揭示了電流的磁效應(yīng),進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)說明了電流間的相互作用是通過磁場發(fā)生的,同向電流相互吸引,異向電流相互排斥.【變式2】家用照明電路中的火線和零線是相互平行的,當(dāng)用電器工作火線和零線都有電流時(shí),它們將()A.相互吸引B. 一會兒吸引,一會兒排斥 C.相互排斥D.彼此不發(fā)生相互作用

16、【答案】C【解析】火線與零線雖然都連接用電器,且相互平行,但是當(dāng)用電器正常工作時(shí),流過它們的電流方向相 反,并且時(shí)刻相反。再根據(jù)電流產(chǎn)生磁場,磁場對電流有作用力來判斷,因通過火線和零線的電流方向總 是相反的,根據(jù)平行導(dǎo)線中通以同向電流時(shí)相互吸引,通以反向電流時(shí)相互排斥的結(jié)論可以得出C選項(xiàng)正確。類型四、地球的磁場例4、地球是一個(gè)大磁體:在地面上放置一個(gè)小磁針,小磁針的S極指向地磁場的南極;地磁場的N極在地理南極附近;赤道附近地磁場的方向和地面平行;北半球地磁場方向相對地面是斜向上的; 地球上任何地方的磁場方向都是和地面平行的.以上關(guān)于地磁場的描述正確的是()A. B. C. D.【答案】D【解析

17、】本題考查地球的磁場,地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似,主要有三個(gè)特點(diǎn):(1)地磁場的N極在地理南極附近,S極在地理北極附近,磁感線分布如圖所示.(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極,而豎直分量( By)則南北相反,在南半 球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.(3)在赤道平面上,距離地球表面相等的各點(diǎn), 磁感應(yīng)強(qiáng)度相等,且方向水平向北.故正確答案為D. 【總結(jié)升華】認(rèn)識地磁場,掌握地磁場的特點(diǎn)是分析該類題目的關(guān)鍵.舉一反三【變式】為了解釋地球的磁性,19世紀(jì)安培假設(shè):地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個(gè)圖中,正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()【答案】B

18、【解析】主要考查安培定則和地磁場分布。地理的南極是地磁場的N極,根據(jù)地磁場分布和安培定則判斷可知正確答案是 Bo類型五、對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解例5、下列說法中正確的是()A.磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定:把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流,乘積的比值,即 B 二ILB.通電導(dǎo)線在某點(diǎn)不受磁場力的作用,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B ,只是定義式,它的大小取決于場源以及在磁場中的位置,與 F、I、L以及通電 導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)D.通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向【答案】 C【解析】根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,通電導(dǎo)線應(yīng)為“在磁場中垂直于磁場方向

19、的通電直導(dǎo)線”,只有在這個(gè)方向?qū)Ь€所受磁場力才最大,故A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的.通電導(dǎo)線若放置方向與電流平行時(shí),也不受磁場力作 用,所以B選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的.在磁場場源穩(wěn)定的情況下,磁場內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(包括大小和方向)都 是確定的,與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電流、導(dǎo)線無關(guān),故選項(xiàng) C正確.根據(jù)左手定則,磁場力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度 方向垂直,選項(xiàng) D錯(cuò)誤.【總結(jié)升華】磁感應(yīng)強(qiáng)度b f是反映磁場的力的性質(zhì)的物理量,是采用比值的方法來定義的,該公 式是定義式而不是決定式,磁場中各處的B值是確定的,與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電流的大小、方向等無關(guān).實(shí)驗(yàn)表明:磁場力方向是與磁場方向垂直的,在這一點(diǎn)上磁場與電場是不一樣的.類型六、對磁感應(yīng)

20、強(qiáng)度方向的理解例6、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中,正確的是()A .某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場力的方向B .小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向C.垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D .磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向【答案】BD【解析】本題考查對磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的理解.磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)的磁場的方向,磁場方向也就是小磁針 N極受力的方向.但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場的方向.【總結(jié)升華】(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和小磁針N極受力方向相同,但絕非電流的受力方向.(2)磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和

21、方向是確定的,和小磁針、電流的存在與否無關(guān).類型七、磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量性例7、磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,它可以分解為幾個(gè)分量.(1)如果北半球某處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,與水平方向的夾角為,那么該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和豎直分量各為多大?(2)如果地理南、北極和地磁北、南極是重合的,那么在赤道上空磁場的豎直分量是多大?在極地 上空地磁場的水平分量是多大?【答案】(1) B水平=BcosB豎直=8$所 (2) B豎直=0 B水平=0【解析】 本題從矢量角度考查了對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解.因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小為B,與水平方向的夾角為,所以地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和豎直分量分別為:B水T=Bcos , B豎直=8$所.在赤道上空,因?yàn)?=0 ,故有B豎直=0;在極地上空,因?yàn)?=90 ,故有B水平=0.【總結(jié)升華】(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的合成與分解遵守矢量的平行四邊形法則.(2)為了描述磁場強(qiáng)弱,我們引入了磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)新的物理量.而新課標(biāo)更注重規(guī)律探究的過程,對磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的學(xué)習(xí)可以結(jié)合電場強(qiáng)度的定義來加深理解.B上類型八、對定義式IL的理解及應(yīng)用例8、物理學(xué)中,通過引入檢驗(yàn)電流來了解磁場力的特性,對檢驗(yàn)電流的要求是()A.將檢驗(yàn)電流放入磁場,測量其所受的磁場力F,導(dǎo)線長度L,通電電流,應(yīng)用公式 B ,,即可測得磁感應(yīng)強(qiáng)度BB.檢驗(yàn)

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