几种常见的磁场(学案)
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高二物理《磁场》第三节《几种常见的磁场》
学习目标
1、知道什么是磁感线。知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。
2、会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
3、了解安培分子电流假说，理解磁现象的电本质。
4、知道磁通量定义，知道Φ =BS的适用条件，会用这一公式进行计算。
学习重点：1会用安培定则判断磁感线方向，2、磁通量的计算
学习难点：磁通量的概念及计算。
【课内探究】
一、磁感线
1．定义： ，这样的曲线就叫磁感线．
2．特点
(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有______的曲线，客观上并不存在．
(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越弱．
(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．
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)
安培定则：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．
2．环形电流和通电螺线管
让右手弯曲的四指与___________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线_______或螺线管内部_______的方向．
3．常见永磁体的磁场(如图3－3－3)
三、安培分子电流假说
1、内容：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_____，它的两侧相当于两个______．
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_________，磁体磁性消失．
3．磁现象的电本质
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．
五、磁通量
1．定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向______的平面面积S的乘积，
2．单位：韦伯，简称韦，符号 Wb. 1 Wb＝1 T·m2.
3磁通密度： 表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量
单位：
4、对磁通量的进一步理解
（1）磁通量的计算：Φ＝BS.
（2）适用条件： ①匀强磁场 ②磁感线与平面垂直．
（3）注意在匀强磁场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．
（4）磁通量在数值上等于穿过这个面的净磁感线条数。
5．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.
6．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.
7．计算磁通量时应注意的问题：
(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．
(2)平面的面积应为在磁场中的有效面积．
(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关．
【典型例题】
例1：如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是( )
A．穿过线圈S1的磁通量比较大
B．穿过线圈S2的磁通量比较大
C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大
D．不能比较
例2：磁场中某区域的磁感线如右图所示，则( )
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
例3：如右图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将( )
A．转动同时靠近磁铁 B．转动同时离开磁铁
C．不转动，只靠近磁铁 D．不转动，只离开磁铁
例4：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°角，则穿过框架平面的磁通量为________；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________．
变式训练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
例5：两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边△ABC的A和B处，如图:所示．两通电导线在C处产生磁场的磁感应强度大小都是B0，则C处磁场的总磁感应强度大小是( )
A、0 B、 C、 D、
【针对练习】
1、试在图中，由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向.
2、请画出如图所示各图中相应的磁感线分布.
3、下列关于磁通量和磁感应强度的说法中，正确的是（ ）
A、穿过某一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大
B、穿过任何一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大
C、穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度
D、当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必定为零
4．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
5、如图所示，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 ( )
A．向右飞行的正离于束
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
6.如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有( )
A．Φ1>Φ2 B．Φ1＝Φ2
C．Φ1<Φ2 D．无法判断
7.放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，N极的指向是怎样的 两位同学的回答相反．甲说，小磁针的位置如图。所示，因为管内的磁感线方向向右，所以小磁针的N极指向右方．乙说，小磁针的位置如图3—3—17所示．他的理由是通电螺线管的N极在右侧，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极指向右方．你的看法是怎样的 他们谁的答案错了
8．如图所示，匀强磁场磁感应强度为B，矩形线圈长为2L，宽为L，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场中，另一半在匀强磁场外，若要线圈以ab边为轴转动60°，求线圈磁通量的变化．
高二物理《磁场》第三节《几种常见的磁场》答案
例1：解析：选A.线圈S1处的磁感线密集，磁感应强度大；线圈S2处的磁感线稀疏，磁感应强度小，由Φ＝BS可知，穿过线圈S1的磁通量比较大，选项A正确．
例2：【精讲精析】 由图中可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba【答案】 B
例3：【精讲精析】 把环形电流等效成一个小磁针，由安培定则知，此小磁针的N极向里S极向外．条形磁铁的N极吸引小磁针的S极排斥N极，故线圈将发生转动同时靠近磁铁．从上面观察的俯视图如图3－3－8所示．答案为A.
【答案】 A
例4：答案： 0
当B⊥S时，Φ＝BS
绕OO′转过60°角，线圈平面与磁场夹角为60°，
若从初始位置转过90°角，线圈平面与磁场平行，Φ＝0
若从初始位置转过180°角：
【规律总结】 只有在匀强磁场中B⊥S时，Φ＝BS才适用，若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．
变式练习1：解析：选A.通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条形磁铁的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线．条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极，在磁体的外部是从N极到S极，内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线．对两个圆环，磁体内部的磁感线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多少，磁通量就抵消多少，所以面积越大，磁通量反而越小，
例5：答案：C由安培定则知，A、B两导线在C处产生的磁感应强度方向成600角，故合磁感应强度为，C对
【针对练习】
1.
2.
3、答案：D 解析：磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，所以AB均错，磁通量在数值上等于穿过这个面的净磁感线条数。所以C也错。
4.答案：D 解答：由安培定则可知直导线左边磁场向外，右边磁场向里且靠近导线的磁场强，故线圈达到导线之前磁通量增加，bc边越过导线到跨过一半的过程中线圈磁通量减少直到为零。之后线圈磁通量增加，全部越过导线后穿过线圈的磁通量减少，可得出结论，整个过程中穿过线圈的磁通量先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少，故D正确。
5答案：BC【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．
6、解析：选B.磁通量平面的面积应为在磁场中的有效面积，由图中可知Φ1＝Φ2，故B正确．
7.【析】根据磁场方向和磁感线方向的定义，自由小磁针在磁场中静止时，它的N极一定指向磁感线的方向．所以，甲的回答是正确的，而乙的答案错误的．
【解】乙的答案错
8.解析：原来的磁通量Φ1＝BS＝BL2
转过60°时，由数学知识可知dc边恰好离开磁场，此时Φ2＝0
∴ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BL2.
答案：BL2
a
d
c
b
a′
b′′′′′′
d′
c′
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高二物理《磁场》第三节《几种常见的磁场》
学习目标
1、知道什么是磁感线。知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。
2、会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
3、了解安培分子电流假说，理解磁现象的电本质。
4、知道磁通量定义，知道Φ =BS的适用条件，会用这一公式进行计算。
学习重点：1会用安培定则判断磁感线方向，2、磁通量的计算
学习难点：磁通量的概念及计算。
【课内探究】
一、磁感线
1．定义： ，这样的曲线就叫磁感线．
2．特点
(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有______的曲线，客观上并不存在．
(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越弱．
(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．
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)
安培定则：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．
2．环形电流和通电螺线管
让右手弯曲的四指与___________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线_______或螺线管内部_______的方向．
3．常见永磁体的磁场(如图3－3－3)
三、安培分子电流假说
1、内容：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_____，它的两侧相当于两个______．
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_________，磁体磁性消失．
3．磁现象的电本质
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．
五、磁通量
1．定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向______的平面面积S的乘积，
2．单位：韦伯，简称韦，符号 Wb. 1 Wb＝1 T·m2.
3磁通密度： 表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量
单位：
4、对磁通量的进一步理解
（1）磁通量的计算：Φ＝BS.
（2）适用条件： ①匀强磁场 ②磁感线与平面垂直．
（3）注意在匀强磁场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．
（4）磁通量在数值上等于穿过这个面的净磁感线条数。
5．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.
6．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.
7．计算磁通量时应注意的问题：
(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．
(2)平面的面积应为在磁场中的有效面积．
(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关．
【典型例题】
例1：如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是( )
A．穿过线圈S1的磁通量比较大
B．穿过线圈S2的磁通量比较大
C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大
D．不能比较
例2：磁场中某区域的磁感线如右图所示，则( )
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
例3：如右图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将( )
A．转动同时靠近磁铁 B．转动同时离开磁铁
C．不转动，只靠近磁铁 D．不转动，只离开磁铁
例4：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°角，则穿过框架平面的磁通量为________；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________．
变式训练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
例5：两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边△ABC的A和B处，如图:所示．两通电导线在C处产生磁场的磁感应强度大小都是B0，则C处磁场的总磁感应强度大小是( )
A、0 B、 C、 D、
【针对练习】
1、试在图中，由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向.
2、请画出如图所示各图中相应的磁感线分布.
3、下列关于磁通量和磁感应强度的说法中，正确的是（ ）
A、穿过某一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大
B、穿过任何一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大
C、穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度
D、当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必定为零
4．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
5、如图所示，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 ( )
A．向右飞行的正离于束
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
6.如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有( )
A．Φ1>Φ2 B．Φ1＝Φ2
C．Φ1<Φ2 D．无法判断
7.放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，N极的指向是怎样的 两位同学的回答相反．甲说，小磁针的位置如图。所示，因为管内的磁感线方向向右，所以小磁针的N极指向右方．乙说，小磁针的位置如图3—3—17所示．他的理由是通电螺线管的N极在右侧，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极指向右方．你的看法是怎样的 他们谁的答案错了
8．如图所示，匀强磁场磁感应强度为B，矩形线圈长为2L，宽为L，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场中，另一半在匀强磁场外，若要线圈以ab边为轴转动60°，求线圈磁通量的变化．
高二物理《磁场》第三节《几种常见的磁场》答案
例1：解析：选A.线圈S1处的磁感线密集，磁感应强度大；线圈S2处的磁感线稀疏，磁感应强度小，由Φ＝BS可知，穿过线圈S1的磁通量比较大，选项A正确．
例2：【精讲精析】 由图中可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba
例3：【精讲精析】 把环形电流等效成一个小磁针，由安培定则知，此小磁针的N极向里S极向外．条形磁铁的N极吸引小磁针的S极排斥N极，故线圈将发生转动同时靠近磁铁．从上面观察的俯视图如图3－3－8所示．答案为A.
【答案】 A
例4：答案： 0
当B⊥S时，Φ＝BS
绕OO′转过60°角，线圈平面与磁场夹角为60°，
若从初始位置转过90°角，线圈平面与磁场平行，Φ＝0
若从初始位置转过180°角：
【规律总结】 只有在匀强磁场中B⊥S时，Φ＝BS才适用，若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．
变式练习1：解析：选A.通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条形磁铁的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线．条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极，在磁体的外部是从N极到S极，内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线．对两个圆环，磁体内部的磁感线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多少，磁通量就抵消多少，所以面积越大，磁通量反而越小，
例5：答案：C由安培定则知，A、B两导线在C处产生的磁感应强度方向成600角，故合磁感应强度为，C对
【针对练习】
1.
2.
3、答案：D 解析：磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，所以AB均错，磁通量在数值上等于穿过这个面的净磁感线条数。所以C也错。
4.答案：D 解答：由安培定则可知直导线左边磁场向外，右边磁场向里且靠近导线的磁场强，故线圈达到导线之前磁通量增加，bc边越过导线到跨过一半的过程中线圈磁通量减少直到为零。之后线圈磁通量增加，全部越过导线后穿过线圈的磁通量减少，可得出结论，整个过程中穿过线圈的磁通量先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少，故D正确。
5答案：BC【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．
6、解析：选B.磁通量平面的面积应为在磁场中的有效面积，由图中可知Φ1＝Φ2，故B正确．
7.【析】根据磁场方向和磁感线方向的定义，自由小磁针在磁场中静止时，它的N极一定指向磁感线的方向．所以，甲的回答是正确的，而乙的答案错误的．
【解】乙的答案错
8.解析：原来的磁通量Φ1＝BS＝BL2
转过60°时，由数学知识可知dc边恰好离开磁场，此时Φ2＝0
∴ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BL2.
答案：BL2
a
d
c
b
a′
b′′′′′′
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