几种常见的磁场
图片预览
文档简介
3.3 几种常见磁场
一、学习目标
（一）知识目标：
1.知道磁感线，并会借助磁感线描述磁场的强弱和方向
2.会用安培定则判定电流的磁场的方向
3.进一步理解匀强磁场的概念
4.掌握磁通量的概念
（二）方法目标：了解通过实验加分析的方法探求物理规律的思想
（三）情感目标：体验科学探究的精神
二、前置预习
1、为描述磁场的强弱和方向，我们引入了什么物理量
2、磁场中各点的磁场方向如何描述呢
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
三、新知探究
探究一：磁感线--------注意运用类比思维方法
如何形象地描述磁场中各点的磁场方向
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
2.作用：
探究二：几种常见的磁场
1、条形磁铁
2、蹄形磁铁
3、直线电流的磁场的磁感线：
（1）实验探究：用小磁针放在通电直导线附近在同一圆周上根据磁针的指向，研究它周围磁场的分布情况。
（2）磁感线的环绕方向和电流的方向之间的关系可以怎样来表达？
（3）小结：
安培定则(1)：右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与 方向一致,弯曲的四指所指的方向就是 环绕的方向 (又称右手螺旋定则)。如下图所示。
例1、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极转向读者,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
解析：（1）小磁针N指向读者，说明该处的磁场方向是垂直纸面向外，还是垂直纸面向里？
（2）用右手握住轨迹，即通电直导线，大拇指是指向右还是指向左？
（3）电流的方向如何？如果粒子带正电，粒子向哪运动？若带负电呢？
4、环形电流的磁场的磁感线
（1）实验探究：利用下图导线环、小磁针、低压直流电源等器材研究电流方向与与其周围磁场方向的关系。
（2）实验总结：
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.
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
解析：（1）闭合电键，电流的环绕方向如何？
（2）根据安培定则，环形电流内部的磁场方向是垂直纸面向里还是向外？
5、通电螺线管的磁场的磁感线
问题1：通电螺线管的磁场能否看做多匝环形电流串联的磁场呢？
结论：.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 （填“内部”或“外部”）的磁场的方向。
例3、如图所示，当开关闭合时:
(1)判断通电螺线管的磁极；
(2)指出每个小磁针的N、S极.
训练1、长直螺线管内有一个可自由转动的小磁针,静止时如图所示,则螺线管中( )
A、一定通有由a到b的电流
B、一定通有由b到a的电
C、可能没有电流流过
D、可能通有由a到b的电流
小结：磁感线特点
1)磁感线上每一点的________方向即为该点的磁场的方向。
2)磁感线的疏密表示________________。
3)磁感线是______曲线。在磁体的外部磁感线由____极发出回到____极，内部磁感线则由____极指向____极
4)
5)
探究三：安培分子环流假说
1、分子电流假说产生的理论和实验基础是什么？
2、分子电流假说
任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
3、安培分子环流假说对一些磁现象的解释：
未被磁化的铁棒分子电流的取向杂乱无章，磁化后的铁棒取向大致相同
4、象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的
思考讨论：假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自西向东自转产生的，你认为地球带有何种电荷
探究四：匀强磁场
1、定义：磁场强弱、方向处处 的磁场
2、磁感线特点：是一些间隔 的 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)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。
归纳总结：描述磁场某点的强弱和方向有哪些？
(1).公式法: (2).磁感线:
比较右图（1）（2）哪个区域的磁场更强些，对此有何启示？
探究五：磁通量Φ
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____的平面S,B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量.
2、公式:Φ＝____
3、单位: ___________，1____=1T·m2
4、物理意义：表示穿过某个面的_____________
5、适用条件：1)匀强磁场
2)磁场方向垂直平面
问题探究：
若S与B不垂直，(1)当B∥S时,磁通量Φ=
(2)当磁场B与面积S不垂直时（θ),Φ= ，其中
Ssinθ为垂直于磁场方向的投影面积
例4、如图,框架abcd面积S=2m2,框架平面与B=0.4T的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为____
若使框架绕ab顺时针转过60度则穿过线框平面的磁通量为____,
若从初始位置转过90度,则穿过线框平面的磁通量为___,
若从初始位置转过180度,则穿过线框平面的磁通量为__,
讨论：
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___
6、磁通量Φ是标量，但有正负:
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.
7、通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1
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。
例5、如图所示，两个正方形的匀强磁场区域，边长分别为2a和a，磁感应强度的方向相反但大小相等，则ABCD中的磁通量的方向和大小是( )
A、垂直纸面向外,2a2B
B、垂直纸面向里,3a2B
C、垂直纸面向外,4a2B
D、垂直纸面向里,5a2B
训练3、如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到a1b1c1d1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
四、达标测试
1、在ABCDE五幅图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
2、下列关于磁感线的说法，正确的是（ ）
A、磁感线是闭合曲线且互不相交
B、磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱
C、磁感线不是磁场中实际存在的线
D、磁感线是小磁针受到磁场力后的运动轨迹
3、关于磁通量，下列说法正确的是（ ）
A、磁通量不仅有大小而且有方向所以是矢量
B、磁通量越大，磁感应强度越大
C、通过某一面积的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零
D、磁通密度就是磁感应强度
4、一个电子做高速的逆时针方向的圆周运动，则此电子的运动将（ ）
A、不产生磁场
B、产生磁场，圆心处的磁场的方向垂直纸面向里
C、产生磁场，圆心处的磁场垂直纸面向外
D、只在圆周内部产生磁场
五、课堂小结
六、布置作业
完成课后习题。
一、学习目标
（一）知识目标：
1.知道磁感线，并会借助磁感线描述磁场的强弱和方向
2.会用安培定则判定电流的磁场的方向
3.进一步理解匀强磁场的概念
4.掌握磁通量的概念
（二）方法目标：了解通过实验加分析的方法探求物理规律的思想
（三）情感目标：体验科学探究的精神
二、前置预习
1、为描述磁场的强弱和方向，我们引入了什么物理量
2、磁场中各点的磁场方向如何描述呢
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
三、新知探究
探究一：磁感线--------注意运用类比思维方法
如何形象地描述磁场中各点的磁场方向
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
2.作用：
探究二：几种常见的磁场
1、条形磁铁
2、蹄形磁铁
3、直线电流的磁场的磁感线：
（1）实验探究：用小磁针放在通电直导线附近在同一圆周上根据磁针的指向，研究它周围磁场的分布情况。
（2）磁感线的环绕方向和电流的方向之间的关系可以怎样来表达？
（3）小结：
安培定则(1)：右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与 方向一致,弯曲的四指所指的方向就是 环绕的方向 (又称右手螺旋定则)。如下图所示。
例1、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极转向读者,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
解析：（1）小磁针N指向读者，说明该处的磁场方向是垂直纸面向外，还是垂直纸面向里？
（2）用右手握住轨迹，即通电直导线，大拇指是指向右还是指向左？
（3）电流的方向如何？如果粒子带正电，粒子向哪运动？若带负电呢？
4、环形电流的磁场的磁感线
（1）实验探究：利用下图导线环、小磁针、低压直流电源等器材研究电流方向与与其周围磁场方向的关系。
（2）实验总结：
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.
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
解析：（1）闭合电键，电流的环绕方向如何？
（2）根据安培定则，环形电流内部的磁场方向是垂直纸面向里还是向外？
5、通电螺线管的磁场的磁感线
问题1：通电螺线管的磁场能否看做多匝环形电流串联的磁场呢？
结论：.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 （填“内部”或“外部”）的磁场的方向。
例3、如图所示，当开关闭合时:
(1)判断通电螺线管的磁极；
(2)指出每个小磁针的N、S极.
训练1、长直螺线管内有一个可自由转动的小磁针,静止时如图所示,则螺线管中( )
A、一定通有由a到b的电流
B、一定通有由b到a的电
C、可能没有电流流过
D、可能通有由a到b的电流
小结：磁感线特点
1)磁感线上每一点的________方向即为该点的磁场的方向。
2)磁感线的疏密表示________________。
3)磁感线是______曲线。在磁体的外部磁感线由____极发出回到____极，内部磁感线则由____极指向____极
4)
5)
探究三：安培分子环流假说
1、分子电流假说产生的理论和实验基础是什么？
2、分子电流假说
任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
3、安培分子环流假说对一些磁现象的解释：
未被磁化的铁棒分子电流的取向杂乱无章，磁化后的铁棒取向大致相同
4、象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的
思考讨论：假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自西向东自转产生的，你认为地球带有何种电荷
探究四：匀强磁场
1、定义：磁场强弱、方向处处 的磁场
2、磁感线特点：是一些间隔 的 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)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。
归纳总结：描述磁场某点的强弱和方向有哪些？
(1).公式法: (2).磁感线:
比较右图（1）（2）哪个区域的磁场更强些，对此有何启示？
探究五：磁通量Φ
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____的平面S,B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量.
2、公式:Φ＝____
3、单位: ___________，1____=1T·m2
4、物理意义：表示穿过某个面的_____________
5、适用条件：1)匀强磁场
2)磁场方向垂直平面
问题探究：
若S与B不垂直，(1)当B∥S时,磁通量Φ=
(2)当磁场B与面积S不垂直时（θ),Φ= ，其中
Ssinθ为垂直于磁场方向的投影面积
例4、如图,框架abcd面积S=2m2,框架平面与B=0.4T的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为____
若使框架绕ab顺时针转过60度则穿过线框平面的磁通量为____,
若从初始位置转过90度,则穿过线框平面的磁通量为___,
若从初始位置转过180度,则穿过线框平面的磁通量为__,
讨论：
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___
6、磁通量Φ是标量，但有正负:
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.
7、通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1
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。
例5、如图所示，两个正方形的匀强磁场区域，边长分别为2a和a，磁感应强度的方向相反但大小相等，则ABCD中的磁通量的方向和大小是( )
A、垂直纸面向外,2a2B
B、垂直纸面向里,3a2B
C、垂直纸面向外,4a2B
D、垂直纸面向里,5a2B
训练3、如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到a1b1c1d1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
四、达标测试
1、在ABCDE五幅图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
2、下列关于磁感线的说法，正确的是（ ）
A、磁感线是闭合曲线且互不相交
B、磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱
C、磁感线不是磁场中实际存在的线
D、磁感线是小磁针受到磁场力后的运动轨迹
3、关于磁通量，下列说法正确的是（ ）
A、磁通量不仅有大小而且有方向所以是矢量
B、磁通量越大，磁感应强度越大
C、通过某一面积的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零
D、磁通密度就是磁感应强度
4、一个电子做高速的逆时针方向的圆周运动，则此电子的运动将（ ）
A、不产生磁场
B、产生磁场，圆心处的磁场的方向垂直纸面向里
C、产生磁场，圆心处的磁场垂直纸面向外
D、只在圆周内部产生磁场
五、课堂小结
六、布置作业
完成课后习题。