课件16张PPT。章 末 整 合网络建构磁场磁场的产生
磁场的描述与应用
磁场的描述与应用
专题讲座关于各种磁感线的形状和分布的问题判断空间磁场分布情况是解决许多问题的前提,所以我们应该掌握判断磁体和电流周围磁场强弱和方向的方法.
1.磁体周围磁场:熟记条形磁铁,U形磁铁周围及内部磁感线分布情况.
2.电流周围的磁场:掌握利用安培定则判断磁场分布的方法,注意直线电流与环形电流和通电螺线管应用安培定则的差异.即直线电流要求大拇指指向电流方向,而环形电流与通电螺线管要求四指指向电流方向.结果是直线电流中四指指向磁场方向,环形电流和螺线管中大拇指指向螺线管内部磁场方向.
3．要学会看各种实物视图．例如截面图，俯(仰)视图，侧视图，立体图等等．注意培养空间想象能力．
【例1】 如图5－1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，错误的说法是 ( )
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
图5－1解题关键：熟练掌握环形电流、通电螺线管内部和周围磁感线的分布特点，明确小磁针静止时N极指向与磁感线方向一致．
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．
答案：A
关于磁通量的计算问题磁通量，形象地讲就是通过某一平面的磁感线的条数．
1．磁通量是标量，不是矢量．但磁通量有正、负，其正、负并不表示方向，而是表示磁感线的贯穿方向，这一点应该特别注意．以手平面为例，如果规定磁感线从手心穿向手背的磁通量为正，那么从手背穿向手心的磁通量则为负．其正、负含义仅此而已．
2．定义式Φ＝BS中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积，如果平面与磁场方向不垂直，取垂直磁场方向上的投影面积，即为有效面积．
【例2】 如图5－2所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，当有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30°和60°图5－2时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
易错分析对磁通量的概念理解错误【例】 如图5－3所示，B1垂直向里，B2垂直向外，且B1>B2，若图中线圈面积为S，求穿过线圈的磁通量是多少？
图5－3易错剖析：对磁感线沿相反方向同时穿过同一平面时，错误的认为磁通量等于两磁场分别引起的磁通量之和．
?即：Φ＝B1S＋B2S.
解析：若规定向里穿过线圈的磁通量为正，则向外穿过线圈的磁通量应为负．所以穿过线圈的磁通量为Φ＝(B1－B2)S.
答案：(B1－B2)S
纠错心得：当磁感线沿相反方向同时穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则磁通量等于正向和反向磁通量的代数和，即Φ＝Φ1－Φ2.
第5章 磁场
第1节 磁场
基础巩固
1．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
解析：磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，虽然它看不见、摸不着，但它是一种客观存在，所有磁现象都是通过磁场这种物质而发生作用的，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
2．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，则 ( )
A．A、B一定互相吸引
B．A、B一定互相排斥
C．A、B间有可能无磁场力作用
D．A、B可能互相吸引，也可能互相排斥
答案：D
3．下列物体中，周围一定不存在磁场的有 ( )
A．地球 B．通电直导线
C．磁铁附近的铁棒 D．静止的带电金属球
解析：地球和通电直导线周围都存在磁场．铁棒放在磁铁附近会被磁化，磁化后的铁棒周围也有磁场，静止的带电小球，由于其中的电荷不定向运动，所以其周围不存在磁场，故选D.
答案：D
4．关于地磁场，下列说法中正确的是 ( )
A．地磁两极跟地理两极完全重合
B．世界上第一个论述磁偏角的科学家是我国的张衡
C．地球的地磁北极与地理南极重合
D．地球的地磁北极在地理南极附近
解析：地磁场的两极与地理两极并不重合，而且地磁场的两极在缓慢移动，A错．地球的地磁北极在地理南极附近，而不是重合，D对C错．我国的沈括是世界上第一个论述磁偏角的人．B错．
答案：D
知能提升
5．关于磁场，下列说法正确的是 ( )
A．其基本性质是对处于其中的磁体和电荷有力的作用
B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D．磁场的存在是人们为研究问题而假设的，想其有则有，想其无则无
解析：磁场是客观存在的，C对，B、D错；磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流、运动的电荷有力的作用，A错．
答案：C
6．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是用磁性材料制成的．棋子不会掉落是因为 ( )
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力
答案：B
7．目前许多国家都在研制磁悬浮列车，我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁，现有下列说法：①磁悬浮列车利用了磁极间的相互作用；②磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥；③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦；④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦．正确的组合是 ( )
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
解析：磁悬浮列车利用磁极间的相互作用的特性而与铁轨分离，这样它在前进过程中不再受到与铁轨之间的摩擦阻力，而只会受到空气的阻力．故A正确．
答案：A
8．如图5－1－3所示是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器．当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管，你能说出这种仪器的原理吗？如果小孩不慎吞下的是易拉罐环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？
解析：回形针可以用这种仪器取出来．当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，仪器内的活动永久磁铁向前接触金属物品，能将铁制物品吸引．回形针是铁的，而易拉罐环一般是铝制品不能被吸引，所以回形针可以用这种仪器取出来．
答案：见解析
课件27张PPT。第1节 磁 场温故知新1．我们已知道电荷间的相互作用力是通过________来实现的，同样，磁极间的相互作用力是通过________来实现的．同名磁极之间相互_____，异名磁极之间相互________．
答案：电场 磁场 排斥 吸引
2．初中我们学过奥斯特实验．即1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转．该实验揭示了电流具有______效应．
答案：磁
精彩回眸一、磁现象
1．磁性、磁体、磁极
新知梳理磁性最强2.同名磁极相互____，异名磁极相互____．
3．对于磁现象的应用，____________是我国古代四大发明之一．
?
排斥吸引指南针(司南)二、电流的磁效应
1．奥斯特实验发现了________________，首次揭示了______的联系．
2．将导线沿____方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．
三、磁场
1．磁体、通电导体周围都存在着磁场．
2．磁体与____之间，磁体与_________之间，通电导体与_________之间的相互作用，都是通过__ __发生作用的．磁场是物质存在的一种特殊形式．
电流的磁效应现象电和磁南北通电导体磁体通电导体磁场四、地磁场
1．地球本身是一个磁体，N极位于________附近，S极位于________附近．地磁场很弱，自由转动的小磁针能显示出地磁的作用，这是指南针的原理．
2．磁偏角：______的指向与正南方向之间的夹角，如图5－1－1所示．
3．太阳、月亮、其他行星等许
多天体都有磁场．
图5－1－1地理南极地理北极地磁场合作探究磁现象、磁场
1．磁现象
(1)磁性：物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性．
(2)磁体：具有磁性的物体叫磁体．天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体．
(3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫做磁极．温馨提示：(1)任何磁体都有两个磁极，一个叫南极(又称S极)，另一个叫北极(又称N极)．例如：悬吊着的小磁针，静止时指南的磁极是南极(S极)，指北的磁极是北极(N极)．
(2)同名磁极相斥，异名磁极相吸．
?
磁场虽看不见、摸不着，但客观存在.2．磁场
(1)磁场的定义:磁体或电流周围存在一种特殊物质,能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用,这种特殊的物质叫磁场.
(2)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流或运动电荷产生力的作用．
(3)磁场的产生：①永磁体周围存在磁场；②电流周围存在磁场——电流的磁效应．
温馨提示：电流的周围也存在“磁场”，因此电流和磁体、电流和电流之间都可以通过“磁场”发生相互作用．因此磁铁会对通电导线产生力的作用，使导体棒运动．
1．下列说法中正确的是 ( )
A．只有磁铁周围才有磁场
B．电荷的周围一定有电场和磁场
C．永久磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场
D．电流能产生磁场说明电和磁是有联系的
解析：磁铁和电流周围都有磁场且性质相同，而电流是电荷定向移动形成的．所以，运动电荷周围既有电场又有磁场，静止电荷周围只有电场，A、B、C不对，电流产生磁场就是电和磁有关的证明，所以D对．
答案：D
地球的磁场1．地磁场
地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁场的南极在地球北极附近，地磁场的北极在地球南极附近，如图5－1－2所示．
图5－1－22．磁偏角
地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个夹角，叫磁偏角．
温馨提示：(1)地磁体周围的磁场分布：与条形磁铁周围的磁场分布情况相似，两极磁性最强，中间磁性最弱．
(2)放在地球周围的指南针静止时能够指南北，就是受到了地磁场作用的结果．
(3)地球上不同点的磁偏角的数值是不同的，而且磁偏角随地球磁极缓慢移动而缓慢变化．
2．关于宇宙中天体的磁场，下列说法正确的是 ( )
A．宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场
B．宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场
C．用指南针可以在任何一个天体上判别方向
D．用指南针只能在类似于地球磁场的天体上判别方向
解析：不但地球有磁场，宇宙中的许多天体也有磁场，但有些星球的磁场不是全球性的，指南针只能在有全球性磁场的星球上判别方向，否则指南针就不能工作．
答案：AD典例精析对磁场的理解【例1】 以下说法正确的是 ( )
A．磁极与磁极之间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流的相互作用是通过电场而实现的
C．磁极与电流之间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的
D．磁场与电场属于同一种物质
思路点拨：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过磁场而发生作用的．
解析：磁场的最基本的性质是对放入其中的磁极和电流产生力的作用．即磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间，都是通过磁场产生的相互作用．故A项正确，B、C错误．磁场和电场都是物质，但两种物质的特点不同，故D项错误．答案为A.
答案：A
反思领悟：认识磁场首先要知道磁场是一种客观存在的物质，其次要掌握磁场的性质以及磁现象的相互作用途径．
磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用，以下哪个示意图正确 ( )
解析：各种磁作用都是通过磁场实现，电荷间的作用是通过电场实现，故选项A、B、D正确，C错误．
答案：ABD
地球磁场的应用【例2】 磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都会有磁性．地球就是一个巨大的磁体，其表面的磁性很强，甚至在一些生物体内也会含有微量强磁性物质，如Fe3O4，鸽子正是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的．若在鸽子身上缚一块永久磁铁，且其附近的磁场比地磁场强，则 ( )
A．鸽子仍能辨别方向
B．鸽子更容易辨别方向
C．鸽子会迷失方向
D．不能确定鸽子是否会迷失方向
思路点拨：鸽子辨别方向是靠地磁场，若周围的磁场发生变化则鸽子辨别方向本领就会消失．
解析：鸽子“认家”的本领是通过体内磁性与外部地磁场的相互作用来辨别方向的．若鸽子身上缚上一块磁铁后，由于磁铁的磁场和地磁场共同与鸽子体内磁性发生相互作用，因而不能正确地区分地磁场的作用，也就不能辨别正确的方向．答案为C.
答案：C
反思领悟：地球周围存在磁场，知道这种场的分布情况，就能明白许多生活中磁现象的应用原理，宇宙中的许多天体也有磁场，利用这点对我们研究宇宙有很大帮助．
一块没有标明南北极的小磁针，你能想办法判断它的磁极吗？
(1)A同学用一个已知磁性的小磁针，立刻得出了结果，你知道他是怎样得出的吗？
(2)B同学设计了这样一个方案，他将小磁针固定在小塑料盘中，然后放在水中．他的结论也是正确的，你能说出他利用了什么原理吗？
解析：(1)A同学利用了磁体的磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．若与已知磁极的小磁针的N极相吸引的，一定是未知小磁针的S极，若与已知磁极的小磁针的S极相吸引的，一定是未知小磁针的N极．
(2)B同学利用了地磁场的影响，地理的南极为地磁的北极，地理的北极为地磁的南极．小磁针指地理南极的一端一定是小磁针的S极，指地理北极的一端一定是小磁针的N极．
答案：见解析
奥斯特实验
1．实验时，通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动．
2．由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围产生了磁场，即电流周围产生磁场，也就是电流的磁效应．
创新拓展【例3】 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在磁针的正上方
D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方解析：考虑地磁场的作用，放置通电导线一定要南北方向，开始时和磁针平行．把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向，所以选项C正确．
答案：C
知能检测第2节 用磁感线描述磁场
基础巩固
1．关于磁场、磁感线，下列说法中正确的是 ( )
A．磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的
B．在磁铁周围撒些铁屑，铁屑的排布就是磁感线
C．磁场中任意两条磁感线均不相交
D．磁感线类似电场线，总是从磁体的N极发出，终止于S极
答案：C
2．在图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向．其对应正确的是 ( )
解析：由安培定则判断C、D正确．又因小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同．所以A正确，B错误．
答案：ACD
3．一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，如图5－2－5所示，则这束带电粒子可能是 ( )
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
解析：小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向．题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外．由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动，因此B、C正确．
答案：BC
4．关于通有稳恒电流的长而直的螺线管，下列说法中正确的是 ( )
A．通电螺线管内部的磁场强弱处处相同
B．通电螺线管磁感线的分布都是从N极指向S极
C．放在通电螺线管内部的小磁针静止时，N极指向通电螺线管的N极
D．放在通电螺线管内部的小磁针静止时，N极指向通电螺线管的S极
解析：通电螺线管产生的磁场类似于条形磁铁的磁场，内部磁场强弱处处相同．A对．通电螺线管外部磁感线从N极指向S极，内部磁感线从S极指向N极．B错．放在通电螺线管内部的小磁针静止时，N极受力方向为磁场的方向，即N极指向通电螺线管的N极，C对D错．
答案：AC
知能提升
5．如图5－2－6所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于北、南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中正确的是 ( )
A．带同种电荷 B．带异种电荷
C．B带正电 D．A带正电
解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场．由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的．故可知A带正电，B带负电．所以D选项正确．
答案：BD
6．铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图5－2－7所示，则铁环中心O处的磁场方向为 ( )
A．向下
B．向上
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
解析：将通电导线视为两部分，即看做两个左右对称放置的通电螺线管．由安培定则分别得到螺线管的磁场上端均为N极，下端为S极．O处在螺线管的外部磁感线均为向下，故O处磁场向下．选A.
答案：A
7.如图5－2－8所示，当给圆环中通电时，与其共面且在正下方的小磁针S极转向读者，则圆环中的电流方向是________(选填“顺时针”或“逆时针”)，圆环中小磁针的________极转向读者．
解析：小磁针N极的受力方向为其所在处的磁场方向．圆环正下方的小磁针S极转向读者．可知所在处的磁场方向垂直纸面向里．由安培定则判定圆环中的电流方向是逆时针，并且圆环内的磁场方向向外，所以圆环中小磁针的N极转向读者．
答案：逆时针 N
8．欲使如图5－2－9所示的两个螺线管通电后相互吸引，并将两个螺线管连在同一个电源上，能有几种连法？如何连接？
图5－2－9
解析：无论如何连接，两螺线管靠近端必须是异名磁极．为此，可先确定一个螺线管的极性后，再确定另一个螺线管的连接方式．
分析：(1)若e－a相接，则f－b，此时甲右端为N极，则乙左端必须为S极，应有e－d，f－c.即：e－a－d，c－b－f.
(2)若e－b相接，则f－a，此时甲右端为S极，则乙左端必为N极，应有 e－c，f－d.即：f－a－d，c－b－e.
答案：见解析
课件30张PPT。第2节 用磁感线描述磁场温故知新1．电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的________表示该点的________．
答案：切线方向 电场强度方向
2．磁场中每一点磁场的方向就是小磁针静止时N极________或者说小磁针N极受力的方向．
答案：所指的方向
精彩回眸一、磁感线
1．定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的____方向都跟该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线．
2．特征
(1)磁感线在磁体的外部是从北极(N极)出来进入南极(S极)，在磁体的内部则是由____通向____，形成一条闭合曲线．
(2)磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场__．
(3)某点磁感线的________为该点的磁场方向．
新知梳理切线南极北极弱切线方向二、几种常见的磁场
电流的磁场可以用安培定则来判定
1．用安培定则判定直线电流的磁场方向：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_________________．
2．用安培定则判定环形电流的磁场方向：右手弯曲的四指表示环形电流的方向，则伸直的拇指所指的方向是环形导线中心轴线处的___________．
3．用安培定则判定通电螺线管内部的磁场方向：右手握住螺线管，让弯曲的四指的方向与电流方向一致，____所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向．
磁感线的环绕方向磁感线方向拇指合作探究电场线与磁感线有哪些异同？
温馨提示：(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
1．下列关于电场线和磁感线的说法正确的是 ( )
A．二者均为假想的线，实际上并不存在
B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的
C．任意两条磁感线不相交，电场线也是
D．磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的解析：两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N极指向S极，内部由S极指向N极，故磁感线是闭合的曲线．而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对．故正确答案为ACD.
答案：ACD
常见的电流的磁场
电流的磁场通常研究的是直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场，判断它们的磁场，都可用安培定则来判断，该定则也叫右手螺旋定则，各种电流的磁场分布及磁感线方向的判断如下：
温馨提示：(1)直线电流的磁场强弱与距离导线的远近有关，距导线越远处，磁场越弱．
(2)环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场，其两侧分别是N极和S极．
(3)由于磁感线均为闭合曲线，所以环内、外磁感线条数相等，故环内磁场强，环外磁场弱．
(4)通电螺线管的磁场分布：外部与条形磁铁外部的磁场分布情况相同，两端分别为N极和S极．管内(边缘除外)是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极．
2. 如图5－2－1表示一个通电螺线管的纵截面，ABCDE在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向，当螺线管通入电流时，5个小磁针怎样转动？
图5－2－1答案：A、C处小磁针N极向右转 B、D、E处小磁针N极向左转
典例精析对磁感线概念的理解【例1】 关于磁感线，下列说法中正确的是 ( )
A．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
B．两条磁感线的空隙处不存在磁场
C．不同磁场形成的磁感线可以相交
D．磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线
解析：逐项分析如下：
答案：A
反思领悟：磁场是一种客观存在的物质，准确掌握磁感线的物理意义、描述方法和磁感线的特点是理解磁感线概念的关键．
关于磁场和磁感线，下列说法正确的是 ( )
A．将小磁针放在某一空间中，若小磁针不转动，说明此时小磁针一定不在磁场中
B．磁感线的方向是从北极指向南极
C．磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱
D．磁感线是看不见的，但它是真实存在于磁体周围的一种特殊物质
解析：本题是对磁场和磁感线概念的考查．要明确的是磁场是磁体或电流周围实实在在存在的一种特殊物质，而磁感线是为了形象描述磁场的强弱和方向而在磁场中人为画出的一些曲线，实际并不存在．
在选项A中要明确两点：一是磁场的性质是对放入其中的磁体有力的作用；二是磁场的方向与该点小磁针静止时N极指向(即N极受力方向)相同．如果把某一小磁针放入磁场中，并且恰好小磁针的N极指向与该点的磁场方向一致，则小磁针不会转动，因此A选项不正确．在B选项中，应明确磁体外部空间的磁感线是从北极指向南极，而在磁体内部的磁感线则是从南极指向北极的，因此B选项也不正确．磁体周围空间的磁场是不均匀分布的一种特殊物质，既看不见也触摸不到，但是我们可以用假想的磁感线来描述磁场，磁感线的密疏反映了磁场的强弱，因此C选项正确，而D选项不正确．
答案：C
安培定则的应用【例2】 如图5－2－2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
图5－2－2思路点拨：应注意小磁针所在处磁场的方向，小磁针的N极总指向磁场的方向．
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，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，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，C项错．
答案：BD
反思领悟：“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于两个磁体互为外部时磁极间的相互作用．若小磁针在磁场中静止时，N极所指的方向就是磁感线的切线方向，这是普遍适用的．
如图5－2－3所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时 ( )
A．小磁针N极向里转
B．小磁针N极向外转
C．小磁针在纸面内向左摆动
D．小磁针在纸面内向右摆动
图5－2－3解析：由安培定则可判断小磁针所在处电流的磁场向里，而小磁针N极的受力方向与磁场方向相同，故小磁针N极向里转，S极向外转，故选A.
答案：A
等效分析法
环形电流可等效为条形磁铁，条形磁铁也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁．
创新拓展【例3】 南极考察队队员在地球南极附近用弹簧秤竖直悬挂一未通电螺线管，如图5－2－4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，则弹簧秤示数将减小
B．若将a端接电源正极，b端接电源负图5－2－4极，则弹簧秤示数将增大
C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧秤示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧秤示数均不变
思路分析：分析弹簧秤示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与地磁场之间的作用情况．
解析：一方面，可以将地球等效处理为一个大条形磁铁，地理南极附近相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如右图所示．另一方面，可利用安培定则确定通电螺线管在其周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理可判定螺线管与地球之间的作用情况．正确选项为A、C.
答案：AC
知能检测第3、4节 磁感应强度 磁通量 磁与现代科技
基础巩固
1．如图5－3、4－8所示为一通电螺线管，a、b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁感应强度最大处为 ( )
A．a处 B．b处
C．c处 D．无法判断
解析：螺线管内部的磁感线条数与螺线管外部的磁感线条数相同，由于螺线管内部横截面积小．所以内部磁感线最密，磁感线密的地方磁感应强度大，故选A.
答案：A
2．与磁场中某点的磁感应强度的方向相同的是 ( )
A．该点的磁场方向
B．通过该点的磁感线的切线方向
C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向
D．放在该点的小磁针静止时S极所指的方向
解析：磁场的方向就是磁感应强度的方向．A对．在磁感线上，任意一点的切线方向跟该点的磁感应强度方向相同，B对．物理学中规定，磁感应强度的方向与放在该点的小磁针静止时N极所指的方向相同，故C对，D错．
答案：ABC
3．如图5－3、4－9所示，电流从A点分两路通过对称的环形支路汇合于B点，在环形支路的圆心O处的磁感应强度 ( )
A．垂直于环形支路所在平面，且指向“纸外”
B．垂直于环形支路所在平面，且指向“纸内”
C．大小为零
D．在环形支路所在平面内，指向B点
解析：由安培定则判断上边环形电流在O点处产生磁场的方向垂直纸面向里，下边环形电流在O点处产生磁场的方向垂直纸面向外，方向相反，两环形支路的电流相等，环形电流支路的圆心O与两支路间的距离相等，所以O处的磁感应强度为零．
答案：C
4．关于磁通量，下列叙述正确的是 ( )
A．穿过某一面的磁感线的条数越多，则穿过该面的磁通量越大
B．穿过两个面的磁感线的条数相等，则穿过两个面的磁通量相等
C．磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量
D．磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量
解析：穿过某一平面的磁感线条数等于穿过这一平面的磁通量，故A、B正确．B＝中，S是与B垂直的面积，故D正确，C错误．
答案：ABD
知能提升
5．如图5－3、4－10所示，两个完全相同的通电圆环A、B圆心O重合、圆面相互垂直地放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小和方向分别为 ( )
A．0 B．2 B0 向外斜上方
C.B0 向里斜下方 D．B0 向里斜上方
解析：由安培定则可知，图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是垂直纸面向里，B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是竖直向下．根据平行四边形定则可知，圆心O处磁感应强度大小为＝B0，方向为向里斜下方，故选C.
答案：C
6.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5－3、4－11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情况是 ( )
A．磁通量增大
B．磁通量减少
C．磁通量不变
D．条件不足，无法确定
解析：磁铁内部磁感线从S极到N极，方向向上，磁铁外部磁感线从N极到S极，由于圆环在Ⅱ时面积大于在Ⅰ时的面积，因此，Ⅱ中由磁铁N极到S极向下穿过圆环的磁感线条数大于Ⅰ中，而在Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁铁内部由S极到N极向上穿过圆环的磁感线的条数相同，不论圆环处在Ⅰ形状还是Ⅱ形状，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆环的磁感线条数，且Ⅱ中向下的磁感线条数增加，因此Ⅱ中总的磁通量减少，正确选项是B.
答案：B
7.如图5－3、4－12所示，平面的面积S＝0.6 m2，它与匀强磁场方向的夹角α＝30°，若该磁场磁感应强度B＝0.4 T，求通过S的磁通量Φ.
解析：通过S的磁通量
Φ＝BScos(90°－α)＝BSsin α＝0.4×0.6×sin 30° Wb
＝0.12 Wb
答案：0.12 Wb
8．三根平行的长直导线分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图5－3、4－13所示，现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则O点实际磁感应强度的大小和方向如何？
解析：根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直，如图所示，故O点处实际磁感应强度大小为B0＝＝B.
实际磁感应强度方向与斜边夹角为：θ＝arctan 2.
答案：大小为B，方向与斜边夹角为arctan 2
课件40张PPT。第3、4节 磁感应强度 磁通量
磁与现代科技
温故知新1．描述电场强弱与方向的物理量叫做_______.放入电场中某点的电荷所受的_______跟它的______的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强，用符号E表示，即E＝_______.这一定义方法叫_____法．
答案：电场强度 电场力F 电荷量q 比值定义
2．匀强电场中场强处处________，电场线互相________，间隔________．
答案：相等 平行 相同
精彩回眸一、磁感应强度的方向
小磁针静止时N极所指的方向，或者说小磁针N极的________为该点磁场的方向，也就是该点磁感应强度的方向．
二、磁感应强度
1．定义：穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度．新知梳理受力方向 2．定义式：在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il称作______．电流元垂直磁感线放入磁场时受到磁场力F与电流元Il的比值为一常量，反映磁场的性质，与放入什么样的通电导体无关，规定B＝ .
电流元3．物理意义：B是描述______的性质的物理量．
4．单位：国际单位制中是______，简称特，符号是T.
5．B是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时N极的指向或N极的____方向．
三、匀强磁场
在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．距离很近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以视为匀强磁场，通电螺线管内部的磁场也可以视为匀强磁场．
匀强磁场的磁感线是_______________________．
磁场力特斯拉受力一些间隔相同的平行直线四、磁通量
1．定义：设在磁感应强度为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．
2．公式：Φ＝___.
3．单位：国际制单位为____，简称__，符号___.
1 Wb＝1 T·m2.
4．物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数，对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就____，当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为___．
BS韦伯韦Wb越大零五、磁与现代科技
1．利用磁我们不仅可以记录____和____，还可以记录其它各种信息，如__________、________、________等．
2．磁悬浮列车有______________方式和______ ________方式两种形式．常导电磁铁吸引式是在导体底部和两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设______和_________，使导轨钢板的吸引力与车辆重力平衡；超导电磁铁相斥式是根据_____________的原理．
声音影像银行信息卡磁防盗卡磁签到卡常导电磁铁吸引超导电磁铁相斥作用板感应钢板磁铁同极相斥合作探究磁感应强度与电场强度的比较
温馨提示：磁感应强度B和电场强度E都是描述场力的性质的物理量，由场自身决定．
1．下列说法正确的是 ( )
A．通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零
B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
C．平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场为匀强磁场
D．磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零解析：磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B项正确；磁感应强度为零，放在该处的某平面无磁感线穿过，故D项正确；若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以A项错误；两平行放置的异名磁极间的磁场不一定是匀强磁场，近距离平行放置的两异名磁极间的磁场才是匀强磁场，C项错误．
答案：BD
对磁通量的理解
1．磁通量
(1)关于磁通量也可以这样定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量．
(2)若平面与磁场垂直Φ＝BS.
若平面与磁场不垂直
①Φ＝BScos α(α为S与垂直于B的平面间的夹角)
②Φ＝BSsin θ(θ为S与平面间的夹角)
由此可见，在计算磁通量时一定要注意α、θ角的位置．
(3)磁通量虽然是标量，但有正、负，若规定磁感线从某一侧穿入平面时为正值，则穿出该平面为负值．从两个相反方向穿过某一平面的磁通量可相互抵消．
2．磁通量的变化
磁通量的变化等于平面末状态的磁通量减去初状态的磁通量．磁通量的变化，一般有三种情况：
(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.
(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S.
(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS.温馨提示：(1)在匀强磁场中，磁通量Φ＝BS，S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．
(2)当平面转过180°时，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ1－Φ2|＝2BS.
2.如图5－3、4－1所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，则穿过线框平面的磁通量为多少？若使框架绕OO′转过60°，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位图5－3、4－1置转过90°，则此时穿过线框平面的磁通量为多少？
磁与现代科技
1．记录与磁
磁记录的形式虽然千差万别，但是原理却极其相似．下面以磁带(如图5－3、4－2所示)为例，认识磁记录的原理．磁带为一具有磁性敷层的合成树脂长带，用于记录声音和影像．录制图5－3、4－2时，磁带通过一块电磁铁(录制磁头)，磁头产生的磁场随声音或影像信号而改变．当磁带上的磁性颗粒通过磁头时，变化的磁场会移动磁性颗粒，于是就“写入”了一连串相关磁性变化的信息．当播放录制内容时，磁带再次通过相同的磁头，磁带上磁性颗粒的排列方式使通过磁头的电流与录制时的电流一致．如果破坏磁性粒子的排列方式，则可将所录制的内容清除掉．2．交通与磁
(1)导向磁铁
磁悬浮列车左右两边的磁铁保持列车在铁轨的中间位置，称为导向磁铁．
(2)上浮磁铁
车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力相互排斥，使车体上浮，这两部分磁铁称为上浮磁铁．
(3)牵引磁铁
槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用，从而产生牵引力，使车体保持悬浮状态前进，这两部分磁铁称为牵引磁铁．
(4)常导电磁吸引方式磁悬浮
常导电磁吸引方式是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10～15 mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆所受的重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行(图5－3、4－3)．
(5)超导电磁相斥方式磁悬浮
超导电磁相斥式铁路，是根据磁铁同极相斥的原理，利用车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力使车体悬浮(图5－3、4－4)．
图5－3、4－3图5－3、4－43．为保护好磁卡或带有磁条的存折上的信息，以下做法不正确的是 ( )
A．放在易摩擦的地方
B．放在远离强磁场的地方
C．放在强电流附近
D．与磁铁放在一起
答案：ACD
典例精析磁感应强度的理解【例1】 下列关于对磁感应强度的说法正确的是 ( )
A．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的
B．空间某处的磁感应强度大小等于穿过某面积的磁感线条数
C．磁场中某点的磁场方向和放在该点的小磁针N极受磁场力方向相同
D．由B＝ 知，磁场中某点磁感应强度和Φ成正比，和Sn成反比
解析：逐项分析如下：
答案：AC反思领悟：只有正确掌握磁感应强度的定义和物理意义，才能理解磁场中某点的磁感应强度的大小方向是确定的，和有无平面、小磁针、电流无关．
答案：A
有关磁感应强度的下列说法中，正确的是 ( )
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
B．若有一小段通电导体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．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是
D．由定义式B＝ 可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小
磁通量的理解【例2】 面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框面成θ角(如图5－3、4－5所示)，当线框以ab为轴顺时针转90°时，求穿过abcd面的磁通量变化量．
思路点拨：磁通量由磁感应强图5－3、4－5度矢量在垂直于线框面方向上的分量决定．
解析：开始时B与线框面成θ角，磁通量为Φ1＝BSsin θ；线框面按题意方向转动时，磁通量先减小后反向增大，当转动90°时，磁通量变为“负”值Φ2＝－BScos θ.可见，磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)
答案：－BS(cos θ＋sin θ)
反思领悟：当匀强磁场方向与所研究的面不相垂直时，要进行正确地分解或分解出垂直于匀强磁场的有效面积，或分解出垂直于面积的磁感应强度．在分解时要注意夹角的三角函数关系，不可死记硬背公式．
如图5－3、4－6所示，单匝线圈abcd的面积为S，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，当线圈平面从垂直磁场方向的位置开始，以OO′为轴，①若转过90°时磁通量的改变量为________，②若转过180°时，磁通量的改变量为________．
图5－3、4－6解析：当在图示位置时，S⊥B，S⊥＝S，Φ1＝BS⊥＝BS，当转过90°时，S∥B，S⊥＝0，Φ2＝0，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS，当转过180°时，S⊥＝S，但磁感线穿过线圈的方向与最初时方向相反，故Φ3＝－BS⊥＝－BS.ΔΦ＝|Φ3－Φ1|＝|－BS－BS|＝2BS.
答案：BS 2BS
磁在现代科技中的应用【例3】 超导是当今高科技的热点，当一块磁铁靠近超导体时，超导体会产生强大的电流对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就是采用了这种技术
(1)超导体产生强大的电流是由于 ( )
A．超导体中磁通量很大
B．超导体中磁通量变化很快
C．超导体电阻为零
D．超导体电阻很大
(2)磁悬浮的原理 ( )
A．超导体电流的磁场方向与磁体相同
B．超导体电流的磁场方向与磁体相反
C．超导体使磁体处于失重状态
D．超导体产生的磁力与磁体重力平衡
解析：据欧姆定律知电流大的原因是超导体的电阻为零，所以(1)选项为C；磁悬浮中超导电磁铁相斥方式是据同名磁极相斥原理而悬浮起来的，悬起来时，超导体产生的磁力与磁体重力平衡，所以(2)选项为B、D.
答案：(1)C (2)BD反思领悟：磁现象在生活中应用很广泛，常见的有两种形式：
?(1)磁体间的相互作用，利用同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
(2)强磁体能改变磁记录或造成记录信息的损坏．
普通磁带录音机是用同一个磁头来录音和放音的，磁头结构如图5－3、4－7所示，在一个环形铁芯上绕着一个线圈．铁芯有个缝隙，工作时磁带就贴着这个缝隙移动．录音时，磁头线圈跟微音器相连．放音图5－3、4－7时，磁头线圈改为跟扬声器相连．磁带上涂有一层磁粉，磁粉能被磁化并且留下剩磁．微音器的作用是把声音变化转变为电流的变化。扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化．根据学过的知识，把普通录音机录音的基本原理简明扼要地写出来．
解析：录音原理(电流的磁效应)：声音的变化经微音器转化为电流的变化，变化的电流流过线圈，在铁芯中产生变化的磁场，磁带通过磁头时磁粉被不同程度地磁化，并留下剩磁．这样声音的变化就被记录成不同程度的磁化．
答案：见解析
磁通量与线圈的匝数无关
从定义中可以看出，穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定的，与匝数无关．只要n匝线圈的面积相同，放置情况也相同，n匝线圈与单匝线圈的磁通量就相同．也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化是ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n.
创新拓展【例4】 有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20 m的正方形，放在磁感应强度B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．求穿过线圈的磁通量．
解析：线圈横截面是正方形的面积
S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2 m2
穿过线圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2 Wb
＝2.0×10－2 Wb
答案：2.0×10－2 Wb
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知能检测
