第三节 几种常见的磁场.docx

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第三节几种常见的磁场

第三节几种常见的磁场

【知能准备】

1.磁感线是一些有方向的，每一点的切线方向都跟该点的相同。

磁感线的地方磁场强，磁感线稀疏地地方磁场弱。

磁感线为，在磁体的外部磁感线由N极，回到S极。

在磁体的内部磁感线则由指向N极。

两条磁感线不能。

磁感线也不。

2.如果磁场的某一区域里，磁感应强度的处处相同，这个区域的磁场叫。

距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。

3．磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的，简称磁通。

公式，单位是。

磁场中穿过某个面积磁感线的总条数穿过该面积的的磁通量的大小。

磁感应强度B为垂直磁场方向单位面积的磁通量，故又叫。

4．安培认为磁性起源是在分子、原子等物质微粒内存在一种使每个物质微粒成为一个微小的磁体的，它的两侧相当于两个。

【同步导学】

1．磁感线

⑴．磁感线是为了形象描述磁场而在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向一致。

⑵．磁感线的物理意义

①磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向，亦即小磁针在该位置时N极的受力方向，或小磁针在该位置静止时N极的指向。

②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。

磁感线密集处磁场强，稀疏处磁场弱。

⑶．磁感线的特点

①磁感线为闭合曲线，无起点和终点。

在磁体的外部磁感线由N极发出，回到S极。

在磁体的内部磁感线则由S极指向N极。

②在稳定的磁场中，某一点只有惟一确定的磁场方向，所以两条磁感线不能相交。

③磁感线也不相切。

若磁感线相切，则切点处的磁场将趋近于无穷大，这是不可能的。

④磁场中并没有磁感线客观存在,而是人们为了研究问题的方便而假想的。

⑷．磁场的磁感线和静电场的电场线的关系

①电场线是电场的形象描述，而磁感线是磁场的形象描述；

②电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线；

③电场线上每一点的切线方向都是跟该点电场方向一致，磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致；

④电场线的疏密程度表示电场的强弱，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。

例1．关于磁感线的性质和概念.下列说法正确是（　）

　　A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场方向

　　B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线

　　C．磁感线总是从磁体的N极指向S极

D．磁场中任意两条磁感线均不相交

解答：

磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，A对。

磁感线是假想曲线，B错。

磁感线为闭合曲线，在磁体的内部磁感线则由S极指向N极，C错。

两条磁感线不能相交,磁感线也不相切D对。

故AD正确。

2．几种典型磁体周围的磁感线分布

⑴．磁感线的实验模拟：

在磁场中放一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，轻敲玻璃板使铁屑能在磁场作用下转动。

铁屑静止时有规则地排列起来，显示出磁感线的形状。

⑵．几种典型磁体周围的磁感线分布

匀强磁场蹄形磁铁磁场条形磁铁磁场辐向磁场

直线电流磁场环形电流磁场通电螺线管磁场

⑶．直线电流磁场的磁感线

①直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。

②如何判断直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系──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。

⑷环形电流磁场的磁感线

①环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线。

在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。

②如何判断环形电流的方向跟磁感线方向之间的关系──安培定则

让右手弯曲的四指和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。

⑸．通电螺线管磁场的磁感线

①通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极。

②通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线。

通电螺线管内部的磁场比两极处的磁场更强。

③如何判断通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：

用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极。

⑹．电流磁场和天然磁铁相比有何特点

①电流磁场的有无可由通断电来控制；

②电流磁场的极性可以由电流方向变换；

③电流磁场的强弱可由电流的大小来控制。

电流的磁场用途很广泛，如电磁起重机、电话、电动机、发电机以及在自动控制中得到普遍应用的电磁继电器

例2．如图5所示，A为橡胶圆盘，其盘面竖直.B为紧贴A的毛皮.在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置.当沿图中箭头的方向转动把手C时，小磁针将发生什么现象?

解答：

当转动把手时，A盘边缘处与毛皮摩擦而带有负电荷，随盘做圆周运动形成一个环形电流，电流周围产生磁场，故对小磁针有力的作用，根据安培定则可知，小磁针的N极将发生偏转，沿圆盘的中心轴的方向上，即小磁针的N极向右，S极向左.

3．安培分子电流假说

⑴安培认为磁性起源是在分子、原子等物质微粒内存在一种使每个物质微粒成为一个微小的磁体的环形电流，它的两侧相当于两个磁极。

这两个磁极跟分子电流不可分割的联系在一起,这正是磁极为什么不能以单独的N极或S极存在的道理。

　　⑵磁化的实质就是分子电流取向由无序变为有序。

⑶“假说”是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。

在物理定律和理论的建立过程中,“假说”常常起着很重要的作用,它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。

安培分子电流的假说就是在奥斯特的实验的启发下,经过思维发展而产生出来的。

例3关于磁现象的电本质,下列说法正确的是（）

A．磁与电紧密联系,有磁必有电荷,有电荷必有磁

B．不管是磁铁的磁场还是电流的磁场都起源于运动的电荷

C．除永久磁体外,一切磁现象都是运动电荷产生的

D．铁棒被磁化是因为铁棒内分子电流取向变得大致相同

解答：

一切磁场都起源于电荷的运动，磁化的实质就是分子电流取向由无序变为有序。

故BD正确

4．匀强磁场

⑴．如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。

⑵．产生方法

①距离很近的两个异名磁极之间的磁场（除边缘部分外）

②通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）

　　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。

⑶．磁感线的特点

匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线。

⒌磁通量

⑴．磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。

如图6所示

⑵公式Φ＝BS

⑶．当平面与磁场方向不垂直时，如图7所示。

Φ＝BS⊥＝BScosθ

图7

图6

例4．如图8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

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。

⑷．物理意义

磁通量的意义可用磁感线形象地加以说明。

穿过某一面的磁通量与磁感应强度B、面积S及该面与磁场方向的夹角有关。

同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，穿过它的磁感线条数最多，磁通量最大。

当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，即穿过的磁通量为零。

如果穿过两个面的磁感线条数相等，即穿过它们的磁通量相等。

物理学中规定：

穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线条数等于磁感应强度B。

所以，穿过某个面的磁感线条数表示穿过这个面的磁通量。

穿过任何闭合曲面的磁通量都为零。

⑸．单位

在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb。

1Wb＝1T·m2＝1V·s。

⑹．磁通密度

由Φ＝BS⊥得B＝

　　磁感应强度B为垂直磁场方向单位面积的磁通量，故又叫磁通密度。

例5．关于磁通量,正确的说法有（）

A．磁通量不仅有大小而且有方向,是矢量

B．在匀强磁场中,a线圈面积比b线圈面积大,则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大

C．磁通量大,磁感应强度不一定大

D．把某线圈放在磁场中的M、N两点,若放在M处的磁通量比在N处的大,则M处的磁感应强度一定比N处大

解答：

磁通量是标量，磁通量大小Φ＝BS⊥＝BScosθ与B、S、θ均有关系。

故C正确。

【同步检测】

1．安培分子电流假说,可以用来解释（）

A．两通电直导线间有相互作用的原因

B．通电线圈产生磁场的原因

C．永久磁体产生磁场的原因

D．铁质物体被磁化而具有磁性的原因

2．一根长直导线中有恒定电流,下列说法中正确的是（）

A．此直线电流周围的磁场不是匀强磁场

B．此磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,磁感线的疏密程度一样

C．直线电流的方向与它的磁感线的方向之间的关系可以用安培定则来判定

D．直线电流周围的磁场是匀强磁场

3．一根软铁棒在磁场中被磁化.是因为（）

A．软铁棒中产生了分子电流

B．软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章

C．软铁棒中分子电流消失了

D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同

4．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>Bb

B．a、b两处磁感应强度大小不等，Ba

C．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

5．关于磁通量.正确说法是（　　　）

A．磁场中某一面积S与该处磁感应强度B的乘积叫磁通量

B．磁场中穿过某个面积的磁通量的大小,等于穿过该面积的磁感线的总条数

C．穿过任何闭合曲面的磁通量都为零

D．磁通量也是反映磁场强弱和方向的物理量

6．长直螺线管内有一个可自由转动的小磁针,静止时如图所示,则螺线管中（）

A．一定通有由a到b的电流

B．一定通有由b到a的电

C．可能没有电流流过

D．可能通有由a到b的电流

7．有一束电子流沿y轴正方向高速运动如图所示电子流在z轴上P点处所产生的磁场方向沿（）

A．x轴正方向

B．x轴负方向

C．z轴正方向

D．z轴负方向

8．关于匀强磁场,下列说法中正确的是（）

A．在某一磁场中,只要有若干处磁感应强度相同,这个区域里的磁场就是匀强磁场

B．只要磁感线是直线,该处的磁场一定是匀强磁场　　　

C．匀强磁场中的磁感线,必定是相互平行且间距相等的直线

D．距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场,都可视为匀强磁场

9.如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的（）

A.区域IB.区域ⅡC.区域ⅢD.区域Ⅳ

10．匀强磁场的磁感线与一矩形线圈平面成α角,穿过线圈的磁通量为φ,线圈面积为S,　则磁场的磁感应强度为　　　　　　　

11．图中,小圆圈表示导线的横截面,图中画出了电流磁场的磁感线方向或N、S极,请标出电流方向

.

12．图甲、乙中已知小磁针N极静止时的指向，请画出电源正负极.

13图中甲、乙，已知小磁针静止时的指向和电源正负极，请画出导线的绕法.

14．面积

的闭合导线环处于磁感应强度为

的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是，_______，当导线环转过

，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量为_______。

15．有一矩形线圈，共N匝，面积为S，放在匀强电场中，磁感线与线圈平面成θ角，穿过这个线圈的为Φ，那么，这个磁场的磁感应强度为，当此线圈转到与磁感线垂直位置时，穿过线圈的磁通量为。

【综合评价】

1．下列关于磁场的说法中,不正确的是（）

　A．磁场跟电场一样,是一种物质

　B．地球内部地磁场的磁感线,是从地理北极到地理南极

　C．沿着磁感线的方向,磁场越来越弱

　D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的

2．某同学做奥斯特实验时,把小磁针放在水平的通电直导线的下方,当通电后发现小磁针不动,稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动由此可知,通电直导线的电流方向是（）

　A．.自东向西　　B．自南向北　　C．自西向东D．自北向南

3．电磁铁用软铁做铁芯,这是因为软铁（）

A．能保持磁性

B．可被其他磁体吸收

C．去磁迅速

D．能导电

4　如图所示,橡胶圆盘上带有大量负电荷,当圆盘在水平面上沿逆时针方向转动时,悬挂在圆盘边缘上方的小磁针可能转动的是

A．N极偏向圆心（）

B．S极偏向圆心

C．无论小磁针在何位置,圆盘转动对小磁针无影响

D．A、B两种情况都有可能

5．如图所示.在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线,四根导线中电流I1=I3＞I2＞I4要使0点处磁场增强,则应切断哪一根导线中的电流（　）

A．切断I1B．切断I2C．切断I3D．切断I4

6．对于通有恒定电流的长而直的螺线管,下面说法中正确的是　（　）

A．通电螺线管内部的磁场是匀强磁场

B．通电螺线管磁感线的分布都是从N极指向S极

C．放在通电螺线管内部的小磁针静止时,N极指向通电螺线管的N极

D．通电螺线管内部的小磁针静止时,N极指向通电螺线管的S极

7．如图所示,两个圆环A、B同心放置,且半径RA＜RB.一条磁铁置于两环的圆心处,且与圆环平面垂直.则A、B两环中磁通φAφB之间的关系是（　　）

A.φA＞φBB.φA＝φBC.φA＜φBD.无法确定

8．实验室有一旧的学生直流电源,输出端的符号模糊不清,无法辨认正、负极,某同学设计了下面的判断电源极性的方法:

在桌面上放一个小磁针,在磁针东面放螺线管,如图所示,闭合开关后,磁针指南的一端向东偏转,下列判断中正确的是（）

A．电源的A端是正极.在电源内电流由A流向B

B．电源的A端是正级.在电源内电流由B流向A

C．电源的B端是正极,在电源内电流由A流向B

D．电源的B端是正极,在电源内电流由B流向A

9．铁环上绕有绝缘的通电导线,电流方向如图所示.则有铁环中心O处的磁场方向为（）

A．向下B．向上C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外

10．〔2002年春招）如图所示为一种利用电磁能理制作的充气泵的结构示意图,其工作原理类似打点计时器,当电流从电磁铁的接线柱a流入,吸引小磁铁向下运动时,以下选项中正确的是（　）

A．电磁铁的上端为N极小磁铁的下端为N极

B．电磁铁的上端为S极,小磁铁的下端为S极

C．电磁铁的上端为N极小磁铁的下端为S极

D．电磁铁的上端为S极,小磁铁的下端为N极

11．.关于磁场和磁感线的描述,下列说法正确的是（）

A．磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止

　B．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部,其N极指向螺线管的北极

　C．磁感线的方向就是磁场方向

　D．两条磁感线的空隙间不存在磁场

13．如图所示,a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是（）

A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右　

C．a向左,b向右,c向右D．a向右,b向左c向右

14．〔2003年北京海淀）弹簧秤下挂一条形磁棒,其中条形磁棒N极的一部分置于未通电的螺线管内,如图所示,下列说法中正确的是（）

　A．若将a接电源正极.b接负极,弹簧秤示数将减小

　B．若将a接电源正极.b接负极,弹簧秤示数将增大

　C．若将b接电源正极,a接负极,弹簧秤示数将增大

　D．若将b接电源正极,a接负极,弹簧秤示数将减小

15．在某一磁场中放了两个小磁针,发现这两个小磁针仅在磁场力的作用下成如图所示的平行反向,则该磁场可能由下列哪些来产生（）

A．条形磁铁

B．两个靠得很近的异名磁极间存在的磁场

C．通电直导线

D．通电螺线管

16．如图所示，M1与M2为两根未被磁化的铁棒，现将它们分别放置于如图所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后（）

A．M1的左端为N极，M2的右端为N极

B．M1和M2右端均为N极

C．M1的右端为N极，M2的左端为N极

D．M1和M2的左端均为N极

17．矩形线圈的面积为S,置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁感线垂直穿过线圈,当线圈转过1800时,线圈内的磁通量的变化量为　　　　　

18．某地的地磁场磁感应强度为B=5.×10-3T与水平方向夹角为53°，则穿过水平面内有面积S=2×102m2的平面的磁通量大小为多少?

　　19．有一根粗细均匀的软铁棒，其横截面积为8cm2，将绝缘导线密绕在软铁棒上．当导线中通有电流时，软铁棒中部穿过0.5cm2的横截面积的磁通量为5.5×10-5Wb．求：

（1）穿过铁棒的磁通量；

（2）铁棒中间部分的磁感应强度．

20.在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向

21．如图所示,在U形的铁芯上套有两个螺线管.问螺线管如何与电源相连,才能使小磁针的指向如图。

试在图上用实线画出连接图,并且要求串联。

【知能准备】

1．假想曲线磁场方向密集闭合曲线发出S极相交相切

2．大小和方向匀强磁场

3．磁通量Φ＝BS⊥＝BScosθ韦伯等于磁通密度

4．环形电流磁极

【同步检测】

1．CD2．AC　　3．D　　4．AD　5．BC．　6．A　7．B　8．CD　9．A　　10．φ/Ssinθ

11．上出下入上入下出内出外入

12．甲：

左负右正，乙：

上正下负

13．略

14．

0

15．Φ/SsinθΦ/sinθ

【综合评价】

1．BC　　2．A　　3．C　　4．A　　5．D　　6．AC　7．A　　　8．C　　9．A　10．D　11．BC　　12．　　13．C　　14．AC　　15．ACD　　16．A　　17．2BS　　18．0.8Wb　19．

（1）

（2）1.1T

20．

（1）左进右出；

（2）从上向下；（3）下进上出；（4）逆时针；（5）从下向上.

21.略