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第三章 磁場
第三節 幾種常見的磁場
復習回顧
1、 為描述磁場的強弱和方向，我們引入了什么物理量
磁感應強度 B
2、電場線可以形象地描述電場強度E的大小和方向，那么我們怎樣形象地描述磁感應強度的大小和方向呢
一、磁感線
【問題】磁場中各點的磁場方向如何判定呢
將一個小磁針放在磁場中某一點，小磁針靜止時，北極N 所指的方向，就是該點的磁場方向.
如何形象地描述磁場中各點的磁場方向
A
B
C
一、磁感線
1、定義:磁感線是在磁場中畫出一些有方向的曲線,使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致.
一、磁感線
2、磁感線的特點
1)磁感線是假想的，不是真實的。
2)磁感線的疏密表示磁場的強弱。
3)磁感線上每一點的切線方向即為該點的磁場的方向。
4)磁感線是閉合曲線。
5)磁感線不能相交或相切。
6)與電場線的區別:
磁感線是閉合曲線
電場線不是閉合曲線
外部從N到S，內部從S到N形成閉合曲線
二、幾種常見的磁場
1、條形磁鐵
2、蹄形磁鐵
在磁體內部，磁感線由S極指向N極，從而形成閉合曲線。
在磁體外部，磁感線都是由N極出發，進入S極。
直線電流的磁場磁感線分布有什么特點
3、直線電流周圍磁感線
磁感線特點：磁感線是以導線上的各點為圓心的同心圓，且在跟導線垂直的平面上。
安培定則：用右手握住導線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。
右手螺旋定則
立體圖
俯視平面圖
電流I,“·”表示電流出來指向讀者
正視平面圖
視頻
磁場B,“×”表示磁場進去背離讀者
環形電流的磁場磁感線分布有什么特點
安培定則：讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環形導線軸線上磁感線的方向。
4、環形電流周圍磁感線
I
立體圖
正視平面圖
電流I,“×”表示電流進去背離讀者
自右向左看平面圖
視頻
·
×
磁場B,“·”表示磁場出來指向讀者
[例2] 如圖所示，環形導線周圍有三只小磁針a、b、c，閉合開關S后, 三只小磁針N極的偏轉方向是( )
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
【小試身手】
通電螺線管的磁場磁感線分布有什么特點
通電螺線管的磁場磁感線分布有什么特點
5、通電螺線管的磁場的磁感線
通電螺線管的磁場就是環形電流磁場的疊加.所以環形電流的安培定則也可以用來判定通電螺線管的磁場,這時,拇指所指的方向是螺線管內部的磁場的方向（N極的方向）。
[例1] 如圖所示,a,b,c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內和右側,當這些小磁針靜止時,小磁針N極的指向是(　 　)
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
C
【小試身手】
通電螺線管是由許多環形電流組成
通電螺線管的磁場
可等效為條形磁鐵
例3:如圖所示,當S閉合后,小磁針在電流磁場中的指向正確的是(　 　)
D
【小試身手】
三種電流磁場磁感線的分布
安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖
直線電流
磁感線是以導線上任意點為圓心的多組同心圓,越向外越稀疏,磁場越弱
環形電流
內部磁場比環外強,磁感線越向外越稀疏
通電螺線管
內部為勻強磁場且比外部強,方向由S極指向N極,外部類似條形磁鐵,由N極指向S極
磁體和電流都能產生磁場,它們的磁場是否有什么聯系
思考
在原子、分子等物質微粒的內部,存在著一種環形電流一分子電流.分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體,它的兩側相當于兩個磁極.
三、安培分子電流假說
分子電流實際上是由核外電子繞核運動形成的
1、內容：
法國學者安培提出了著名的分子電流假說
未被磁化的鐵棒
磁化后的鐵棒
三、安培分子電流假說
2、應用：解釋磁現象
N
S
C
【小試身手】
[例5]如圖，當電流通過線圈時，磁針A的N極指向哪里 磁針B的N極指向哪里
I
A　
B　
磁針A的N極指向外
磁針B的N極指向里
【小試身手】
四、勻強磁場
1、定義：磁場強弱、方向處處相同的磁場
2、磁感線特點：是一組間隔相同的平行直線
3、常見的勻強磁場:
1)相隔很近的兩個異名磁極之間的磁場
2)通電螺線管內部的磁場
I
3)相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區域的磁場。
1、定義：在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量,簡稱磁通。用字母Φ表示磁通量。
2、公式:
Φ＝BS
3、單位：
韋伯
Wb
1Wb=1T·m2
對磁通量公式的理解
　　　 公式適用的條件：勻強磁場、B⊥S
從一個面的一側穿進，從這個面的另一側穿出。
五、磁通量
若B//S
Φ=0
若B與S斜交
Φ=
S
　　　 公式適用的條件：勻強磁場、B⊥S
對磁通量公式的理解
若B//S
Φ=0
若B與S斜交
把S投影到與B垂直的方向
S⊥
S
S//
Φ=B·S⊥
S⊥=S.cosθ
Φ=B.S⊥=B·S.cosθ
θ
4、磁通量的意義：穿過某一平面的磁感線條數的多少
2.任何一個面都有正反兩面，若規定磁感線從正面穿入為正磁通量，則磁感線從反面穿入時磁通量為負。
注意：
1.磁通量是標量但有方向。
3.若磁感線沿相反方向穿過同一平面，求磁通量，應考慮相反方向抵消以后所剩余的磁通量,即應求通過該平面各磁通量的代數和。
S
N
S
方向與磁鐵內部磁場方向一致
磁通量的正負，既不表示大小，也不表示方向，僅表示磁感線
的貫穿方向。
[例6] (2019·山東淄博模擬)三條在同一平面(紙面)內的長直絕緣導線組成一等邊三角形,在導線中通過的電流均為I,方向如圖所示.a,b和c三點分別位于三角形的三個頂角的平分線上,且到相應頂點的距離相等.將a,b和c處的磁感應強度大小分別記為B1,B2和B3,下列說法正確的是(　 　)
A.B1B.B1=B2=B3
C.a和b處磁場方向垂直于紙面向外,c處磁場方向垂直于紙面向里
D.a處磁場方向垂直于紙面向外,b和c處磁場方向垂直于紙面向里
C
【小試身手】
[例6]如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環面垂 直，則穿過兩環的磁通量Фa和Фb大小關系為( )
A、均向上，Фa＞Фb
B、均向下，Фa＜Ф
C、均向上，Фa＝Фb
D、均向下，無法比較
A
【小試身手】
ΔΦ＝Φ2－Φ1
(二)磁通量的變化量
是某兩個時刻穿過某個平面S的磁通量之差，即ΔΦ取決于末狀態的磁通量Φ2與初狀態磁通量Φ1的代數差。
注意:不能用ΔΦ＝(ΔB)*(ΔS)
[例7].如圖,A,B圓環共面且彼此絕緣,對A圓環通電,圖中區域Ⅰ,Ⅱ面積相等.設Ⅰ中的磁通量為ФⅠ,Ⅱ中的磁通量為ФⅡ,則ФⅠ,ФⅡ大小關系為(　 　)
A.ФⅠ>ФⅡ B.ФⅠ<ФⅡ
C.ФⅠ=ФⅡ D.無法確定
A
解析:根據安培定則可知,該環形電流的磁場在A圓環內磁場的方向垂直于紙面向里,在A圓環外的磁場方向垂直于紙面向外;而A圓環內部的磁感應強度大于外部的磁感應強度,可知當區域Ⅰ,Ⅱ面積相等時,Ⅰ中的磁通量ФⅠ大于Ⅱ中的磁通量ФⅡ,故A正確,B,C,D錯誤.
【小試身手】
[例8].(2019·河北石家莊檢測)如圖所示,兩根垂直紙面的導線a,b中通有大小相等的電流,兩導線旁有一點P,P點到a,b的距離相等.要使P點的磁場方向水平向右,則a,b中電流方向為(　 　)
A.都向外
B.都向里
C.a中電流向外,b中電流向里
D.a中電流向里,b中電流向外
C
解析:要使P點的磁場方向水平向右,則a,b兩根通電導線分別在P點產生的磁感應強度和方向如圖所示,根據安培定則可知,a中電流向外,b中電流向里,選項C正確.
【小試身手】
[例9]如圖所示,一矩形線框,從abcd位置移動到a′b′c′d′位置的過程中,關于穿過線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動)( )
A.一直增加
B.一直減少
C.先增加后減少
D.先增加,再減少直到零,然后再增加,然后再減少。
a
d
c
b
a′
b′
d′
c′
D
Ⅰ→Ⅱ：
Ⅱ→Ⅲ：
Ⅲ→Ⅳ：
Ⅳ→Ⅴ：
Φ增加
Φ減少
Φ增加
Φ減少
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
【小試身手】

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