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第三章 磁场
第三节 几种常见的磁场
复习回顾
1、 为描述磁场的强弱和方向，我们引入了什么物理量
磁感应强度 B
2、电场线可以形象地描述电场强度E的大小和方向，那么我们怎样形象地描述磁感应强度的大小和方向呢
一、磁感线
【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢
将一个小磁针放在磁场中某一点，小磁针静止时，北极N 所指的方向，就是该点的磁场方向.
如何形象地描述磁场中各点的磁场方向
A
B
C
一、磁感线
1、定义:磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,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.
一、磁感线
2、磁感线的特点
1)磁感线是假想的，不是真实的。
2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。
3)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
4)磁感线是闭合曲线。
5)磁感线不能相交或相切。
6)与电场线的区别:
磁感线是闭合曲线
电场线不是闭合曲线
外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线
二、几种常见的磁场
1、条形磁铁
2、蹄形磁铁
在磁体内部，磁感线由S极指向N极，从而形成闭合曲线。
在磁体外部，磁感线都是由N极出发，进入S极。
直线电流的磁场磁感线分布有什么特点
3、直线电流周围磁感线
磁感线特点：磁感线是以导线上的各点为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上。
安培定则：用右手握住导线,让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的环绕方向。
右手螺旋定则
立体图
俯视平面图
电流I,“·”表示电流出来指向读者
正视平面图
视频
磁场B,“×”表示磁场进去背离读者
环形电流的磁场磁感线分布有什么特点
安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
4、环形电流周围磁感线
I
立体图
正视平面图
电流I,“×”表示电流进去背离读者
自右向左看平面图
视频
·
×
磁场B,“·”表示磁场出来指向读者
[例2] 如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后, 三只小磁针N极的偏转方向是( )
A、全向里
B、全向外
C、a向里，b、c向外
D、a、c向外，b向里
D
【小试身手】
通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点
通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点
5、通电螺线管的磁场的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向（N极的方向）。
[例1] 如图所示,a,b,c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是( )
A.a,b,c均向左
B.a,b,c均向右
C.a向左,b向右,c向右
D.a向右,b向左,c向右
C
【小试身手】
通电螺线管是由许多环形电流组成
通电螺线管的磁场
可等效为条形磁铁
例3:如图所示,当S闭合后,小磁针在电流磁场中的指向正确的是( )
D
【小试身手】
三种电流磁场磁感线的分布
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线电流
磁感线是以导线上任意点为圆心的多组同心圆,越向外越稀疏,磁场越弱
环形电流
内部磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
内部为匀强磁场且比外部强,方向由S极指向N极,外部类似条形磁铁,由N极指向S极
磁体和电流都能产生磁场,它们的磁场是否有什么联系
思考
在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流一分子电流.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.
三、安培分子电流假说
分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
1、内容：
法国学者安培提出了著名的分子电流假说
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
三、安培分子电流假说
2、应用：解释磁现象
N
S
C
【小试身手】
[例5]如图，当电流通过线圈时，磁针A的N极指向哪里 磁针B的N极指向哪里
I
A
B
磁针A的N极指向外
磁针B的N极指向里
【小试身手】
四、匀强磁场
1、定义：磁场强弱、方向处处相同的磁场
2、磁感线特点：是一组间隔相同的平行直线
3、常见的匀强磁场:
1)相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
2)通电螺线管内部的磁场
I
3)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。
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。
2、公式:
Φ＝BS
3、单位：
韦伯
Wb
1Wb=1T·m2
对磁通量公式的理解
公式适用的条件：匀强磁场、B⊥S
从一个面的一侧穿进，从这个面的另一侧穿出。
五、磁通量
若B//S
Φ=0
若B与S斜交
Φ=
S
公式适用的条件：匀强磁场、B⊥S
对磁通量公式的理解
若B//S
Φ=0
若B与S斜交
把S投影到与B垂直的方向
S⊥
S
S//
Φ=B·S⊥
S⊥=S.cosθ
Φ=B.S⊥=B·S.cosθ
θ
4、磁通量的意义：穿过某一平面的磁感线条数的多少
2.任何一个面都有正反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负。
注意：
1.磁通量是标量但有方向。
3.若磁感线沿相反方向穿过同一平面，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量,即应求通过该平面各磁通量的代数和。
S
N
S
方向与磁铁内部磁场方向一致
磁通量的正负，既不表示大小，也不表示方向，仅表示磁感线
的贯穿方向。
[例6] (2019·山东淄博模拟)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示.a,b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等.将a,b和c处的磁感应强度大小分别记为B1,B2和B3,下列说法正确的是( )
A.B1B.B1=B2=B3
C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里
D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里
C
【小试身手】
[例6]如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量Фa和Фb大小关系为( )
A、均向上，Фa＞Фb
B、均向下，Фa＜Ф
C、均向上，Фa＝Фb
D、均向下，无法比较
A
【小试身手】
ΔΦ＝Φ2－Φ1
(二)磁通量的变化量
是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔΦ取决于末状态的磁通量Φ2与初状态磁通量Φ1的代数差。
注意:不能用ΔΦ＝(ΔB)*(ΔS)
[例7].如图,A,B圆环共面且彼此绝缘,对A圆环通电,图中区域Ⅰ,Ⅱ面积相等.设Ⅰ中的磁通量为ФⅠ,Ⅱ中的磁通量为ФⅡ,则ФⅠ,ФⅡ大小关系为( )
A.ФⅠ>ФⅡ B.ФⅠ<ФⅡ
C.ФⅠ=ФⅡ D.无法确定
A
解析:根据安培定则可知,该环形电流的磁场在A圆环内磁场的方向垂直于纸面向里,在A圆环外的磁场方向垂直于纸面向外;而A圆环内部的磁感应强度大于外部的磁感应强度,可知当区域Ⅰ,Ⅱ面积相等时,Ⅰ中的磁通量ФⅠ大于Ⅱ中的磁通量ФⅡ,故A正确,B,C,D错误.
【小试身手】
[例8].(2019·河北石家庄检测)如图所示,两根垂直纸面的导线a,b中通有大小相等的电流,两导线旁有一点P,P点到a,b的距离相等.要使P点的磁场方向水平向右,则a,b中电流方向为( )
A.都向外
B.都向里
C.a中电流向外,b中电流向里
D.a中电流向里,b中电流向外
C
解析:要使P点的磁场方向水平向右,则a,b两根通电导线分别在P点产生的磁感应强度和方向如图所示,根据安培定则可知,a中电流向外,b中电流向里,选项C正确.
【小试身手】
[例9]如图所示,一矩形线框,从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( )
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少。
a
d
c
b
a′
b′
d′
c′
D
Ⅰ→Ⅱ：
Ⅱ→Ⅲ：
Ⅲ→Ⅳ：
Ⅳ→Ⅴ：
Φ增加
Φ减少
Φ增加
Φ减少
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
【小试身手】
