人教版高二物理选修3-1原创课件-磁场中几种常见的磁场(共22张PPT)

(共22张PPT)
几种常见的磁场
安培分子环流假说
内容：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
磁现象的解释：
磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场，本质上都是运动电荷产生的。
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
磁化：磁体或电流作用
消磁：高温或猛烈撞击
磁感线
电场真实但抽象，如何形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向？
电场线
切线方向：沿着电场线切线方向是场强方向
密强稀弱：电场线越密的地方，场强越大；
电场线越疏的地方，场强越小
磁感线
定义：磁场中画出一系列有方向的闭合曲线，
且使曲线上每一点的切线方向与该点的磁场方向一致。
A
B
C
常见永磁体的磁感线
磁感线特点
假想非真：为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在
密强稀弱：磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱
切线方向：磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向
不切不交：磁感线不相交，不相切
闭合不断：磁感线不中断，在磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极
磁感线与电场线
比较内容
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，终止于负电荷
几种常见的电流磁场
安培定则（右手螺旋定则）：判定感应强度B与电流I的关系
安培定则
大拇指笔直
四指弯曲
右手
几种常见的电流磁场
立体图
俯视图
主视图
以导线上任意点为圆心的同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
立体图
表示磁感线垂直纸面向里
表示磁感线垂直纸面向外
表示电流垂直纸面向里
表示电流垂直纸面向外
“叉进点出”
几种常见的电流磁场
主视图
立体图
表示磁感线垂直纸面向里
表示磁感线垂直纸面向外
表示电流垂直纸面向里
表示电流垂直纸面向外
“叉进点出”
等效
等效
几种常见的电流磁场
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直
线
电
流
以导线上任意点为圆心的同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
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
内部为匀强磁场且比外部强，由
S
极指向
N
极；外部类似条形磁铁，由
N
极指向
S
极
表示磁感线垂直纸面向里
表示磁感线垂直纸面向外
表示电流垂直纸面向里
表示电流垂直纸面向外
例1：1）如图1所示，小磁针
N
极的指向右，环形电流电流方向?
2）环形电流磁感线分布如图2所示，环形电流电流方向?
3）如图3所示，环形电流电流方向为逆时针，
小磁针静止
N
极的指向
?
变式：为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流
I
引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是
安培定则的应用
图1
图2
图3
例2：如图所示，放在通电螺线管内部的a小磁针
静止时
N
极指向右，试判断:
1
)
电源的正负极?
2
)
b、c小磁针静止时N极的指向？
3
)
a、b、c小磁针所处位置磁场强弱大小关系？
变式：如图所示，弹簧测力计下挂一条形磁铁，其中条形磁铁的
N
极
一端位于未通电的螺线管正上端。若接电源后，弹簧测力计示数变小，
接电源正极的是
a
还是b？
安培定则的应用
a
b
N
c
N
安培定则的应用
例3：如图所示，水平直导线
ab
通有向右的电流
I，置于导线正下方的小磁针
S
极将
A.
向纸外偏转
B.
向纸内偏转
C.
在纸面内顺时针转过
90°
D.
不动
变式1：如图所示，为A直导线通以竖直上向的电流I，试分析：
1）a
,
b
,
c
为A直导线右侧的三点，且Aa=ab=bc
则
a
,
b
,
c三点磁场方向和大小关系？
2）又在A直导线右侧放一平行直导线B，通以同向等大电流
且cB=Aa
,
则
a
,
b
,
c
三点磁场方向和大小关系？
a
b
c
变式2：如图所示，a、b二根平行长直导线，通以大小相同电流I，通电电流方向为：a导线电流向纸内，b导线中电流向纸外，O点为a、b导线的连线的中点,若A导线在中点O处所产生的磁感应强度大小为B，试分析：
1）O
处实际磁感应强度BO的大小和方向？
2
)
如图又一放入通以电流为大小I，电流向纸外c直导线,
且Oa=Ob=Oc,则O
处实际磁感应强度Bo'
的大小和方向？
安培定则的应用
O
a
b
c
匀强磁场
定义：强弱、方向处处相同的磁场
特点：磁感线是间隔相同的平行线
实例：1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
2）通电螺线管内部的磁场
3）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
I
磁通量
如何定义一个物理量来描述通过物体某一面积磁感线的条数？
S
B1
S
B2
通过面积S相同时，磁感线越密（B越大），通过磁感线的条数越多
磁感应强度B相同时，垂直磁场方向面积越大（SCOSθ越大），通过磁感线的条数越多
B
S
B
S
θ
SCOSθ
磁通量
定义：磁感应强度
B
与垂直磁场方向的有效面积
S
的乘积
。
单位：韦伯，简称韦，符号为Wb,
1
Wb＝1
T·m2
物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数
磁通密度：垂直穿过单位面积的磁感线条数
Φ
=
B·S⊥
S
B
θ
S
B
B
=
Φ/S⊥
磁通量
磁通量是标量，但有正、负，正、负表示穿过平面的方向
当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值
B
S
Φ
=
BS
B
S
Φ
=
-
BS
B1
S
B2
Φ
=(
B1
-B2
)S
磁通量的变化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末态磁通量
初态磁通量
磁通量
例4：如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4
m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6
T，则
（1）穿过线圈的磁通量Φ1为多少？
（2）把线圈以cd为轴顺时针转过120°线圈磁通量Φ2为多少？
（3）从开始到以cd为轴顺时针转过120°过程中通过线圈磁通量的变化量ΔΦ1为多少？
磁通量
例5：如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，磁场垂直于圆环从纸面穿出，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是
A．Φa＞Φb　
B．Φa＜Φb
C．Φa＝Φb
D．不能确定
变式1：如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是
A．Φa＞Φb　
B．Φa＜Φb
C．Φa＝Φb
D．不能确定
a
b
磁通量
变式2：如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积
之间的关系为
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
Φ1
、
Φ2
、
Φ3
则它们的大小关系是
A.
Φ1
>
Φ2
>
Φ3
B.
Φ1
>
Φ2
=
Φ3
C.
Φ1
<
Φ2
<
Φ3
D.
Φ1
<
Φ2
=
Φ3
N
S
1
2
3