第三章第三节几种常见的磁场.

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一.磁感线把小磁针放在磁体磁场中的不同位置,小磁针静止时的指向一般不相同小磁针在磁场中静止时的取向反映了磁场的方向,设想一下,如果磁场中各处都连续摆满了小磁针,会是什么现象?磁感线曲线上任一点的切线方向,与这点上的磁场方向一致——磁感线实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状。利用同样的方法可以得到不同磁体的磁感线分布图磁感线:磁场中画出一系列有方向的曲线,且使曲线上每一点的切线方向与该点的磁感应强度的方向一致。人们规定,磁场的强弱可以用磁感线的疏密程度来表示:磁感线越密的地方磁场越强,磁感线越稀的地方磁场越弱磁感线右图中:B点磁感应强度大于A点c.磁感线的疏密可以反映磁场的强弱d.任何两条磁感线都不相交磁感线的特点:a.为形象地描述磁场而人为引入的假想曲线b.磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向e.磁感线是封闭曲线二、几种常见磁场磁感线分布1、条形磁铁地磁场1.地球是一个巨大的磁体2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场3.地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,但两者并不完全重合,它们之间的夹角称为磁偏角4.磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的二、几种常见磁场磁感线分布1、马蹄形磁铁3、直线电流周围磁场(右手螺旋定则)安培定则:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。磁感线为以导线上的各点为圆心的同心圆,且在跟导线垂直的平面上。二、几种常见磁场磁感线分布直线电流画出直线电流的磁场的立体、顶视、底视、正视图课堂练习问题:如果把通电直导线弯成圆环,那么它周围的磁场又是如何分布?解决方案:用安培定则分析4、环形电流周围磁场安培定则:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。环形电流的磁场可等效为小磁针或条形磁铁.课堂练习画出下图环形电流磁感线的俯视图和正视图:立体图环形电流其实就是只有一匝的通电螺线管,通电螺线管则是由许多环形电流串联而成的。通电螺线管的磁场也就是这些环形电流磁场的叠加。环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场。5、通电螺旋管周围磁场等效安培定则:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。磁铁和电流都能产生磁场,磁铁的磁场和电流的磁场是否有相同的起源呢?电流是电荷的运动产生的,所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的。那么,磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢?思考与讨论——证明了运动电荷确实能产生磁场罗兰的实验美国科学家罗兰的实验:把大量的电荷加在一个橡胶圆盘上,然后使圆盘绕中心高速转动,在盘的附近用小磁针来检验运动电荷产生的磁场,结果发现小磁针果然发生了偏转。三、安培分子电流假说通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似,法国学者安培由此受到启发,提出了著名的分子电流假说。法国科学家安培认为:在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个分子都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。分子电流假说NS分子电流假说对磁化和去磁现象的解释1、一根软铁棒在未被磁化时,内部各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性。2、当软铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,软铁棒就被磁化了,两端对外界显示出较强的磁作用,形成磁极。3、磁体受到高温或猛烈敲打时,会失去磁性,这是因为激烈的热运动或机械振动,使各分子电流的取向变得杂乱了。意义:1)成功解释磁化和消磁现象3)揭示了电和磁的本质联系2)揭示了磁性的起源三、安培分子电流假说磁体磁体磁场电流电流磁现象的电本质:运动电荷磁场运动电荷一切磁场都是由运动电荷产生;一切磁现象都是运动电荷周围磁场间的相互作用.ACB1、将小磁针分别放入A、B、C处时,问:小磁针N极的指向?。A2、在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环,问:两环将怎样运动?(靠近或远离)AB课堂练习3.如图,一束带电粒子沿水平方向平行的飞过磁针上方时,磁针的N极向纸内偏转,则这束带电离子可能是()A.向右飞行的正粒子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负粒子束D.向左飞行的负离子束ADN四、磁通量1、定义:在匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S,则磁感应强度B和面积S的乘积,就叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通,用字母φ表示。BS2、定义式:φ=BS(条件:匀强磁场,且B⊥S)3、单位:韦伯(Wb)1Wb=1T·m21、若B∥S,那么,磁通量又为多少呢?若B与S成θ角呢?BS1)B∥S时,φ=02)B与S成θ时,φ=BSsinθBSθ思考与讨论2、磁感应强度是既有大小又有方向的矢量,那么,磁通量呢?BS磁通量是指穿过平面的磁感线条数,由于磁场具有方向,如图所示,可知穿过的磁感线条数不是6条,而是两条。即磁通量也有方向,但它的运算遵循代数加减法则,故磁通量是标量。3、讨论:如图所示,两个圆形线圈中哪一个的磁通量较大?SNab思考与讨论磁通量的物理意义磁感线越密的地方,穿过垂直磁感线单位面积的磁感线条数越多,反之越少,因此垂直穿过单位面积的磁通量的大小,反映了磁感应强度的大小,即在数值上就等于磁感应强度,故磁感应强度又叫磁通密度,有B=φ/S(匀强磁场且B⊥S)思考:在如图所示的两种情况中,磁通量是否有区别呢?如何区分?A1A2B2B1C2D2D1BSD2D1A1A2B2B1C2BS4.磁通量是标量,但有正负之分,磁通量的符号是为了区分磁感线穿过平面的方向不同的。ABCDEF×××××××××······B1=2TB2=1.5T···L1=0.5mL1=2mL=2m练习1:计算图中穿过平面ABCD的磁通量的大小。练习2:如图所示,两圆环AB同心放置且半径RARB,将一条形磁铁置于两环的圆心处且与圆环平面垂直,则穿过A,B两环所围的面积的磁通量大小是()SNABA、ΦAΦBB、ΦAΦBC、ΦA=ΦBD、无法判断

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