磁场(共100张PPT)素材

第三章磁场第三节几种常见的磁场1.为描述磁场的强弱和方向，我们引入了什么物理量？磁感应强度B3.电场线可以形象的描述电场强度E的大小和方向，那么我们怎样形象地描述磁感应强度的大小和方向呢？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。2.磁场中各点的磁场方向如何判定呢?1.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。注：磁感线是“人为引入”的对磁场形象的描述，实际上并不存在。（在磁体外部：N极→S极；在磁体内部S极→N极）一、磁感线3（1）磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。（2）磁感线的疏密可以反映磁场的强弱，在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。（3）磁感线都是闭合曲线。在磁体外，磁感线都是由N极出发，进入S极；在磁体内部，磁感线由S极指向N极。（4）任何两条磁感线都不相交。2.磁感线特点：ABC磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞BbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜BbC.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BC1.下列关于磁感线的叙述，正确的是()A.磁感线是真实存在的，细铁屑撒在磁铁附近，我们看到的就是磁感线B.磁感线始于N极，终于S极C.磁感线和电场线一样，不能相交D.沿磁感线方向磁场减弱比较内容磁感线电场线不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远相似点引入目的为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是否相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)电场和磁场、磁感线和电场线它们有何相同和区别?磁场的磁感线分布是三维的，立体的。二、几种常见磁场1.磁体的磁场2.地球的磁场安培定则：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。（也叫右手螺旋定则）3.直线电流周围磁场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。例2.画出如图直线电流的磁场的立体图、俯视图、侧视图。立体图俯视图侧视图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。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。三种常用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，方向由S极指向N极；外部类似条形磁铁，由N极指向S极例3.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D三、匀强磁场1.定义：磁场强弱、方向处处相同的磁场。2.磁感线分布特点:一些间隔相同的平行直线。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）通电螺线管内部的磁场I（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。例4.下列各图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。磁铁接触或者靠近铁棒可以使铁棒磁化，使铁棒也具有磁性。3.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。四、安培分子环流假说2.安培分子环流假说对一些磁现象的解释未被磁化的铁棒磁化后的铁棒分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的。1.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。例5.利用安培分子电流假说，可以解释下列哪些现象()A.永久磁铁的磁场B.直线电流的磁场C.环形电流的磁场D.软铁被磁化产生的磁场AD五、磁通量1.定义：磁感应强度B与垂直磁场方向面积S的乘积。2.物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数。3.磁通密度：垂直穿过单位面积的磁感线条数。Φ=BScosθ(标量)Φ=B·S⊥单位：Wb1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)B=Φ/S⊥SBθBSabdc1.哪些情况可以引起磁通量的变化？2.如图，若磁感应强度为B，面积为S，则以cd为轴转过90，磁通量变化量为多少？转过180磁通量变化量是多少？转过360磁通量变化量为多少？B改变，S⊥改变，或者B和S⊥都改变BS2BS0几种常见的磁场磁感线：为了形象地研究磁场的强弱和方向而人为假想的曲线，它能反映磁场的某些特性磁体：条形磁铁、蹄形磁铁电流（运动电荷）直线电流环形电流螺线管磁感线方向的判定：安培定则磁场的方向：小磁针N极受力方向，过某点磁感线的切线方向磁感线的概念及常见磁体、电流的磁感线安培分子电流假说及其应用磁通量的概念磁通量的计算：Φ=B·S⊥磁感应强度：磁场的产生磁通量1.将小磁针分别放入A、B、C处时，请指出小磁针N极的指向。垂直纸面向里A：平行螺线管向右B：平行螺线管向左C：平行螺线管向左AACB2．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A3.面积S＝0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是________；当金属圆环转过90°，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是_______。0.2Wb04.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.Φ1Φ2Φ3B.Φ1Φ2=Φ3C.Φ1Φ2Φ3D.Φ1Φ2=Φ3CNS123B•IB×IB×IB•IF安F安F安F安1、上下交换磁场的位置以改变磁场的方向。2、改变电路的正负接线柱以改变导线中电流的方向。2．通电导线在磁场中所受安培力的方向可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。BF安F安BIBIBII与B斜交IBI//B把一段通电直导线放在磁场中，实验表明：•当导线与磁场方向垂直时，导线受到的安培力最大；•当导线与磁场方向平行时，导线受到的安培力等于零；•当导线方向与磁场方向斜交时，导线所受的安培力介于最大值和最小值之间；•安培力的大小还与电流的大小、导线的长短有关。F安最大F安=00﹤F安﹤最大值安培力的大小（4）问题4：将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小。F安=0F安=BIL=0.02NF安=BIL=0.02NF安=BILcos30°ABABIABIABFBFBFBFBBIIBIBIB问题2：（1）画出下列通电导体所受安培力的方向。（2）画出下列通电导线中的电流方向。判断以下通电导线所受安培力的方向。baBbaBBab问题3：平行通电直导线之间的的相互作用（1）实验现象：①电流的方向相同时：两平行导线相互吸引。②电流的方向相反时：两平行导线相互排斥。（2）请用学过的知识（安培定则和左手定则）分析解释上面的实验现象：【针对训练】1．画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向F安F安F安F安2．如图所示，电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中，受到的安培力为F，图中正确标示I和F方向的是()若导线静止，导线与轨道间摩擦力为零的可能是？F安F安F安AABD【针对训练】3．关于安培力的说法中正确的是()A．通电导线在磁场中一定受安培力的作用B．安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关C．安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面D．安培力的方向不一定垂直于通电直导线C4．一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90０的过程中，导线所受的安培力（）A．大小不变，方向也不变B．大小由零渐增大，方向随时改变C．大小由零渐增大，方向不变D．大小由最大渐减小到零，方向不变C【巩固训练】1．在一根长为0.2m的直导线中通入2A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是()A．0.4NB．0.2NC．0.1ND．02．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法中正确的是()A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于B和I所确定的平面BCDBCD问题6：如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在区域内，分布着磁感应强度B＝0.50T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源。现把一个质量m＝0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)导体棒受到的安培力大小；(2)导体棒受到的摩擦力。解：(1)根据闭合电路欧姆定律ArREI5.1导体棒受到的安培力F安＝BIL＝0.30N(2)将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面的分力为F1，则F1＝mgsin37°＝0.24N．所以F1＜F安，导体棒受力如图，根据平衡条件有mgsin37°＋Ff＝F安解得Ff＝0.06N，方向沿斜面向下（1）两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥（2）两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势××××××××××××××××××××××××××××××××××××B•θFF2．构造：蹄形磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。1．原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。根据线圈偏转方向，可以知道被测电流的方向。3．特点：两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直。使线圈平面总与磁场方向平行，使表盘刻度均匀，如图所示。•θ4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱。【巩固训练】8．如图所示，通电导体棒ab质量为m、长为L，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图示方向的电流，电流强度为I，欲使导体棒ab静止在斜面上。(1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为多大？(2)若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向。问题5：把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。（1）描述导线的运动情况。（2）虚线框内产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。两电流之间的相互作用I1I2I1I2I1I2自由固定通电导线与磁铁的相互作用NSF（1）桌面对磁铁的支持力_______（2）桌面对磁铁的摩擦力________(有,无).（3）绳子拉力_______(变大,变小,不变)变大变小无FNSF桌面对磁铁的摩擦力_______(有,无)方向_______.有水平向右B磁铁（通电线圈）与通电线圈的相互作用ABNN•质量为m=0.02k