5.2 用磁感线描述磁场 课件 (2)

课件56张PPT。5.2 用磁感线描述磁场[教材自读]
一、磁感线
1．定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲
线上每一点的切线方向都跟这点的 的方向一致，这样的曲线就叫磁感线．磁感应强度2．特点
(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一组有
的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线．
(2)磁感线的疏密反映磁场的 ，磁感线越密的地方
表示磁场 ，磁感线越疏的地方表示磁场 ．方向强弱越弱越强(3)磁感线上每一点的 方向就是该点的磁场方向．
(4)磁感线在空间不能相交，不能相切，也不能中断．
(5)磁场中的任何一条磁感线都是 曲线，在磁体 由N极指向S极，在磁体 由S极指向N极．切线闭合外部内部二、几种常见的磁场
直线电流、环形电流的磁场方向都可以用 来判定．
1．直线电流(通电直导线)
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．如图3－3－1甲所示．安培定则磁感线图3－3－12．环形电流和通电螺线管
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 的磁感线的方向或螺线管 磁感线的方向．如图3－3－1乙、丙所示．轴线上内部[思考讨论]
通电直导线与通电螺线管应用安培定则来判定磁感线的方向，那么在这两种情况下，大拇指与四指所代表的指向意义相同吗？提示：不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指的指向代表磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向．三、安培分子电流假说
1．内容：安培认为：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 图3－3－2
，它的两侧相当于两个 ．(如图3－3－2所示)环形磁极磁体2．对磁现象的解释
(1)磁化现象：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：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 ．杂乱无章磁性大致相同高温杂乱无章消失3．意义
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．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．强弱、方向平行直线垂直BS磁通密度[基础自测]
1．关于磁感线的性质和概念．下列说法正确的是(　　)
A．磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向
B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
C．磁感线总是从磁体的N极指向S极
D．磁场中任意两条磁感线均不相交解析：磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，选项A对．磁感线是假想曲线，选项B错．磁感线为闭合曲线，在磁体的内部磁感线则由S极指向N极，选项C错．磁场中任意两条磁感线都不能相交，选项D对．答案：AD2．(2011·哈尔滨测试)如图3－3－3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，则当线圈中通以如图
所示方向的电流时 (　　) 图3－3－3
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解析：由安培定则可判断，线圈中心磁场方向垂直于纸面向里，故小磁针N极向里转，A正确．答案：A3．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培
的分子电流假说，其原因是 (　　)
A．分子电流消失
B．分子电流取向变得大致相同
C．分子电流取向变得杂乱
D．分子电流减弱解析：根据安培的分子电流假说，当分子电流取向变得大致相同时，对外显示磁性；当温度升高或者受到敲击时，分子发生运动，分子电流变得紊乱无序，对外不能显示磁性，故C正确．答案：C4．下列有关磁通量的论述中，正确的是 (　　)
A．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也
越大
B．磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿
过线圈的磁通量越大
C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感应强度一
定为零
D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感应线越多，则磁
通量越大答案：D解析：Φ＝B·S，可见磁通量与磁感应强度B有关，也与垂直于B的平面面积S有关．当磁场方向与平面方向平行时，穿过平面的磁通量为零．5．弹簧测力计下挂一条形磁铁，其中条
形磁铁N极一端位于未通电的螺线管
正上方，如图3－3－4所示，下列说
法正确的是 (　　)
图3－3－4A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示
数将不变
B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示
数将增大
C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示
数将减小
D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示
数将增大答案：D解析：a接正极，b接负极时，由安培定则可知，螺线管上端为N极，与磁铁排斥，弹簧测力计示数减小，A、B均错；b接正极，a接负极时，螺线管上端为S极，与条形磁铁吸引，使弹簧测力计示数增大，D正确，C错．一、磁感线与电场线的比较[特别关注]
(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．二、几种常见的磁场的分布特点
1．常见永磁体的磁场(如图3 － 3 － 5)图3－3－52．三种常用的电流的磁场[特别关注]
(1)应用安培定则判定电流的磁场时，直线电流是判定导
线外部的磁场方向，而环形电流和通电螺线管是判定线圈轴线上磁场的方向．
(2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据
磁场方向判定电流的方向．三、对磁通量的进一步理解
1．磁通量的计算
(1)公式：Φ＝BS.
适用条件：
①匀强磁场；
②磁感线与平面垂直．
(2)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．2．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－Φ2.3．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.4．计算磁通量时应注意的问题：
计算穿过某一平面的磁通量的变化时：
(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．
(2)平面的面积应为磁感线通过的有效面积．当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面积．
(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响．[典例1]　关于磁感线的描述，下列说法中正确的是(　　)
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，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
B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交[思路点拨]　解答本题时应注意以下三个方面：
(1)磁感线是为了描述磁场而人为引入的．
(2)磁感线的疏密程度与场强的大小有关．
(3)磁场方向的规定．[答案]　A[解析]　磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C错；在磁铁外部磁感线从N极到S极，在磁铁内部从S极到N极，磁感线不相交，所以D不正确． 磁感线与电场线一样，都是为了形象地描述磁场而人为引入的，虽然用铁屑能显示磁感线的形状，但磁感线并不存在．1．关于磁感线的认识下列说法正确的是 (　　)
A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极
B．磁感线可以表示磁场的强弱和方向
C．磁场中某点磁场的方向，即为该点的磁感线的切
线方向
D．沿磁感线的方向，磁感应强度减弱解析：在磁铁外部磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极，但磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由S极到N极，故A错误；沿磁感线方向，磁感应强度不一定减弱，如长直螺线管内部磁场为匀强磁场，D错误；由磁感线的特点可知，B、C均正确．答案：BC[典例2]　如图3－3－6所示，A和B为两根
互相平行的长直导线，通以同方向等大电
流，虚线C为在A和B所确定的平面内与A、
B等距的直线，则下列说法正确的是(　　) 图3－3－6
A．两导线间的空间不存在磁场
B．虚线C处磁感应强度为零
C．AC间磁感应强度垂直纸面向里
D．CB间磁感应强度垂直纸面向外[思路点拨]　通电长直导线周围的磁感线为围绕导线的同心圆，空间各处的磁感应强度为两导线分别产生的磁感应强度的矢量和．[答案]　BCD[解析]　设电流A、B在空间产生的磁场分别为BA、BB，根据安培定则，电流A在AB间产生的磁场垂直纸面向里，而电流B在AB间产生的磁场垂直纸面向外，又因IA＝IB，故在AC区，BA＞BB，合磁场方向垂直于纸面向里，在BC区，BA＜BB，合磁场方向垂直于纸面向外，中线C处BA＝BB，合磁场为零，综上所述，正确的选项为B、C、D. 本题考查了直线电流磁场的分布规律及磁场的叠加问题，关键是熟悉常见磁场的空间分布及磁场方向的判定．答案：C[典例3]　如图3－3－8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′轴转过60°角，则穿过框架平 图3－3－8
面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量变化量大小为____．[思路点拨]　当面积S和匀强磁场方向垂直时Φ＝BS，不垂直时应取垂直于磁场方向的有效面积，磁通量是有正负的，可以认为磁感线从同一面穿入时为正、穿出时为负．(1)只有在匀强磁场中B⊥S时，Φ＝BS才适用，如B与S
不垂直，应将S投影，也可以将B分解，取B、S垂直部分的乘积．
(2)磁通量的变化量，ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，
一定要注意Φ1及Φ2的正、负问题．3．如图3－3－9所示．两同心圆环A
和B，处在同一平面内，B的半径
小于A的半径，一条形磁铁的轴
线与圆环平面垂直，则穿过两圆
环的磁通量ΦA与ΦB的大小关系
是 (　　) 图3－3－9
A．ΦA＞ΦB　　　　　　 B．ΦA＝ΦB
C．ΦA＜ΦB D．无法比较答案：C解析：磁感线在磁体的外部是从N极到S极，而在磁体的内部是从S极回到N极．从图可知穿过SA、SB的磁感线有磁体内部的全部磁感线(由S极指向N极)和磁体外部的部分磁感线(由N极回到S极)，两者方向相反，因此，穿过两圆环的磁通量应是两者抵消后的净磁通量，其磁感线方向是由S极指向N极．由于穿过环A的磁感线的净条数小于穿过环B的磁感线的净条数，所以C正确．几种常见的磁场