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高中物理 第三章 第3节《几种常见的磁场》 选修3-1

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2.三种常用的电流的磁场
安培定则
立体图
横截面图 纵截面图
直线 电流
以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆, 越向外越稀疏,磁场越弱
环形 电流
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安培定则
立体图 横截面图 纵截面图
环形 电流
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极指向N极,外 部类似条形磁铁,由N极指向S极
第第知 把握热点考向
知识点一 知识点二 知识点三
考向一 考向二 考向三
应用创新演练
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1.磁感线是假想的线,磁感线可以定性地 描述磁场的强弱和方向。
2.电流的磁场方向可由右手螺旋定则(或 安培定则)判定。
3.磁体的磁性可由安培分子电流假说来解释。 4.磁通量的大小为:Φ=BS,磁感应强度也
可叫做磁通 密度。
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[自学教材]
1.概念
如果在磁场中画出一些曲线,使
曲线上每一点的 切线方向都跟这点的
磁感应强度方向一致,这样的曲线就
图3-3-1
叫做磁感线。利用磁感线可以 形象 地描述磁场。如图3-3
-1所示是一根磁感线。
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2.实验模拟 用细铁屑可模拟磁感线的形状,如图3-3-2所示是条 形磁铁磁感线模拟图。可发现在两极附近,磁场较 强 ,磁 感线较 密 。
图3-3-2
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[重点诠释] 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。 (3)磁感线的方向:磁体外部从 N 极指向 S 极,磁体内部从 S 极指向 N 极,磁感线是闭合的。 (4)磁感线不相交,不相切,也不中断。
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2.磁感线与电场线的比较
来表示的,所以选项 C 不正确。磁感线是为研究问题方便而
假想的曲线。磁场中磁感线有无数条,故提出两条磁感线之
间是否有空隙,是否存在磁场等类似问题是毫无意义的,故
选项 D 不正确。
答案: B
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[自学教材] 1.安培定则 (1)直线电流的磁场:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与
电流 方向一致,弯曲的四指所指的方向就是 磁感线 环绕的方向,
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[特别提醒] (1)磁场是分布在立体空间的。 (2)在画磁感线时,应注意磁感线的疏密。 (3)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向,还可以根据 磁场的方向判断电流的方向。
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3.安培定则的应用 安培定则(右手螺旋定则)应用时注意的几点: ①分清“因”和“果”:在判定直线电流的磁场的方向时, 大拇指指“原因”——电流方向,四指指“结果”——磁场绕 向;在判定环形电流磁场方向时,四指指“原因”——电流绕 向,大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向,即 指 N 极。 ②优先采用整体法:一个任意形状的闭合电流(如三角形、 矩形)的磁场,从整体效果上可等效为环形电流的磁场。
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2.安培分子电流假说 (1)分子电流:在原子、分子等物质微粒的内部,存 在的一种 环形电流 。 (2)安培认为,物质微粒内的分子电流使它们相当于一 个个 小磁体 。磁体的磁场和电流的磁场本质是一样的, 都是由电荷的 运动 产生的。
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[重点诠释] 1.常见永磁体的磁场
图 3-3-4
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2.如图 3-3-5a、b 是直线电流的磁场,c、d 是环形电流的磁 场,e、f 是螺线管电流的磁场,试在各图中补画出电流方向 或磁感线的方向。
图3-3-5
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解析:根据安培定则,可以确定 a 中电流方向垂直纸面向里, b 中电流的方向自下而上,c 中电流方向是逆时针,d 中磁感 线的方向向下,e 中磁感线方向向左,f 中磁感线的方向向右。
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1.关于磁场和磁感线的描述,下列哪些是正确的( ) 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.两条磁感线的空隙处不存在磁场
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解析:磁感线是一条闭合曲线,在磁体的外部由 N 极到 S 极,
而在磁体的内部则由 S 极到 N 极,故选项 A 是不正确的。螺
线管内部的磁感线和条形磁铁相似,是由 S 极到 N 极的,即
磁场方向也是从 S 极指向 N 极,所以放置其中的小磁针 N 极
必然是指向磁场方向,即螺线管的北极,故选项 B 正确。只
有磁感线是直线时,磁感线的方向才与磁场方向一致;如果
磁感线是曲线,那么,某点的磁场方向是用该点的切线方向
两种 线 比较内容
引入目的 相
疏密 似
切线方向 点
相交
不同点
磁感线
电场线
形象描述场而引入的假想线,实际不存在
场的强弱
场的方向
不能相交(电场中无电荷空间不相交)
闭合曲线
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起始于正电荷,终止 于负电荷
[特别提醒] (1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点: 矢量性——线的切线;强弱——线的疏密; 方向的唯一性——空间任一点场线不相交。 (2)从两种场线的区别理解两种场的区别: 电场线——电荷有正负——电场线有始终; 磁感线——N、S 极不可分离——磁感线闭合。
如图 3-3-3 甲所示。
图 3-3-3
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(2)环形电流的磁场:让右手弯曲的四指与 环形电流 的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上 磁感线 的方向,如图3-3-3乙所示。
(3)通电螺线管的磁场:右手握住螺线管,让弯曲的 四指所指的方向跟 电流 方向一致,拇指所指的方向就是 螺线管 内部 磁感线的方向,或拇指指向螺线管的 N 极, 如图3-3-3丙所示。
答案:见解析
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[自学教材]
1.匀强磁场
(1)定义:强弱、方向处处 相同 的磁场。 (2)特点:磁感线是间隔 相同 的平行直线。
(3)来源:距离很近的两个异名磁极之间的磁场,除边缘部分外,
可以认为是 匀强 磁场。通电螺线管内部磁场也可以认为是 匀强
磁场。
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2.磁通量 (1)定义: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,我们把 B与S 的乘积叫做穿过这一面
积的磁通量。 (2)单位:韦伯,简称韦,符号为 Wb,1 Wb=1 T·m2。 3.磁通密度
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