第2节 用磁感线描述磁场
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.认识磁感线，会用磁感线描述磁体和电流产生的磁场．(重点)
2.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向．(重点、难点)
3.知道电磁铁的工作原理，了解电磁铁的一些应用．(重点)
用 磁 感 线 描 述 磁 体 的 磁 场
1．磁感线：为了形象地描述磁体和电流周围的磁场，我们在磁场中画出一些有方向的假想曲线，这就是磁感线．
2．磁场的方向：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向．
3．在磁感线上任意一点的切线方向跟该点的磁场方向相同；磁感线是闭合曲线，磁感线分布越密的地方，磁场越强，磁感线分布越疏的地方，磁场越弱．在磁体外部磁感线上箭头的方向由N极出发回到S极，磁体内部磁感线是从S极到N极．
1．磁感线从磁体N极出发，到S极终止．(×)
2．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．(×)
3．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)
磁体内部和磁体外部磁感线的方向是怎样的？
【提示】 磁体外部磁感线方向从N极指向S极，磁体内部磁感线方向从S极指向N极．
把条形磁铁置于一块水平玻璃板下方，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑．铁屑在磁场中被磁化为一个个小磁针，轻轻敲击玻璃板．
图5-2-1
探讨1：细铁屑有规律排列的原因？
【提示】 磁场对细铁屑有力的作用．
探讨2：画磁感线的依据是什么？
【提示】 依据细铁屑的分布规律．
磁感线与电场线的比较
两种线
磁感线
电场线
相似点
引入目的
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
闭合曲线
不闭合，起始于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处)
1．关于磁感线与电场线的描述，下列说法正确的是( )
A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B．电场线一定不闭合，磁感线一定是闭合的
C．磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D．沿磁感线方向磁场逐渐减弱
【解析】 磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线；静电场中的电场线不是闭合曲线，始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远处)．选项B正确．
【答案】 B
2．如图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N极)，其中正确的是( )
【解析】 小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确．磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项B、C、D错误．
【答案】 A
3．(多选)磁场中某区域的磁感线如图5-2-2所示，则( )
图5-2-2
A．a点磁场比b点的强
B．a点的磁场比b点的弱
C．a处没有磁感线，但该处仍有磁场
D．a处没有磁感线，所以不存在磁场
【解析】 由图中可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，故A错，B对，磁感线是用来描述磁场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故D错，C对．
【答案】 BC
磁感线特点
(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线；
(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱；
(3)磁感线上某点的切线方向规定为该处磁场的方向；
(4)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线．
用 磁 感 线 描 述 电 流 的 磁 场
1．直线电流的磁场
(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的同心圆．
磁感线分布 安培定则
图5-2-3
(2)安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．
2．环形电流的磁场
安培定则：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磁感线方向(如图5-2-4所示)．
图5-2-4
3．通电螺线管的磁场
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的北极(如图5-2-5所示)．
图5-2-5
1．通电螺线管的磁场分布类似于条形磁铁．(√)
2．伸直的大姆指所指的方向是电流的方向．(×)
3．如图双线绕成的螺线管，螺线管内部无磁场．(√)
通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋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．
如图5-2-6所示是电路没接通时两个小磁针的指向．
图5-2-6
探讨1：接通后，两个小磁针的N极指向一致吗？
【提示】 不一致．
探讨2：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律在螺线管内部适用吗？
【提示】 不适用．
常见的三种电流磁感线分布
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直线电流
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
2.说明
图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．
4．如图5-2-7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( )
图5-2-7
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】 由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里．而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转．
【答案】 A
5.(多选)如图5-2-8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．则这束带电粒子可能是( )
图5-2-8
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．
【答案】 BC
6．如图5-2-9所示，直流电源跟一个线圈连接成闭合回路，线圈的上方和右侧各有一个可以自由转动的小磁针，由图得出的结论正确的是( )
图5-2-9
A．小磁针的c端为N极，电源的a端为正极
B．小磁针的c端为N极，电源的a端为负极
C．小磁针的d端为N极，电源的a端为正极
D．小磁针的d端为N极，电源的a端为负极
【解析】 根据小磁针的N极方向可以确定通电线圈外部上方磁场的方向，然后应用安培定则确定线圈中的电流方向，从而判断电源的a端为负极，同时判断d为N极．正确答案是D.
【答案】 D
判断磁场方向的四种方法
1．根据磁感线分布情况判断，磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向．
2．根据小磁针静止时的指向判断，小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向．
3．根据安培定则判断电流的磁场方向，若磁场是由电流产生的，则可以根据安培定则进行判断．
4．根据磁体的磁极判断，在磁体外部的磁场方向由N极指向S极，在磁体内部的磁场方向由S极指向N极．
课件36张PPT。第5章 磁 场第5章 磁 场磁场假想切线N极疏密密疏闭合N极S极S极N极右手电流磁感线的环绕右手电流中心轴线右手弯曲四指内部N铁芯接通电流电流
