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第3节几种常见的磁场第三章磁场1.知道磁感线的概念和用途，能正确区分几种常见磁场的磁感线分布．2.会用安培定则判断电流磁场的方向，了解分子电流假说．(重点)3.了解磁通量的概念，并会求它的大小和变化量．(难点)第三章磁场【基础梳理】一、磁感线、几种常见的磁场1．磁感线(1)定义：用来形象描述磁场强弱和方向的__________．(2)特点①磁感线的__________表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线_____；磁场弱的地方，磁感线_____．②磁感线某点的__________表示该点磁感应强度的方向．假想曲线疏密程度较密较疏切线方向2．几种常见的磁场电流的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断．(1)直线电流的磁场方向的判断：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与__________一致，弯曲的四指所指的方向就是_______________的方向．(2)环形电流的磁场方向的判断：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_________________________的方向．电流方向磁感线环绕环形电流环形导线轴线上磁感线(3)通电螺线管的磁场方向的判断：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟_______________一致，拇指所指的方向就是_______________________的方向或者说拇指所指的方向是__________的方向．电流的方向螺线管内部的磁场它的北极二、安培分子电流假说1．分子电流假说安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种_____________，即分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为_____________，它的两侧相当于两个_____．2．分子电流假说的意义能够解释_____以及_____现象，解释磁现象的电本质．环形电流微小的磁体磁极磁化退磁三、匀强磁场1．定义_____、_____处处相同的磁场．2．磁感线间隔相同的__________．3．实例距离很近的两个平行的__________之间的磁场，相隔适当距离的两个平行放置的__________，其中间区域的磁场都是匀强磁场．强弱方向平行直线异名磁极通电线圈四、磁通量1．定义：匀强磁场中_______________和与_______________的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.2．拓展磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的____________与B的乘积表示磁通量．磁感应强度B磁场方向垂直投影面积S′3．单位国际单位制中单位是_____，简称韦，符号是Wb，1Wb＝1_____．4．引申B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫__________．韦伯T·m2磁通密度【自我检测】判断正误(1)在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地排列起来，这就是磁感线的形状，因而磁感线是真实存在的．()(2)磁感线可以表示磁场的方向和强弱，磁感线从磁体的N极出发，终止于S极．()(3)用安培提出的分子电流假说可以解释直线电流的磁场和软铁棒被磁化的现象．()(4)电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和离电流的远近有关．()(5)在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×探究思考(1)磁通量的计算公式是Φ＝BS，试分析此公式的适用条件是什么？提示：线圈平面与匀强磁场方向垂直．(2)如图，当磁场方向与平面成θ角时，磁通量的表达式是怎样的？当磁场与平面平行时，磁通量是多少？提示：Φ＝BSsinθ0(3)把某一线圈平面放在磁感应强度大的地方时，穿过该面的磁通量也一定大吗？提示：不一定．对磁感线的理解1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向．(3)磁感线在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极指向N极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交．2．磁感线与电场线的比较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同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相交(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在．(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交．命题视角1对磁感线的理解与应用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．a、b两处磁场方向一定相同D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零[解析]由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba＜Bb，故A错，B对．磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，a、b两点磁场方向不同，故C错．磁感线是用来描述磁场的，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．[答案]B命题视角2磁感线和电场线的比较(多选)下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强[解析]电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误．两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错误．电场线起始于正电荷或无限远、终止于无限远或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确．电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确．[答案]CD从两方面深刻理解电场线和磁场线(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相同点：矢量性——线的切线方向；强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间任一点场线不相交．(2)从电场、磁场的本质理解两种场线的区别：静电场——正、负电荷分离——电场线有始、终(不闭合)．磁场——N、S极不分离——磁感线闭合．【题组过关】1．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．沿磁感线方向磁场逐渐减弱解析：选C.磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的线，线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线的疏密程度表示磁场的强弱．在磁铁外部磁感线从N极出发回到S极，在磁铁内部磁感线从S极出发回到N极，磁感线不相交，故选项C正确．2．(多选)如图为某磁场中的磁感线，则()A．a、b两处磁感应强度大小不等，Ba＞BbB．a、b两处磁感应强度大小不等，Ba＜BbC．同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大D．同一小段通电导线放在a处时受力可能比b处时小答案：AD常见磁场磁感线的分布规律1．磁体周围的磁感线形状条形磁铁蹄形磁铁同名磁极间异名磁极间分布图分布规律关于条形磁铁对称关于磁铁的中轴线对称关于两磁极的连线及连线的中垂线对称关于两磁极连线及连线的中垂线对称2.三种常见的电流的磁感线形状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多组同心圆，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安培定则立体图横截面图纵截面图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极命题视角1对安培定则的应用如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时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．[思路点拨]用安培定则判断电流及其周围磁场的方向的关系．[解析]如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向．如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向．[答案]命题视角2磁感应强度的叠加(2018·高考全国卷Ⅱ)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外．已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂直于纸面向外．则()A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0[解析]由对称性可知，流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，流经L2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为B2，由磁场叠加原理有B0－B1－B2＝13B0，B0－B1＋B2＝12B0，联立解得B1＝712B0，B2＝112B0，所以A、C正确．[答案]AC磁场叠加的方法磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁感应强度为各个磁体(或电流)在该点产生磁感应强度的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．【题组过关】1．如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．答案：2.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()A．b、d两点的磁感应强度相同B．a、b两点的磁感应强度相同C．c点的磁感应强度的值最小D．b点的磁感应强度的值最大解析：选C.如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确．3．(2017·高考全国卷Ⅲ)如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()A．0B.33B0C.233B0D．2B0解析：选C.导线P和Q中电流I均向里时，设其在a点产生的磁感应强度大小BP＝BQ＝B1，如图所示，则其夹角为60°，它们在a点的合磁场的磁感应强度平行于PQ向右、大小为3B1.又根据题意Ba＝0，则B0＝3B1，且B0平行于PQ向左．若P中电流反向，则BP反向、大小不变，BQ和BP大小不变，夹角为120°，合磁场的磁感应强度大小为B′1＝B1(方向垂直PQ向上、与B0垂直)，a点合磁场的磁感应强度B＝B20＋B′21＝233B0，则A、B、D项均错误，C项正确．对磁通量的理解和计算1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)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．如果磁场B不与我们研究的对象垂直，例如图中的S，则有S⊥＝Scosθ，Φ＝BScosθ，式中Scosθ即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积”．2．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，则磁感线从此面穿出时即为负值．(2)若同时有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－Φ2.3．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.如图所