8 磁场基本认识(教师版).docx
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1、课程主题:磁场磁感线磁感应强度磁通量 授课时间:1 .知道磁场是一种客观存在的物质;.知道磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向,理解磁感线与电场线的异同;2 .学会使用安培定那么判断电流周围的磁场方向;学习目标3 知道安培分子电流假说,知道磁化和退磁的本质4 .知道磁感应强度的定义,知道其定义式和单位。5 .理解磁感应强度的叠加原理。6 .知道匀强磁场的特点及产生方式。7 .理解磁通量的物理意义和表达式。教学内容法进门喇曲1、关于磁感应强度,以下说法正确的选项是()A.由5 = 可知,B与F成正比,与成反比11B.通电导线放在磁场中某点,那点就有磁感应强度,如果将通电导线拿走,那点的磁感应强度就
2、变为零 C.通电导线受磁场力不为零的地方一定存在磁场,通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B=0) D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定FtFt2.将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,以下图象能正确反映各量间关系的是()0A【答案】D解析:磁感应强度3 = 只是一个定义式,而不是决定式;磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的,与II放不放入通电导线无关.1. BC解析:由3 = 或方=6知:匀强磁场中B恒定不变,故B对D错.B、I 一定,且F与I成正比,故C II对A错.A【答案】s N知识点五:安培分子电流假说【知识梳理】.安培分子电流假说的内容安培认为,在原子、分子等
3、物质微粒的内部存在着一种环形电流一一分子电流,分子电流使每个物质微粒都 成为微小的磁体,分子的两侧相当于两个磁极.安培假说对有关磁现象的解释(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杂乱无章,它们的磁场互相抵消,对 外不显磁性;当软铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流取向变得大致相同时,两端显示较强的磁性作 用,形成磁极,软铁棒就被磁化了.(2)磁体的消磁:磁体在高温或猛烈敲击状况,即在激烈的热运动或机械运动影响下,分子电流取向又变 得杂乱无章,磁体磁性消失.1 .磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由运动的电荷产生的.说明:(1)根据物质的微观结构理论,原子由原
4、子核和核外电子组成,原子核带正电,核外电子带负电,核外电 子在库仑引力作用下绕核高速旋转,形成分子电流,在安培生活的时代,由于人们对物质的微观结构尚不清 楚,所以称为“假说”.但是现在,“假说”已成为真理.(2)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.【例题精讲】例1、用安培提出的分子电流假说可以解释以下哪些现象()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.软铁棒被磁化的现象10【答案】AD【解析】 分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的。所以选项A、D是正确的.而通电导线周围 的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电
5、流产生的.分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起 的,但产生的原因是不同的.【总结升华】 磁铁的磁场和电流的磁场一样,都可归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生作用.磁 体的磁场起源于内部的分子电流,电流周围的磁场起源于运动电荷的定向移动.【巩固练习】1、你见过只有一个磁极的磁铁吗?能否将条形磁铁折断得到单个磁极?为什么?【答案】 没有 不能 原因见解析【解析】 磁铁有磁性是因为内局部子电流取向一致使一端表现为N极,一端为S极.磁铁折断后,磁铁内 部的分子电流仍然是原来的取向,因此折断后的局部,保存端的极性不变,折断端极性与保存端相反.sf On日日日日【总结升华】磁铁上磁性特别强的部位称为
6、磁极,N极与S极相互依存而不可别离.迄今为止,我们还没有 找到独立存在的磁单极.对一些物理现象的认识,不能只局限于外表,应明确其本质,由原理找结论.知识点六:磁感应强度【知识梳理】.磁感应强度的方向(1)磁感应强度描述磁场强弱和方向的物理量,用符号表示。(2)磁感应强度的方向磁感应强度的方向即磁场的方向:小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度的方向,简称为磁场的 方向。1 .磁感应强度的大小(1)电流元定义:物理学中把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫作电流元。理解:孤立的电流元是不存在的,因为要使导线中有电流,就必须把它连到电源上。(2)磁感应强度定义:在磁场中垂直于磁
7、场方向的通电直导线,受到的磁场力的作用F,跟电流I和导线长度L的乘积IL 的比值,叫作通电直导线所在处的磁场的磁感应强度。物理意义:磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量。公式:B=F / ILo111T = 1单位:在国际单位单位中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特,符号是T。即 Am。B是矢量,其方向就是磁场方向,即小磁针静止时N极所指的方向。说明:磁感应强度是反映磁场性质的物理量,是由磁场自身决定的,与是否引入电流无关,与引入的电流是否受 力无关,因为通电导线取不同方向时,其受力大小不尽相同,在定义磁感应强度时,式中F是直导线垂直磁 场时受到的磁场力。磁感应强度的方向是该处磁场的方向,而不
8、是F的方向。【例题精讲】例1、以下说法中正确的选项是()A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F与该导线的长度L、通过的电流,乘积的比值,即8 = ILB.通电导线在某点不受磁场力的作用,那么该点的磁感应强度一定为零C.磁感应强度3 = 只是定义式,它的大小取决于场源以及在磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在IL磁场中的方向无关D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向【答案】c【解析】根据磁感应强度的定义,通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线”,只有在这个 方向导线所受磁场力才最大,故A选项是错误的.通电导线假设放置方向与电流平行时,也
9、不受磁场力作用, 所以B选项也是错误的.在磁场场源稳定的情况下,磁场内各点的磁感应强度(包括大小和方向)都是确定 的,与放入该点的检验电流、导线无关,应选项C正确.根据左手定那么,磁场力方向与磁感应强度方向垂 直,选项D错误.【总结升华】磁感应强度5 = 是反映磁场的力的性质的物理量,是采用比值的方法来定义的,该公式是IL定义式而不是决定式,磁场中各处的B值是确定的,与放入该点的检验电流的大小、方向等无关.实验表 明:磁场力方向是与磁场方向垂直的,在这一点上磁场与电场是不一样的.例2、以下关于磁感应强度的方向的说法中,正确的选项是()A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场
10、力的方向B.小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向12【答案】BD【解析】此题考查对磁感应强度方向的理解.磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向,磁场 方向也就是小磁针N极受力的方向.但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向.【总结升华】(1)磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同,但绝非电流的受力方向.(2)磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的,和小磁针、电流的存在与否无关.例3、磁感应强度为矢量,它可以分解为几个分量.(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度
11、大小为B,与水平方向的夹角为 BM=Bsin6 (2) B竖立=0 B水平=0【解析】此题从矢量角度考查了对磁感应强度的理解.因为磁感应强度大小为B,与水平方向的夹角为9,所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为:B水平=Bcos。,B竖直二Bsin6.在赤道上空,因为9=0 ,故有B竖直二0;在极地上空,因为。=90。,故有B水平=0.【总结升华】(1)磁感应强度的合成与分解遵守矢量的平行四边形法那么.(2)为了描述磁场强弱,我们引入了磁感应强度这个新的物理量.而新课标更注重规律探究的过程,对磁 感应强度概念的学习可以结合电场强度的定义来加深理解.例4、物理学中,通过引入检验电流来了
12、解磁场力的特性,对检验电流的要求是()FA.将检验电流放入磁场,测量其所受的磁场力F,导线长度L,通电电流,应用公式5 =,即可测得磁IL感应强度BB.检验电流不宜太大FC.利用检验电流,运用公式8 = ,只能应用于匀强磁场ILFD.只要满足长度L很短,电流很小,将其垂直放入磁场的条件,公式3 = 对任何磁场都适用.IL【答案】BD【解析】此题从检验电流受外力的角度来分析和考查了磁感应强度的定义式B = .IL用检验电流来了解磁场,要求检验电流对原来磁场的影响很小,可以忽略,所以导体长度L应很短,电流应很小,当垂直放置时,定义式3 = 适用于所有磁场,选项B、D正确.IL13【总结升华】检验电
13、荷与检验电流是角来检验电场或磁场的工具,所以不能对原磁场情况影响太大,在非 匀强场中,越小越短越能准确反映该住呈的情况.【巩固练习】1、长10 cm的通电直导线,通以1 A的电流,在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的 磁场力为0.4N,那么该磁场的磁感应强度为()A.等于4 T B.大于或等于4T C.小于或等于4 T D.上述说法都错误【答案】B【解析】此题较深层次地考查了对磁感应强厦的定义式3 = 的理解及应用.注意定义式中电流应为垂直IL于磁场方向的电流.题目中没有给出导线如何放置,假设导线与磁场垂直,那么由磁感应强度的定义式得出F 04B =T = 4T.假设导线放置时
14、没有与磁场垂直,此时受磁场力为0.4N,假设把此导线与磁场垂直放IL 0.1x1F置时,受到的磁场力将大于0.4N,根据磁感应强度定义式3 =可知,此处磁感应强度将大于4 T,所以IL答案应选B.F【总结升华】(1)据给定的磁场力(或磁感应强度)求出磁感应强度(磁场力)时,应理解公式8 =成IL立的条件,切忌不加分析盲目套用公式.(2)导线与磁场垂直时,受到的磁场力最大,此时,满足F=BIL。导线与磁场方向平行时,导线在磁场中 不受力.知识点七:匀强磁场【知识梳理】.定义:在磁场的某个区域内,如果各点的磁感应强度大小和方向都相同,这个区域内的磁场叫做匀强磁场.1 .磁感线分布特点:间距相同的平
15、行直线.2 .产生:距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘局部外可以认为是匀强磁场;相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场也是匀强磁场,如下图.永磁铁的两个平行的 异名磁极间是匀强磁场曲册陋物刀。螺线管两局部中间的 磁场是匀强磁场14知识点八:磁通量【知识梳理】.定义:设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为S,把B与S的乘积 叫做穿过这个面积的磁通量,用字母中表示.物理意义:穿过某一面的磁感线条数.1 .公式:(D = BS(1)公式运用的条件:匀强磁场;磁感线与平面垂直.(2)在匀强磁场B中,假设磁感线与平面不垂直,公式=BS中的S应为平面在垂直
16、于磁感线方向上的投影 面积.(D = BScos,式中Seos。即为面积S在垂直于磁感线方向的投影,我们称为“有效面积”.2 .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, 1 Wb = lTB.所以减小,故正确答案为B.【总结升华】在分析穿过某个面的磁通量时,要注意通过这个面的磁场是否有两个不同的方向.因为磁通 量是针对一个面而言的,虽然是标量,但有正负.因此当有两个不同方向的磁感线同时穿过时,磁通量的计 算应为“净”值.特别是涉及通电螺线管和条形磁铁的题目,因。为在磁体的内部,所有的磁感线都是由S极 指向N极的,磁感线较密.2、面积是0.5m2的导体环,处于磁感应强度为Z
17、OxIOt的匀强磁场中,环面与磁场垂直。穿过导线环的磁 通量等于()A. 2.5x10-2WbB. 1.0xl0-2WbC. 1.5xlO_2WbD. 4.0x10-2Wb【答案】B知识点九:对磁通量和磁通量变化的理解【知识梳理】.对磁通量的理解(1)磁通量是标量,但有正负.当磁感线从某一面积上穿入时,磁通量为正值,穿出时即为负值.(2)磁通量与磁感线的关系是当规定单位面积上磁感线条数等于B时,磁通量就等于该面积上的磁感线条 数.16(3)磁感线是闭合曲线(不同于静电场的电场线),所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零,即(|)二0.例如一个球面,磁感线只要穿入球面,就一定穿出球面,穿过磁感线的
18、净条数为零,即磁通量为零.(4)磁通量是针对某个面来说的.与给定的线圈的匝数多少无关.即在有关磁通量的计算时,不要考虑线 圈匝数n.1 .对磁通量变化的理解与计算磁通量的变化,一般有以下三种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化,那么=9-o = 8 AS.如以下图所示,金属三角形框架M0N 与导体棒DE构成回路,处在匀强磁场中与磁场垂直,假设B=0. 1 T, DE从。点出发,向右以1 m/s的速度匀 速运动4 s时,回路中磁通量的变化是:0=5AS = 0.8Wb.(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变,那么穿过回路中的磁通量的变化是:二,一0 = BAS .在以下图中,
19、假设令S = 8n?保持不变,而B从0.1 T变为0.8T,那么穿过回路的磁通量的变化量=/ 0 = NBS = 5.6Wb .x B xx M xX /X X o- px x E xxNx(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化的情况,那么=0在图中,假设回路面积从S。=8 n?变到St =18 n?,磁感应强度B同时从B = 0.1 T变到二 0.8 T ,那么回 路中的磁通量的变化是:=,。=BtSt-综S0 = 13.6Wb .注意:(1)磁通量的正负既不表示大小,也不表示方向,是为了计算方便而引入的.(2)当磁感应强度和回路面积同时发生变化时,不能用A6 = ABAS计算,即上述(
20、3)中常见的错误算 法是= ABAS = (0.8 0.l)x(18 8)Wb = 7Wb.【例题精讲】例1、如下图,线圈平面与水平方向成。角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为S,那么穿 过线圈的磁通量二.b17【答案】BScos6【解析】线圈平面abed与磁感应强度B方向不垂直,不能直接用二BS计算,处理时可以用不同的方法.方法一:把S投影到与B垂直的方向,即水平方向,如图中abcd, Sj_=Scos6,故=BS_l=BScos8.方法二:把B分解为平行干线圈平面的分量B和垂直于线圈平面的分量瓦,显然B不穿过线圈,且瓦二Bcos 0 ,故=BIS=BScos 3 .【总结升华】
21、 在应用中二BS计算磁通量时。要特别注意BJLS这个条件,根据实际情况选择不同的方法.【巩固练习】1、匀强磁场中的一个与磁场垂直放置的矩形线圈,面积为S,磁场的磁感应强度为B。在它绕轴线中心从如 图所示位置转过180。的过程中,求该线圈磁通量的变化量.【答案】2BS【解析】 起始状态的磁通量中尸BS,末态的磁通量大小2二BS,但初态是从正面穿入,末态那么从反面穿 出.假设初态为负,那么2为正(非矢量,类似正、负功的正、负意义).所以二BS(BS)=2BS,而不 是零.【总结升华】磁通量是标量,但有正、负,其正、真有它特殊的物理意义,只表示从正面穿入还是从反面穿 入,不表示方向,与正负功,正、负
22、电荷的正、负号意义类似.2、如下图,水平放置的条形磁铁,在磁铁的左端有一比磁铁横截面稍大的线框,线框平面与磁铁垂直, 当线框从左端沿水平方向平移到右端的过程中,穿过它的磁通量的变化是()A.先减小后增大B.始终减小C.始终增大D.先增大后减小【答案】D1.(多项选择)以下说法正确的选项是()A.小磁针放在一根通电直导线附近,小磁针没有转动,说明电流没有磁效应18B.两根通电直导线相互垂直放置,解除固定后都发生转动,说明了电流的磁效应C.奥斯特发现的电流磁效应现象,首次揭示了电与磁的联系D.以上说法均错误.物理实验都需要有一定的控制条件,奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响。以下关
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