模型/题型:常见的磁场整理一、永磁体的磁场
条形磁体①在磁体的外部磁感线从磁体的N极出来进入磁场的S极,在内部也有相应条数的磁感线与外部的磁感线衔接组成闭合曲线;
②磁感线分布有两个对称轴,一是磁铁的中轴线,二是磁铁的中垂线(从空间上来说为两个对称面);
③条形磁铁的磁感线在磁铁的外部的两端(磁极)最密,中间稀疏。
蹄形磁铁①与条形磁铁相同,在磁体的外部磁感线从磁体的N极出来进入磁场的S极,在内部也有相应条数的磁感线(未画出)与外部的磁感线衔接组成闭合曲线;
②磁感线分布有一个对称轴,即磁铁的对称轴;
③蹄形磁铁的磁感线在磁铁外部是两端(磁极)最密,中间稀疏。
异名磁极①当两异名磁极相距较近时,两极间的磁场除边缘区域外是匀强磁场,磁感线相互平行、疏密均匀;
②当两异名磁极相距较远时,两极间靠中心位置越近磁感应强度越弱,磁感线越稀疏。
类似于两等量异种电荷(点电荷)的磁场。
同名磁极①两同名磁极间的磁感线分布类似于两等量同种电荷(点电荷)的磁感线分布
②磁感线有两条对称轴,分别为(1)两磁极的中轴线(2)两磁极间的中轴线
二.常见的电流的磁场
安培定则立体图横截面图纵截面图
直
线
电
流
一组以导线上任意点为圆心的多组同心圆,距导线越远磁感线越稀疏,磁场越弱
环
形
电
流环形电流的两侧可等效为小磁针的N极和S极,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→N极,外部类似条形磁铁的磁场,管外为非匀强磁场
⭐安培定则/右手螺旋定则:
1.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,弯曲的四指所指的就是磁感线的环绕方向。
2.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轴线上磁感线的方向。
3.让右手弯曲的四指和螺线管中的电流方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是螺线管中轴线上磁感线的方向。
三、地磁场的特点
①地理南北极和地磁南北极相反
②存在磁偏角
③地球的磁场外部由南极到北极,内部由北极到南极
④南半球地磁场磁感线斜向上,北半球斜向下,赤道与地面平行
四、磁场基础知识梳理
(一).磁感线
1、磁感线:在磁场中画出一系列有方向的曲线,曲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。
2.磁感线的基本特点:
(1)磁体外部磁感线从N极出发指向S极,在磁体内部由S极到N极,形成闭合曲线。
(2)磁感线上每一点的切线方向表示该处的磁场方向。
(3)磁感线的疏密程度表示该处的磁场的强弱。
(4)任意两条磁感线不相交(不相切)。
(5)磁感线是假想线。
(二).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:匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线
(三).磁通量
1.磁通量的定义
公式Φ=BS中的B应是匀强磁场的磁感应强度,S是与磁场方向垂直的面积,因此,可以理解为Φ=BS⊥.如果平面与磁场方向不垂直,应把面积S投影到与磁场垂直的方向上,求出投影面积S⊥,代入到Φ=BS⊥中计算,应避免硬套公式Φ=BSsin θ或Φ=BScos θ.
2.磁通量的变化:一般有下列三种情况:
(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化,则ΔΦ=Φt-Φ0=B·ΔS.
(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变,则穿过回路中的磁通量的变化是:ΔΦ=Φt-Φ0=ΔB·S.
(3)磁感应强度B和有效面积S同时发生变化的情况,则ΔΦ=Φt-Φ0.
⭐特别提醒
①平面S与磁场方向不垂直时,要把面积S投影到与磁场垂直的方向上,即求出有效面积.
②可以把磁通量理解为穿过面积S的磁感线净条数.相反方向穿过面积S的磁感线可以互相抵消.
③当磁感应强度和有效面积同时发生变化时,ΔΦ=Φt-Φ0,而不能用ΔΦ=ΔB·ΔS计算. (三).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。
五、典型例题/错题
1.如图所示,螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远,当开关闭合后关于小磁针N极(黑色的一端)的指向错误的是()
A.小磁针a的N极指向正确
B.小磁针b的N极指向正确
C.小磁针c的N极指向正确
D.小磁针d的N极指向正确
解析: 导线的电流方向为顺时针,根据小磁针的静止时,N极的指向即为磁场的方向,
AB、由右手螺旋定则可知,通电螺线管左端为N极,右端为S极,螺线管的内部磁场由右指向左,外部由左到右,则有a磁针方向错误,b磁针方向正确,故A正确,B错误;
C、而对于U形螺线管左端相当于S极,右端相当于N极,故c磁针的方向正确,故C正确,
D、对于环形导线,左端相当于S极,右端相当于N极,因此d磁针方向正确,故D正确;
本题选择错误的,故选:B.。