13.1 磁场 磁感线 课件 (共42张PPT) 高中物理人教版必修第3册

(共42张PPT)
磁场 磁感线
一. 磁感线
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.
【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢
一. 磁感线
如何形象地描述磁场中各点的磁场方向
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。
A
B
C
1、定义：
磁感线的六大特征
1.磁感线是闭合的。在磁体外部是N极指向S极，磁场内部是S极指向N极。
2.磁感线的疏密程度表示强弱。越密越强，越疏越弱。
3.磁感线的切线表示该点的磁场方向。
4.磁感线是认为想象的，客观不存在。
5.磁感线在空间不相交。
6.没有磁感线的地方不代表没有磁场，可能未画出。
外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线
2、几种常见的磁场：
1）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线：
条形磁铁
蹄形磁铁
思考1.沿磁感线的方向，磁场是减弱吗？
提示：磁感线的方向与磁场的强弱没有关
系，所以无法判定磁场是否减弱．
直线电流，环形电流，通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点？
它们遵循什么定则呢？
安培定则
除了磁铁,直线电流、环形电流、通电螺线管的周围空间也能产生磁场
正视图
Ｉ
2）直线电流的磁场的磁感线：
安培定则(1):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磁感线环绕的方向.(右手螺旋定则)
俯视图
表示垂直于纸面向里
表示垂直于纸面向外
1、磁感应强度的方向：
X X X
X X X
X X X
垂直接触面向里
· · ·
· · ·
· · ·
垂直接触面向外
2、电流的方向：
X
·
垂直接触面向里
垂直接触面向外
3）环形电流的磁场的磁感线
安培定则(2):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。
4）通电螺旋管周围磁场
等效
安培定则：
用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。
（大拇指指向螺旋管北极）
BC
4、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向同学们的，那么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
4.如图所示，在三维直角坐标系中，若一束电子沿y轴正向运动，则由此产生的在z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是( )
A、A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴负方向
B、A点磁场沿x轴负方向，B点磁场沿z轴正方向
C、A点磁场沿z轴正方向，
B点磁场沿x轴负方向
D、A点磁场沿x轴正方向，
B点磁场沿z轴正方向
A
课堂训练
1、在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
N
S
X
·
下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是(　　)
2、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
3、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
5、如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的（ ）
A.区域I
B.区域Ⅱ
C.区域Ⅲ
D.区域Ⅳ
A
6、铁环上绕有绝缘的通电导线,电流方向如图所示.则有铁环中心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
A
7、实验室有一旧的学生直流电源,输出端的符 号模糊不清,无法辨认正、负极,某同学设计了
下面的判断电源极性的方法:在桌
面上放一个小磁针,在磁针东面放
螺线管,如图所示,闭合开关后,
磁针指南的一端向东偏转,下列
判断中正确的是 （ ）
A．电源的A端是正极.在电源内电流由A流向B
B．电源的A端是正级.在电源内电流由B流向A
C．电源的B端是正极,在电源内电流由A流向B
D．电源的B端是正极,在电源内电流由B流向A
C
磁体为什么会有磁性？
法国学者安培提出了著名的分子电流假说
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磁体,它的两侧相当于两个磁极
N
S
4、安培分子电流假说
安培分子电流假说
1.假说的起源：
通电螺线管与条形磁铁周围磁感线十分相似。
2.假说的内容：
原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流—分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为一个小磁体。
3.解释现象：
磁化、消磁、永磁体的磁场
4.磁现象的电本质:
磁体的磁场和电流的磁场都是由于电荷的运动产生。
N
S
利用安培的假说解释一些磁现象
高温或猛烈撞击时
安培分子电流假说意义
1.成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象
2.安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系
3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的
一根软铁棒在磁场中被磁化.是因为( )
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章
C．软铁棒中分子电流消失了
D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同
D
5、匀强磁场
磁场强弱、方向处处相同的磁场
它的磁感线：是一组间隔相同的平行直线
常见的匀强磁场:
1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
3.通电螺线管内部的磁场
I
2.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。
6、磁通量
定义1：
在磁感应强度为B的匀强磁场当中，有一个与磁场方向垂直的平面S，B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量
公式:
Φ＝BS
单位：韦伯　符号：Wb 1Wb=1T·m2
定义2：穿过某一面积的磁感线条数。
条数越多，磁通量越大；条数越少，磁通量越小；
磁通量
（1）前提：
磁场与平面垂直
磁场是匀强磁场
对公式的理解
1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度
2.公式只适用于S⊥B，若S与B不垂直，则S为垂直与磁场方向的投影面积
当磁场B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS
当B∥S时,磁通量最小Φ=0
当磁场B与面积S不垂直, Φ1、面积S＝0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度 B=0.4T的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是_______；当金属圆环转过90°，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是_______
0.2Wb
0
2、如图，线圈平面与水平方向成θ角，磁感应线竖直向下，设匀强磁场的磁感应强度为B，线圈面积为S，则Ф＝_________
d
θ
b
c
a
B
BScosθ
4.磁通量的意义可以用磁感线形象的说明
3.Φ是标量，但有方向，若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负
5.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)
对公式的理解
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＜Фb?
C.均向上，Фa＝Фb
D.均向下，无法比较
A
6.磁通量的变化
磁通量变化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差
磁通量的变化一般有三种形式
1、B不变，有效面积S变化
2、B变化，S不变
3、B和S同时变化
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
如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为_____,若使框架绕OO’转过60度角则穿过线框平面的磁通量为_________,若从初始位置转过90度角,则穿过线框平面的磁通量为_____,若从初始位置转过180度角,则穿过线框平面的磁通量变化为_______
O
O’
BS
BS/2
0
2BS
如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2= S3，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Ф1、Ф2、Ф3则它们的大小关系是( )
A、 Ф1>Ф2>Ф3
B、 Ф1>Ф2=Ф3
C、 Ф1<Ф2<Ф3
D、 Ф1<Ф2=Ф3
C
匀强磁场
强弱、方向处处相同的磁场
磁感线：相互平行、等间距
常见匀强磁场：
磁通量正负的含义
一个处于复合磁场区域的平面，磁通量的正负显示为磁感线穿过该平面的方向。
平面
磁通量计算---代数和
如果规定自左向右穿过平面的磁通量为正，则反方向穿过的即为负.则穿过该平面的磁通量为
Φ=B1S+(-B2S)
B1
B2
平面
一匀强磁场磁感应强度为B，一面积为S的平面放入该磁场中（如图），线圈与磁场夹角为 ,则穿过该平面的磁通量多大？

O
A
B