三、安倍分子电流假说(正确的理论)
1.内容:在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种______电流—分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的_____,它的两侧相当于两个______。
2.对磁现象的解释:(1)磁化现象(分子电流的取向有序):一根软铁棒,在未被磁化时,内部各分子电流的取向_________,它们的磁场互相抵消,对外不显______;当软铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流取向变得_________,两端对外界显示较强的磁作用,形成磁极,软铁棒就被磁化了。(2)磁体的消磁(分子电流的取向无序):磁体受到____或猛烈敲击时,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_________,磁体磁性消失。
3.磁现象的电本质:分子电流假说揭示了电和磁的本质联系,指出了磁性的起源:一切磁现象都是由运动的电荷产生的。
例4.关于磁现象的本质,下列说法正确的是( )
A.磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有磁 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷运动
C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D.根据安培假说可知,磁体内分子电流总是存在的,因此,任何磁体都不会失去磁性
四、匀强磁场
1.定义:磁感应强度的_____处处相同的磁场。
2.磁感线的特点:间隔相同的__________。
3.实例:距离很近的两个异名磁极间的磁场,两平行放置的通电线圈,其中间区域的磁场都是匀强磁场。
思考:没有磁感线的地方,磁感应强度就为零吗?
例5.关于匀强磁场,下列说法正确的是( )
A.强弱相同的磁场是匀强磁场 B.方向相同的磁场是匀强磁场
C.强弱和方向都相同的磁场是匀强磁场 D.以上说法都不对
五、磁通量
1.定义:匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向______的平面面积S的乘积,简称磁通或者用穿过某一面积的磁感线的条数来描述。用字母Φ表示。
2.单位:韦伯,简称韦,符号 Wb。 1 Wb=1 T·m2。
3.对磁通量的进一步理解:(1)磁通量的计算:Φ=BS。(2)适用条件:①匀强磁场②磁感线与平面垂直.(3)注意在匀强磁场B中,若磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积(Φ=BSsinθ或者Φ=BScosθ)。(4)磁通量在数值上等于穿过这个面的净磁感线条数。
4.磁通量的正、负:(1)磁通量是标量,但有正、负,当磁感线从某一面上穿入时,磁通量为正值,穿出时即为负值。(2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量为Φ1,反向磁通量为Φ2,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。(正方向穿过S的磁感线条数与反方向穿过磁感线条数抵消之后剩余的净条数)
5.磁通密度(磁感应强度):垂直于磁场方向单位面积内的磁通量。表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。单位:
6.磁通量的变化,一般有三种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS。(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变,则:ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S。(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化时:ΔΦ=Φ2-Φ1.此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。
7.计算磁通量时应注意的问题:(1)明确磁场是否为匀强磁场,知道磁感应强度的大小。(2)平面的面积应为在磁场中的有效面积。(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关。
思考:1.如果磁场B不与我们研究的平面垂直,又怎样来表示磁通量?
2.有时磁通量由平面一侧穿入,有时磁通量由平面另一侧穿入。如何区别从不同方向穿入的磁通量呢?
例6.如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6 T,则穿过线圈的磁通量Φ为多少?
解析:方法一:把S投影到与B垂直的方向,则Φ=B·Scos θ=0.6×0.4×cos 60° Wb=0.12 Wb。方法二:把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥,B∥不穿过线圈,且B⊥=Bcos θ,则Φ=B⊥S=Bcos θ·S=0.6×0.4×cos 60° Wb=0.12 Wb。
第五次作业
1.如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点,A、B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将( )
A.先增大,后减小 B.先减小,后增大
C.先增大,后减小、再增大,再减小 D.先减小,后增大、再减小,再增大
解析:在磁铁内部磁感应强度最大,磁感线条数最多,在A端和B端,磁铁的部分磁感线通过线圈,而在磁铁中间,磁铁的全部磁感线通过线圈,只在外部有少量的抵消,因此穿过线圈的磁通量先增大后减小.答案 A
2.条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图所示,若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ,那么圆环内磁通量的变化的情况是( )
A.磁通量增大 B.磁通量减小 C.磁通量不变 D.条件不足,无法确定
解析:磁感线是闭合曲线,磁铁内部是由S极到N极,而外部是由N极回到S极,而磁通量是穿过某个面的磁感线的净条数,故B正确.磁通量问题要注意以下几个问题:①磁通量的定义式Φ=BS中的面积为有效面积,是线圈平面在垂直于磁感线方向的投影.②当磁铁穿过线圈时,在磁铁内部的磁感线是从S极指向N极的.
3.如图5所示,带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )
A.N极竖直向上 B.N极竖直向下 C.N极沿轴线向左 D.N极沿轴线向右 答案 D
4.关于磁现象的电本质,正确的说法是( )
①一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用②除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷或电流产生的③根据安培的分子电流假说,在外界磁场作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体就被磁化,两端形成磁极④磁就是电,电就是磁,有磁必有电,有电必有磁
A.②③④ B.②④ C.①③ D.①②③ 答案 C
解析:②错误在于永久磁体之所以显磁性的原因是内部分子电流规律分布.④错误的原因是静止的电荷周围就没有磁场.只有运动电荷才能产生磁场.
5.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是( )
A.a、b、c的N极都向纸里转 B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转 答B
6.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的.对磁场认识正确的是( )
A.磁感线有可能出现相交的情况
B.磁感线总是由N极出发指向S极
C.某点磁场的方向与放在该点的小磁针静止时N极所指方向一致
D.若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零 答案 C
解析:根据磁感线的特点:(1)磁感线在空间内不能相交;(2)磁感线是闭合曲线,在磁体外部由N极指向S极,在磁体内部由S极指向N极;(3)磁感线的切线方向表示磁场的方向(小磁针静止时N极指向).可判断选项A、B错误,C正确.通电导线在磁场中是否受力与导线在磁场中的放置方式有关,故D错.
7.南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量.“雪龙号”考察队员一次实验如下:在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图所示.下列说法正确的是( )
A.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小
B.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
C.若将b端接电源正极,a端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变 答案 AC
解析:在地球南极附近即为地磁N极,螺线管相当于一条形磁铁,根据右手螺旋定则判断出“条形磁铁”的极性.
8.如图所示,在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环,穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较( )
A.ΦA>ΦB B.ΦA<ΦB C.ΦA=ΦB D.不能确定 答案 A
解析:Φ=Φ内-Φ外,对A、B两环Φ内相同,而B的Φ外大于A的,所以ΦA>ΦB.
9.如图所示,螺线管中通有电流,如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针,其中a在螺线管内部,则( )
A.放在a处的小磁针的N极向左 B.放在b处的小磁针的N极向右
C.放在c处的小磁针的S极向右 D.放在a处的小磁针的N极向右答案 BD
解析:由安培定则,通电螺线管的磁场如右图所示,右端为N极,左端为S极,在a点磁场方向向右,则小磁针在a点时,N极向右,则A项错,D项对;在b点磁场方向向右,则磁针在b点时,N极向右,则B项正确;在c点,磁场方向向右,则磁针在c点时,N极向右,S极向左,则C项错.
10.如图所示,面积是0.5 m2的矩形导线圈处于磁感应强度为20 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,如图中Ⅰ位置,则穿过该线圈的磁通量是多少?若线圈平面与磁场方向夹角为60°,如图Ⅱ位置,则穿过该线圈的磁通量又是多少?
答案 10 Wb 8.66 Wb
解析:已知S=0.5 m2,B=20 T
(1)因为线圈平面与磁场垂直,所以
ΦⅠ=BS=20×0.5 Wb=10 Wb
(2)因为线圈平面与磁场方向夹角为60°,所以
ΦⅡ=BSsin θ=20×0.5×sin 60°Wb=8.66 Wb.
11.如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度B=1 T水平向右的匀强磁场中,以导线截面的中心为圆心,半径为r的圆周上有a、b、c、d四点,已知a点的实际磁感应强度为零,则b、c、d三点的磁感应强度分别是多少?方向如何?
答案:Bb= T,与水平方向成45°斜向右上
Bc=2 T,方向水平向右
Bd= T,与水平方向成45°斜向右下
解析:a、b、c、d各点的磁场均为匀强磁场与电流的磁场的叠加,并且电流在这四点所产生的磁感应强度B′大小相等,由于Ba=0,则B′=B=1 T,由安培定则可知,导线中电流方向向外,则在b、c、d电流的磁场如右图所示.
,θ=45°,即Bb与水平方向成45°斜向右上
Bc=B′+B=2 T,方向水平向右
,α=45°,即Bd与水平方向成45°斜向右下
12.如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,1匝;B线圈半径为2 cm,1匝;C线圈半径为0.5 cm,1匝.问:(1)在B减为0.4 T的过程中,A和B中磁通量各改变多少?(2)当磁场方向转过30°角的过程中,C中的磁通量改变多少?
解析 (1)设圆形磁场区域的半径为R
对线圈A Φ1=B1πR2,Φ2=B2πR2 磁通量的改变量:ΔΦ=|Φ2-Φ1|
=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2 Wb=1.256×10-4 Wb
对B ΔΦ=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2 Wb=1.256×10-4 Wb
(2)对线圈C:设C线圈的半径为r:Φ1=Bπr2sin θ1,Φ2=Bπr2sin θ2
磁通量的改变量:ΔΦ=|Φ2-Φ1|=Bπr2(sin 90°-sin 60°)=8.4×10-6 Wb
2磁感应强度及方向
1.物理意义:用来描述 和 的物理量。
2.方向:物理学中小磁针静止时 所指的方向规定为该点的磁感应强度方向,简称为 方向。
3.磁感应强度是 (指标量或矢量)。
思考:为什么不通过小磁针所受磁场合力的方向来定义磁感应强度的方向?(可以从力的角度分析)
例1.磁场中任一点的磁场方向,是指小磁针在磁场中( )
A.受磁力的方向 B.北极受磁力的方向 C.南极受磁力的方向 D.北极所指的方向
二.磁感应强度的大小
1.电流元:(1)定义:很短的一段通电导线中的 与 地乘积叫做电流元。 (2)理解 。
2.探究影响通电导线受力的因素。
(1)实验方法: (2)实验器材:
(3)实验装置:(注意让导线垂直磁场方向放置)
(4)实验过程及现象:①长度L不变,改变 。现象:增大电流I,导线摆角增大;减小电流I,导线摆角减小。②保持电流I不变,改变磁场中 。现象:导线L变长,摆角增大;导线L变短,摆角减小。③实验结论:直导线与磁场垂直时,它受力F大小既与导线的长度L ,又与导线中的电流I 。
3.磁场对通电导线作用力的大小:①内容: ②公式
4.磁感应强度B:(1)定义:一个电流元垂直放入磁场某点,电流元受到的 与
的比值在数值上等于磁感应强度的大小,即B=F/IL。(2)单位:特斯拉,简称特,符号是T,1T=1N/A·m
5.对磁感应强度的理解:(1) (2)
(3)
6.电场强度E和磁感应强度B的比较
电场强度E 磁感应强度B
定义的依据 ①电场对电荷q有作用力F;②对电场中任一点,=恒量(由电场决定);③对不同点,一般说恒量的值不同;④比值可表示电场的强弱。 ①磁场对直线电流I有作用力F;②对磁场中任一点,F与磁场方向、电流方向有关.在只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时,=恒量(由磁场决定);③对不同点,一般说恒量的值不同;④比值可表示磁场的强弱。
定义式 E= B=
物理意义 E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小 B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m、通入的电流为1 A的导线所受安培力的大小
方向 是一个矢量某点的电场强度方向就是通过该点的电场线的切线方向,也是放入该点正电荷的受力方向 是一个矢量某点的磁感应强度方向就是通过该点的磁感线的切线方向,也是放入该点小磁针N极受力方向.(实际上通电导线受力方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直)
大小 可以用电场线形象地表示——切线方向表示E的方向,疏密程度表示E的大小 可以用磁感线形象地表示——切线方向表示B的方向,疏密程度表示B的大小
单位 1 N/C=1 V/m 1 T=1 N/(A·m)
思考:当通电导线与磁场不垂直时,磁感应强度还能用B=F/IL计算吗?
例2.由定义式B=可知,磁场中某处的磁感应强度大小( D )
A.随IL的乘积的增大而减小 B.随F的增大而增大
C.与F成正比,与IL成反比 D.与F及IL无关,由F和IL的比值确定
解析:磁场中某一点的磁感应强度是由形成磁场的磁体或电流的强度与分布情况决定的,与放入其中的电流元无关,电流元所起的作用仅仅是对磁场进行探测,从而确定该点磁场的磁感应强度,因此本题答案为D.
例3. 有一小段通电导线,长为1 cm,电流强度为5 A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度B一定是( C )
A.B=2 T B.B≤2 T C.B≥2 T D.以上情况都有可能
解析:本题考查磁感应强度的定义,应知道磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流.如果通电导线是垂直磁场方向放置的,此时所受磁场力最大F=0.1 N,则该点的磁感应强度为:B== T=2 T
如果通电导线不是垂直磁场方向放置的,则受到的磁场力小于垂直放置时的受力,垂直放置时的受力将大于0.1 N,由定义式可知,B将大于等于2 T。
第三次作业
1.下列说法正确的是( )
A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值即为磁场中某点的磁感应强度
B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.磁感应强度只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场的方向无关
D.磁场是客观存在的物质
解析: B是表征磁场的强弱的物理量,导线的长度和电流的大小是表现磁场强弱的,磁感应强度是反映磁场力的大小的物理量,类比于电场中的场强,是比值法定义的,并不是决定式。检验电流的作用是表达该点磁场,并不决定磁场,场强弱取决于场源及磁场中的位置;磁场与电场一样,都是客观存在的。答案:CD
规律总结:磁感应强度是表征磁场强弱的物理量,大小和方向是由磁场本身决定的,与放入的通电导线的长度、放入的位置、电流的大小等外部因素无关。
2.下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是 ( )
A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向
B.小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
解析:磁场中某点的磁感应强度的方向表示该点的磁场方向,磁场方向也就是小磁针N极的受力方向,但电流的受力方向不代表感应强度和磁场的方向。答案: BD
规律总结:磁场中某点磁感应强度的方向就是在该点静止小磁针N极受到的磁场力方向,是由磁场本身决定的,与放入在该点通电导线的受力方向不同。
3.磁感应强度的单位是T,1T相当( )
A.1㎏/A·s2 B.1㎏·m/A·s2 C.1㎏·m /s2 D.1㎏·m 2/A·s2
解析: 根据B=知,1 T=1 N/(A·m)=1 N·s/(C·m)=1 kg/(A·s2),所以A对,选A.。
4.⑴磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线,它的电流强度是2.5 A,导线长1 cm,它受到的安培力为5×10-2 N,则这个位置的磁感应强度是多大?
⑵接上题,如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时,这一点的磁感应强度应是多大?
⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否肯定这里没有磁场.
解析:本题考查的是磁感应强度的定义,应知磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流,⑴ 有定义式直接求得 B==2T。
⑵磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的,和导线的长度L、电流I的大小无关,所以该点的磁感应强度是2 T。
⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,则可能有两种可能:该处没有磁场;该处有磁场,只不过通电导线与磁场方向平行。答案:(1)2T (2) 2T (3)不能肯定
规律总结:公式是定义式,但适用条件是电流方向与磁场方向垂直,磁场中某点的磁感应强度的大小由磁场本身和该点位置决定,与放入的导线的长度、电流的大小及电流方向与磁场方向的位置关系无关。三、安倍分子电流假说(正确的理论)
1.内容:在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种______电流—分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的_____,它的两侧相当于两个______。
2.对磁现象的解释:(1)磁化现象(分子电流的取向有序):一根软铁棒,在未被磁化时,内部各分子电流的取向_________,它们的磁场互相抵消,对外不显______;当软铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流取向变得_________,两端对外界显示较强的磁作用,形成磁极,软铁棒就被磁化了。(2)磁体的消磁(分子电流的取向无序):磁体受到____或猛烈敲击时,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_________,磁体磁性消失。
3.磁现象的电本质:分子电流假说揭示了电和磁的本质联系,指出了磁性的起源:一切磁现象都是由运动的电荷产生的。
例4.关于磁现象的本质,下列说法正确的是( )
A.磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有磁 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷运动
C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D.根据安培假说可知,磁体内分子电流总是存在的,因此,任何磁体都不会失去磁性
四、匀强磁场
1.定义:磁感应强度的_____处处相同的磁场。
2.磁感线的特点:间隔相同的_____ _____。
3.实例:距离很近的两个异名磁极间的磁场,两平行放置的通电线圈,其中间区域的磁场都是匀强磁场。
思考:没有磁感线的地方,磁感应强度就为零吗?
例5.关于匀强磁场,下列说法正确的是( )
A.强弱相同的磁场是匀强磁场 B.方向相同的磁场是匀强磁场
C.强弱和方向都相同的磁场是匀强磁场 D.以上说法都不对
五、磁通量
1.定义:匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向______的平面面积S的乘积,简称磁通或者用穿过某一面积的磁感线的条数来描述。用字母Φ表示。
2.单位:韦伯,简称韦,符号 Wb。 1 Wb=1 T·m2。
3.对磁通量的进一步理解:(1)磁通量的计算:Φ=BS。(2)适用条件:①匀强磁场②磁感线与平面垂直。(3)注意在匀强磁场B中,若磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积(Φ=BSsinθ或者Φ=BScosθ)。(4)磁通量在数值上等于穿过这个面的净磁感线条数。
4.磁通量的正、负:(1)磁通量是标量,但有正、负,当磁感线从某一面上穿入时,磁通量为正值,穿出时即为负值。(2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量为Φ1,反向磁通量为Φ2,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。(正方向穿过S的磁感线条数与反方向穿过磁感线条数抵消之后剩余的净条数)
5.磁通密度(磁感应强度):垂直于磁场方向单位面积内的磁通量。表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。单位:
6.磁通量的变化,一般有三种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS。(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变,则:ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S。(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化时:ΔΦ=Φ2-Φ1.此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。
7.计算磁通量时应注意的问题:(1)明确磁场是否为匀强磁场,知道磁感应强度的大小。(2)平面的面积应为在磁场中的有效面积。(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关。
思考:1.如果磁场B不与我们研究的平面垂直,又怎样来表示磁通量?
2.有时磁通量由平面一侧穿入,有时磁通量由平面另一侧穿入。如何区别从不同方向穿入的磁通量呢?
例6.如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6 T,则穿过线圈的磁通量Φ为多少?
第五次作业
1.如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点,A、B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将( )
A.先增大,后减小B.先减小,后增大C.先增大,后减小、再增大,再减小 D.先减小,后增大、再减小,再增大
2.条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图所示,若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ,那么圆环内磁通量的变化的情况是( )
A.磁通量增大 B.磁通量减小 C.磁通量不变 D.条件不足,无法确定
3.如图所示,带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )
A.N极竖直向上 B.N极竖直向下 C.N极沿轴线向左 D.N极沿轴线向右
4.关于磁现象的电本质,正确的说法是( )
①一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用②除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷或电流产生的③根据安培的分子电流假说,在外界磁场作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体就被磁化,两端形成磁极④磁就是电,电就是磁,有磁必有电,有电必有磁
A.②③④ B.②④ C.①③ D.①②③
5.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是( )
A.a、b、c的N极都向纸里转 B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转 D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转
6.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的.对磁场认识正确的是( )
A.磁感线有可能出现相交的情况
B.磁感线总是由N极出发指向S极
C.某点磁场的方向与放在该点的小磁针静止时N极所指方向一致
D.若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零
7.南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量.“雪龙号”考察队员一次实验如下:在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图所示.下列说法正确的是( )
A.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小
B.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
C.若将b端接电源正极,a端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变
8.如图所示,在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环,穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较( )
A.ΦA>ΦB B.ΦA<ΦB C.ΦA=ΦB D.不能确定
9.如图所示,螺线管中通有电流,如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针,其中a在螺线管内部,则( )
A.放在a处的小磁针的N极向左 B.放在b处的小磁针的N极向右
C.放在c处的小磁针的S极向右 D.放在a处的小磁针的N极向右
10.如图所示,面积是0.5 m2的矩形导线圈处于磁感应强度为20 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,如图中Ⅰ位置,则穿过该线圈的磁通量是多少?若线圈平面与磁场方向夹角为60°,如图Ⅱ位置,则穿过该线圈的磁通量又是多少?
11.如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度B=1 T水平向右的匀强磁场中,以导线截面的中心为圆心,半径为r的圆周上有a、b、c、d四点,已知a点的实际磁感应强度为零,则b、c、d三点的磁感应强度分别是多少?方向如何?
12.如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,1匝;B线圈半径为2 cm,1匝;C线圈半径为0.5 cm,1匝.问:(1)在B减为0.4 T的过程中,A和B中磁通量各改变多少?(2)当磁场方向转过30°角的过程中,C中的磁通量改变多少?
1班级: 姓名: 学号:
1. 磁感应强度及方向
1.物理意义:用来描述 和 的物理量。
2.方向:物理学中小磁针静止时 所指的方向规定为该点的磁感应强度方向,简称为 方向。
3.磁感应强度是 (指标量或矢量)。
思考:为什么不通过小磁针所受磁场合力的方向来定义磁感应强度的方向?(可以从力的角度分析)
例1.磁场中任一点的磁场方向,是指小磁针在磁场中( )
A.受磁力的方向 B.北极受磁力的方向 C.南极受磁力的方向 D.北极所指的方向
二.磁感应强度的大小
1.电流元:(1)定义:很短的一段通电导线中的 与 地乘积叫做电流元。 (2)理解 。
2.探究影响通电导线受力的因素。
(1)实验方法: (2)实验器材:
(3)实验装置:(注意让导线垂直磁场方向放置)
(4)实验过程及现象:①长度L不变,改变 。现象:增大电流I,导线摆角增大;减小电流I,导线摆角减小。②保持电流I不变,改变磁场中 。现象:导线L变长,摆角增大;导线L变短,摆角减小。③实验结论:直导线与磁场垂直时,它受力F大小既与导线的长度L ,又与导线中的电流I 。
3.磁场对通电导线作用力的大小:①内容: ②公式
4.磁感应强度B:(1)定义:一个电流元垂直放入磁场某点,电流元受到的 与 的比值在数值上等于磁感应强度的大小,即B=F/IL。(2)单位:特斯拉,简称特,符号是T,1T=1N/A·m
5.对磁感应强度的理解:(1) (2) (3)
6.电场强度E和磁感应强度B的比较
电场强度E 磁感应强度B
定义的依据 ①电场对电荷q有作用力F;②对电场中任一点,=恒量(由电场决定);③对不同点,一般说恒量的值不同;④比值可表示电场的强弱。 ①磁场对直线电流I有作用力F;②对磁场中任一点,F与磁场方向、电流方向有关.在只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时,=恒量(由磁场决定);③对不同点,一般说恒量的值不同;④比值可表示磁场的强弱。
定义式 E= B=
物理意义 E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小 B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m、通入的电流为1 A的导线所受安培力的大小
方向 是一个矢量。某点的电场强度方向就是通过该点的电场线的切线方向,也是放入该点正电荷的受力方向 是一个矢量。某点的磁感应强度方向就是通过该点的磁感线的切线方向,也是放入该点小磁针N极受力方向。(实际上通电导线受力方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直)
大小 可以用电场线形象地表示——切线方向表示E的方向,疏密程度表示E的大小 可以用磁感线形象地表示——切线方向表示B的方向,疏密程度表示B的大小
单位 1 N/C=1 V/m 1 T=1 N/(A·m)
思考:当通电导线与磁场不垂直时,磁感应强度还能用B=F/IL计算吗?
例2.由定义式B=可知,磁场中某处的磁感应强度大小( )
A.随IL的乘积的增大而减小 B.随F的增大而增大
C.与F成正比,与IL成反比 D.与F及IL无关,由F和IL的比值确定
例3. 有一小段通电导线,长为1 cm,电流强度为5 A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度B一定是( )
A.B=2 T B.B≤2 T C.B≥2 T D.以上情况都有可能
第三次作业
1.下列说法正确的是( )
A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值即为磁场中某点的磁感应强度
B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.磁感应强度只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场的方向无关
D.磁场是客观存在的物质
2.下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是( )
A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向
B.小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
3.磁感应强度的单位是T,1T相当( )
A.1㎏/A·s2 B.1㎏·m/A·s2 C.1㎏·m /s2 D.1㎏·m 2/A·s2
4.⑴磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线,它的电流强度是2.5 A,导线长1 cm,它受到的安培力为5×10-2 N,则这个位置的磁感应强度是多大?
⑵接上题,如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时,这一点的磁感应强度应是多大?
⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否肯定这里没有磁场。
2一.磁现象
1.磁性: 的性质叫做磁性(不能吸引铜、铝等金属物质)。 和 都具有磁性。
2.磁极: 叫做磁极。一般磁体 磁性最弱 磁性最强。
悬吊着的小磁针, 时指南的磁极叫 (S极);指北的磁极叫做 (N极)。
3.磁极间的相互作用规律: (不接触也有作用)。
思考:将一个物体从中间分成两部分后,是不是每一部分只有一个磁极呢?
4.指南针:(1)古代用 制成“司南”指示方向,在高温或震动情况下易消磁,故受到局限。(2)北宋时期,发明了指南针(罗盘针)。
例1.电磁铁用软铁做铁芯,这是因为软铁( )
A.能保持磁性 B.可能被其他磁体吸引 C.去磁迅速 D.能导电
二.电流的磁效应
1.电流磁效应发现前的背景:(1)随着人们对摩擦生热及热机做功等现象认识的深入,自然界各种运动形式之间存在着 的思想,在哲学界和科学界逐渐形成。(2)当时人们见到的力都是 的方向,即都是所谓的“纵向力”。
2.电流表磁效应的发现:(1)电流对小磁针的作用: 年,丹麦物理学家 发现,导线通电后,其 或 与导线 的小磁针发生偏转。(2)磁铁对通电导线的作用:磁铁会对 产生力的作用,使导体 。(3)通电导体之间的作用:相互平行且距离较近的两条导体,当导体中通以 的电流时相互吸引,通以方向相反的电流时 。
3.重要意义:电流的磁效应的发现,首次揭示了 之间的联系,揭开人类对电磁现象研究的新纪元。
思考:在发现电流的磁效应之前,人们已经了解到电现象与磁现象有哪些相似之处?
例2. 在做“奥斯特实验”时,下列操作中现象最明显的是( )
A.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上 B.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的正下方
C.电流沿南北方向放置放置在磁针的正上方 D.电流沿东西方向放置放置在磁针的正上方
第一次作业
1.如图所示,把一条导线平行放在磁针的上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转,发现这个实验现象的物理学家是( )
A.奥斯特 B.安培 C.伽利略 D.牛顿
2.实验表明,磁体能吸引一元硬币,对这种现象解释正确的是( )
A.硬币一定是铁做的,因为磁体能吸引铁 B.硬币一定是铝做的,因为磁体能吸引铝
C.磁体的磁性越强,能吸引的物质种类越多 D.硬币含有磁性材料,磁化后能被吸引
3.某同学做奥斯特实验时,把小磁针放在水平的通电直导线的下方,当通电后发现小磁针不动,稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动,由此可知,通电直导线产生的磁场方向是( )
A.自东向西 B.自南向北 C.自西向东 D.自北向南
解答:通电前小磁针指南北,通电后小磁针不动,说明通电直导线产生的磁场还在南北方向,稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动,说明通电直导线产生的磁场与地磁场方向相反。故D正确。
2.奥斯特实验说明了( C )
A.磁场的存在 B.磁场具有方向性 C.通电导线周围存在磁场 D.磁体间有相互作用
三.磁场
1.电流、磁体间的相互作用:(1) 与 间存在相互作用;(2)通电导线对磁体有 ,磁体对通电导线也有 ;(3) 与 之间也有 。
2.磁场
(1)定义:磁体与磁体之间,磁体与通电导线之间,以及通电导线与通电导线之间的相互作用,是通过 发生的, 是磁体或 周围一种看不见、摸不着的特殊物质。
(2)磁场的基本性质是对放入其中的 或 产生力的作用。
(3)产生:① ② 。
(4)对磁场的全面理解:① ②
③ ④ ⑤
思考:“磁场是人们假想出来的,实际上并不存在。”这种说法对吗?
例3. 以下说法中正确的是( )
A.磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的 B.电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C.磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D.磁场和电场是同一种物质
解析:磁体的周www.围存在磁场,电流的周围也存在磁场。磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都有相互作用的磁场力,都是通过磁场作用的。答案: A
规律总结:(1)磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的作用都是通过磁场产生的。(2)磁场力是非接触力
四.地磁场
1.地磁场:地球是一个巨大的磁体,地球本身在地面附近空间产生的磁场。
⑴地球的周围存在着磁场.地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,极性和地理极性相反,如图3,其间有一个交角.这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的。⑵宇宙中许多天体都有磁场。
2.地磁两极与地理两极的关系:地磁场南极在地理 极附近,地磁北极在地理 极附近。
3.磁偏角:由于指南针所指的南北(磁场的南北极)与地理上的南北极并不完全一致,两者之间存在着偏角,即磁偏角。磁偏角最早是由 发现的。
3.地磁场的主要特点:地球周围存在着磁场,地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近,磁感线分布如图3—1—1所示。(2)地磁场B的水平分量(Bx) 总是从地球南极指向地球北 极,而竖直分量By,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,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北。
思考:指南针是我国古代四大发明之一,现在你知道指南针为什么指南吗?
例4.关于地磁场,下列叙述正确的是( )
A.地球的地磁两极和地理两极重合 B.我们用指南针确定方向,指南针指南的一极是指南针的北极
C.地磁的北极与地理的南极重合 D.地磁的北极在地理的南极附近
解析:地球是一个大磁体,其地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近,并不重合,指南针指南的一极应是磁针的南极。答案: D
第二次作业
1.判断一段导线中是否有直流电流通过,手边若有几组器材,其中最为可用的是 ( A )
A.被磁化的缝衣针及细棉线 B.带电的小纸球及细棉线 C.小灯泡及导线 D.蹄形磁铁及细棉线
2.下列关于磁场的说法中,正确的是 ( ABCD )
A.磁场跟电场一样,是一种物质 B.磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场
C.指南针指南说明地球周围有磁场 D.磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的
3.下列关于磁场的说法中正确的是( A )
A.磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质 B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C.磁极与磁极之间是直接发生作用的 D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
4.下列说法正确的是( ACD)
A.地球磁场的北极与地理南极不完全重合 B.将条形磁铁从中间断开,一段是N极,另一段是S极
C.改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调 D.磁场是客观存在的一种物质
5.下列说法中正确的是( AD )
A.磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极
B.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的
C.地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的
D.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量
6.如图3-1-3所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘。A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片、质量为m,当电磁铁A通电,铁片被吸引上升的过程中,悬挂C的轻绳上拉力的大小为 ( D )
A.F=Mg B.Mg(M+m)g
解析:铁片被吸引上升的过程中,电磁铁A对铁片的吸引力要大于铁片的重力,所以悬挂C的轻绳上拉力的大小大于(M+m)g
地理北极与地磁南极
地理南极与地磁北极
PAGE
- 3 -一.磁现象
1.磁性: 的性质叫做磁性(不能吸引铜、铝等金属物质)。 和 都具有磁性。
2.磁极: 叫做磁极。一般磁体 磁性最弱 磁性最强。
悬吊着的小磁针, 时指南的磁极叫 (S极);指北的磁极叫做 (N极)。
3.磁极间的相互作用规律: (不接触也有作用)。
思考:将一个物体从中间分成两部分后,是不是每一部分只有一个磁极呢?
4.指南针:(1)古代用 制成“司南”指示方向,在高温或震动情况下易消磁,故受到局限。(2)北宋时期,发明了指南针(罗盘针)。
例1.电磁铁用软铁做铁芯,这是因为软铁( )
A.能保持磁性 B.可能被其他磁体吸引 C.去磁迅速 D.能导电
二.电流的磁效应
1.电流磁效应发现前的背景:(1)随着人们对摩擦生热及热机做功等现象认识的深入,自然界各种运动形式之间存在着 的思想,在哲学界和科学界逐渐形成。(2)当时人们见到的力都是 的方向,即都是所谓的“纵向力”。
2.电流表磁效应的发现:(1)电流对小磁针的作用: 年,丹麦物理学家 发现,导线通电后,其 或 与导线 的小磁针发生偏转。(2)磁铁对通电导线的作用:磁铁会对 产生力的作用,使导体 。(3)通电导体之间的作用:相互平行且距离较近的两条导体,当导体中通以 的电流时相互吸引,通以方向相反的电流时 。
3.重要意义:电流的磁效应的发现,首次揭示了 之间的联系,揭开人类对电磁现象研究的新纪元。
思考:在发现电流的磁效应之前,人们已经了解到电现象与磁现象有哪些相似之处?
例2. 在做“奥斯特实验”时,下列操作中现象最明显的是( )
A.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上 B.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的正下方
C.电流沿南北方向放置放置在磁针的正上方 D.电流沿东西方向放置放置在磁针的正上方
第一次作业
1.如图所示,把一条导线平行放在磁针的上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转,发现这个实验现象的物理学家是( )
A.奥斯特 B.安培 C.伽利略 D.牛顿
2.实验表明,磁体能吸引一元硬币,对这种现象解释正确的是( )
A.硬币一定是铁做的,因为磁体能吸引铁 B.硬币一定是铝做的,因为磁体能吸引铝
C.磁体的磁性越强,能吸引的物质种类越多 D.硬币含有磁性材料,磁化后能被吸引
3.某同学做奥斯特实验时,把小磁针放在水平的通电直导线的下方,当通电后发现小磁针不动,稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动,由此可知,通电直导线产生的磁场方向是( )
A.自东向西 B.自南向北 C.自西向东 D.自北向南
4.奥斯特实验说明了( )
A.磁场的存在 B.磁场具有方向性 C.通电导线周围存在磁场 D.磁体间有相互作用
三.磁场
1.电流、磁体间的相互作用:(1) 与 间存在相互作用;(2)通电导线对磁体有 ,磁体对通电导线也有 ;(3) 与 之间也有 。
2.磁场(1)定义:磁体与磁体之间,磁体与通电导线之间,以及通电导线与通电导线之间的相互作用,是通过 发生的, 是磁体或 周围一种看不见、摸不着的特殊物质。(2)磁场的基本性质是对放入其中的 或 产生力的作用。(3)产生:① ② 。(4)对磁场的全面理解:① ②
③ ④ ⑤
思考:“磁场是人们假想出来的,实际上并不存在。”这种说法对吗?
例3. 以下说法中正确的是( )
A.磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的 B.电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C.磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的 D.磁场和电场是同一种物质
四.地磁场
1.地磁场:地球是一个巨大的磁体,地球本身在地面附近空间产生的磁场。宇宙中许多天体都有磁场。
2.地磁两极与地理两极的关系:地磁场南极在地理 极附近,地磁北极在地理 极附近。
3.磁偏角:由于指南针所指的南北(磁场的南北极)与地理上的南北极并不完全一致,两者之间存在着偏角,即磁偏角。磁偏角最早是由 发现的。
4.地磁场的主要特点:地球周围存在着磁场,地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近,磁感线分布如图3—1—1所示。(2)地磁场B的水平分量(Bx) 总是从地球南极指向地球北极,而竖直分量By,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,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北。
思考:指南针是我国古代四大发明之一,现在你知道指南针为什么指南吗?
例4.关于地磁场,下列叙述正确的是( )
A.地球的地磁两极和地理两极重合 B.我们用指南针确定方向,指南针指南的一极是指南针的北极
C.地磁的北极与地理的南极重合 D.地磁的北极在地理的南极附近
第二次作业
1.判断一段导线中是否有直流电流通过,手边若有几组器材,其中最为可用的是 ( )
A.被磁化的缝衣针及细棉线 B.带电的小纸球及细棉线 C.小灯泡及导线 D.蹄形磁铁及细棉线
2.下列关于磁场的说法中,正确的是 ( )
A.磁场跟电场一样,是一种物质 B.磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场
C.指南针指南说明地球周围有磁场 D.磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的
3.下列关于磁场的说法中正确的是( )
A.磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质 B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C.磁极与磁极之间是直接发生作用的 D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
4.下列说法正确的是( )
A.地球磁场的北极与地理南极不完全重合 B.将条形磁铁从中间断开,一段是N极,另一段是S极
C.改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调 D.磁场是客观存在的一种物质
5.如图3-1-3所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘。A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片、质量为m,当电磁铁A通电,铁片被吸引上升的过程中,悬挂C的轻绳上拉力的大小为 ( )
A.F=Mg B.Mg(M+m)g
PAGE
- 1 -班级: 姓名: 学号:
3.3 几种常见的磁场
一、磁感线
1.定义:在磁场中画出的用来形象描述磁场的强弱和方向的有向曲线。疏密程度表示磁场的强弱,曲线上某点的切线方向表示该点磁场方向。
2.特点:(1)磁体外部磁感线从 指向 , 从S极指向 N极;(2)磁感线密集处磁场 , 处磁场弱;(3)磁感线上某点的切线方向就是小磁针在该点 受力的方向(磁场方向);(4)磁感线是不中断的闭合曲线;(5)任意两条磁感线不相交。
3.注意:(1)磁感线是假想曲线,实际上并不存在;(2)画磁感线时要注意其对称性,有时用“×”表示磁场方向垂直纸面向里,用“· ”表示磁场方向垂直纸面向外;(3)磁感线切线方向是唯一的;(4)没有磁感线的地方并不代表那里磁场不存在。
4.电场线与磁感线的比较
比较项目 电场线 磁感线
相 似 点 意义 形象描述场而引入的假想线,实际不存在
疏密 场的强弱
切线方向 场的方向
相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交)
不同点 (非闭合曲线)起始于正电荷,终止于负电荷 闭合曲线
(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点:矢量性——线的切线,强弱—线的疏密,方向的唯一性—空间任一点场线不相交。
(2)从两种场线的区别理解两种场的区别:电场线——电荷有正负——电场线有始终;磁感线——N、S极不可分离——磁感线闭合。
例1.关于磁感线,下列说法正确的是( )
A.磁感线是真实存在的 B.有磁感线的地方有磁场,没有磁感线的地方没有磁场
C.磁感线是非闭合曲线 D.磁感线密集的地方磁场强度,磁感线稀疏的地方磁场弱
二、几种常见的磁场
1.铁磁的磁场(条形磁体和蹄形磁体及同、异名磁极间的磁感线分布情况)
2.电流的磁场(安培右手定则)
(1)直线电流的磁场
安培定则:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是________环绕的方向。
特点:直流电流的磁场无磁极,距导线越远,磁场越弱;距导线越近,磁场越强。
(2)环形电流的磁场
安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
特点:环形电流的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,环形电流的两侧是N极和S极,离环心越远磁场越弱,中轴线上的磁感线和环形导线面垂直。
(3)通电螺线管的磁场
安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲的四指与通电螺线管的电流方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线方向。
特点:在通电螺线管内部集中了全部的磁感线,而同样数目的磁感线大量散布在外部空间,因此螺线管内部的磁场比外部的要强,管内可近似认为是匀强磁场,管外为非匀强磁场。
思考:通电螺线管相当于一个条形磁铁,一端是N极,另一端是S极,把一个小磁针放入螺线管内部,小磁针的N极指向螺线管的哪端呢?
例2. 如图右上图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时磁针的S极向纸内偏转。这束带电粒子束可能是( )
A.向右飞行的正离子 B.向左飞行的正离子 C.向右飞行的负离子 D.向左飞行的负离子
解析:小磁针N极指向是磁针所在处磁场的方向,用安培定则判断带电粒子束形成的电流方向向左,再判断带电粒子束所带电荷的电性及流向(正离子流向就是电流方向,负离子流向与电流方向相反)。答案为B、C。
(
N S
)例3.如右所示,在通电线圈右侧小磁针静止时N极指向线圈,试画出线圈的绕法。
解析:要确定线圈的绕法,要先确定线圈通电后的极性。根据异名磁极相吸,线圈右端为S极,再由安培定则可判断线圈中的电流方向从外侧向上,从里侧向下(可先画出一圈,然后重复)
规律总结:应用安培定则判断各种电流产生的磁场方向时要注意:四指和大拇指所代表的是哪一个物理量,通电直导线和通电螺线管是不一样的。
第四次作业
1.关于磁感线,下列说法中正确的是( )
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交
解析:磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向,曲线疏密表示磁场强弱,所以C正确,A不正确.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B、D不正确.
2.关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是( )
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种客观存在的特殊物质
B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向,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
C.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止的
D.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的
解析:磁感线是为了形象描述磁场而假设的一簇有方向的闭合的曲线,实际上并不存在,所以C、D不正确;磁场是客观存在的特殊物质,所以A正确;磁感线上每一点切线方向表示该点磁场方向,磁感线疏密表示该点磁场的强弱,小磁针静止时北极指向、北极受力方向均为磁场方向,所以B正确.
3.试在图中,由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向。
4.请画出如图所示各图中相应的磁感线分布。
4.如图所示,螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远,当开关闭合后关于小磁针N极(黑色的一端)的指向错误的是( )
A.小磁针a的N极指向正确 B.小磁针b的N极指向正确
C.小磁针c的N极指向正确 D.小磁针d的N极指向正确
解析:小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向,即磁感线的切线方向.根据安培定则,蹄形铁芯被磁化后右端为N极,左端为S极,小磁针c指向正确;通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似,内部磁场向左,外部磁场向右,所以小磁针b指向正确,小磁针a指向错误;环形电流形成的磁场左侧应为S极,故d的指向正确.在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”,在判定直线电流的磁场方向时,大拇指指“原因”——电流方向,四指指“结果”——磁场绕向;在判定环形电流磁场方向时,四指指“原因”——电流绕向,大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向.
5.磁场中某区域的磁感线如右图所示,则( )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 D.a处没有磁感线,所以磁感应强度为零
6.如右图所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近,磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将( )
A.转动同时靠近磁铁 B.转动同时离开磁铁 C.不转动,只靠近磁铁 D.不转动,只离开磁
4班级: 姓名: 学号:
3.3 几种常见的磁场
一、磁感线
1.定义:在磁场中画出的用来形象描述磁场的 和 的有向曲线。疏密程度表示磁场的 ,曲线上某点的 向表示该点磁场方向。
2.特点:(1)磁体外部磁感线从 指向 , 从S极指向 N极;(2)磁感线密集处磁场 , 处磁场弱;(3)磁感线上某点的切线方向就是小磁针在该点 受力的方向(磁场方向);(4)磁感线是 的闭合曲线;(5)任意两条磁感线 。(为什么?)
3.注意:(1)磁感线是假想曲线,实际上并不存在;(2)画磁感线时要注意其对称性,有时用“×”表示磁场方向垂直纸面向 ,用“· ”表示磁场方向垂直纸面向 ;(3)磁感线切线方向是唯一的;(4)没有磁感线的地方并不代表那里磁场不存在。
4.电场线与磁感线的比较
比较项目 电场线 磁感线
相 似 点 意义 形象描述场而引入的假想线,实际不存在
疏密 场的强弱
切线方向 场的方向
相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交)
不同点 (非闭合曲线)起始于正电荷,终止于负电荷 闭合曲线
(1)从电场、磁场的概念理解相似点:矢量性—线的切线,强弱—线的疏密,方向的唯一性—空间任一点场线不相交。
(2)从两种场线的区别理解:电场线—电荷有正负—电场线有始终;磁感线—N、S极不可分离—磁感线闭合。
例1.关于磁感线,下列说法正确的是( )
A.磁感线是真实存在的 B.有磁感线的地方有磁场,没有磁感线的地方没有磁场
C.磁感线是非闭合曲线 D.磁感线密集的地方磁场强度,磁感线稀疏的地方磁场弱
二、几种常见的磁场
1.铁磁的磁场(条形磁体和蹄形磁体及同、异名磁极间的磁感线分布情况)
2.电流的磁场(安培右手定则)
(1)直线电流的磁场:①安培定则:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向 ,弯曲的四指所指的方向就是______环绕的方向。②特点:直流电流的磁场无 ,距导线越远,磁场越 ;距导线越 ,磁场越强。
(2)环形电流的磁场:①安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向 ,伸直的 所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。②特点:环形电流的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,环形电流的两侧是N极和S极,离环心越远磁场越 ,中轴线上的磁感线和环形导线面 。
(3)通电螺线管的磁场:①安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲的四指与通电螺线管的 方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部的 方向。②特点:在通电螺线管内部集中了全部的磁感线,而同样数目的磁感线大量散布在外部空间,因此螺线管内部的磁场比外部的要 ,管内可近似认为是匀强磁场,管外为非匀强磁场。
例2.如图右上图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时磁针的S极向纸内偏转。这束带电粒子束可能是( )
A.向右飞行的正离子 B.向左飞行的正离子 C.向右飞行的负离子 D.向左飞行的负离子
例3.如右所示,在通电线圈右侧小磁针静止时N极指向线圈,试画出线圈的绕法。
第四次作业
1.关于磁感线,下列说法中正确的是( )
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交
2.关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是( )
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种客观存在的特殊物质
B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向,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
C.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止的
D.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的
3.试在图中,由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向。
4.请画出如图所示各图中相应的磁感线分布。
5.如图所示,螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远,当开关闭合后关于小磁针N极(黑色的一端)的指向错误的是( )
A.小磁针a的N极指向正确 B.小磁针b的N极指向正确
C.小磁针c的N极指向正确 D.小磁针d的N极指向正确
6.磁场中某区域的磁感线如左下图所示,则( )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 D.a处没有磁感线,所以磁感应强度为零
7.如右下图所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近,磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将( )
A.转动同时靠近磁铁 B.转动同时离开磁铁 C.不转动,只靠近磁铁 D.不转动,只离开磁
1