几种常见的磁场
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几种常见的磁场教案一、磁场的基本概念磁场是物理学中的一个重要概念,它是由磁体或电流所产生的空间区域,具有吸引铁磁物质和改变通电导线运动状态的性质。
磁场是看不见、摸不着的,但我们可以利用磁体的相互作用和通电导线的运动来感知它的存在。
二、几种常见的磁场类型1、地磁场:地球本身是一个大磁体,它产生的磁场称为地磁场。
地磁场在地球表面上的强度由北到南逐渐减弱,但在地核中则由南到北逐渐增强。
地磁场对地球表面的磁场分布起到了决定性的作用。
2、太阳磁场:太阳是一个充满能量的恒星,它产生的磁场称为太阳磁场。
太阳磁场对太阳的活动周期起到了决定性的作用,同时也影响了太阳系中行星和彗星的运动轨迹。
3、通电导线的磁场:当电流通过导线时,导线周围会产生磁场。
通电导线的磁场强度与电流大小和导线长度成正比,与距离导线的距离成反比。
4、永磁体的磁场:永磁体是一种具有永久磁性的物质,如铁氧体、钕铁硼等。
永磁体的磁场具有稳定性和持久性,被广泛应用于各种领域。
三、磁场的教学方案1、借助实验设备:通过实验设备如磁力演示仪、通电导线实验仪等,让学生直观地感受磁场的存在和作用。
2、理论讲解:通过讲解磁场的产生、性质和作用等理论知识,帮助学生深入理解磁场的本质。
3、案例分析:通过分析太阳磁场、通电导线磁场等案例,让学生了解磁场在现实生活中的应用。
4、互动讨论:组织学生进行小组讨论或角色扮演等活动,让学生在实际操作中加深对磁场的认识和理解。
5、课堂测验:通过小测验或提问等方式,检查学生对磁场的掌握情况,及时发现并解决学生在学习中遇到的问题。
6、课外拓展:推荐相关书籍、文章或视频资源,让学生在课余时间进一步拓展对磁场的了解和认识。
7、实践操作:提供实验室或实地考察机会,让学生在实践中亲自操作相关实验设备或观察磁场现象,加深对磁场的认识和理解。
8、创新思考:鼓励学生提出自己对磁场的看法和问题,引导学生进行创新思考和提问,培养其独立思考和解决问题的能力。
几种常见的磁场一、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.几种常见的磁场1.安培定则(一):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。
(二):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。
(三):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。
2.常见的电流的磁场电流的磁场通常研究的是直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场,判断它们的磁场,都可三.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。
四.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五.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=BS sin θ或Φ=BS cos 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的磁感线的净条数.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.1.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——磁感线闭合练习题:1、关于磁感线和电场线,下列说法中正确的是()A、磁感线是闭合曲线,而静电场线不是闭合曲线B 、磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C 、磁感线起始于N 极,终止于S 极;电场线起始于正电荷,终止于负电荷D 、磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向 2、关于磁感应强度和磁感线,下列说法中错误的是( ) A 、磁感线上某点的切线方向就是该点的磁感线强度的方向 B 、磁感线的疏密表示磁感应强度的大小 C 、匀强磁场的磁感线间隔相等、互相平行 D 、磁感就强度是只有大小、没有方向的标量3、一束电子流沿水平面自西向东运动,在电子流的正上方有一点P ,由于电子运动产生的磁场在P 点的方向为( )A 、竖直向上B 、竖起向下C 、水平向南D 、水平向北 4、安培分子电流假说可用来解释( )A 、运动电荷受磁场力作用的原因B 、两通电导体有相互作用的原因C 、永久磁铁具有磁性的原因D 、软铁棒被磁化的现象5、如图所示,环形导线周围有三只小磁针a 、b 、c ,闭合开关S 后,三只小磁针N 极的偏转方向是( ) A 、全向里 B 、全向外C 、a 向里,b 、c 向外D 、a 、c 向外,b 向里6、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Ⅰ B 、区域Ⅱ C 、区域Ⅲ D 、区域Ⅳ7、如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图,甲棒内部各分子电流取向是杂乱杂乱无章的,乙棒内部各分子电流取向大致相同,则下列说法中正确的是( ) A 、两棒均显磁性 B 、两棒均不显磁性C 、甲棒不显磁性,乙棒显磁性D 、甲棒显磁性,乙棒不显磁性甲 乙8、关于磁通量,下列说法中正确的是( )A 、穿过某个平面的磁通量为零,该处磁感应强度一定为零B 、穿过任何一个平面的磁通量越大,该处磁感应强度一定越大C 、匝数为n 的线圈放在磁感应强度为B 的匀强磁场中,线圈面积为S ,且与磁感线垂直,则穿过该线圈的磁通量为BSD 、穿过垂直于磁感应强度方向的某个平面的磁感线的数目等于穿过该面的磁通量 9、下列关于磁通量和磁感应强度的说法中,正确的是( ) A 、穿过某一个面的磁通量越大,该处磁感应强度也越大 B 、穿过任何一个面的磁通量越大,该处磁感应强度也越大C 、穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度D 、当平面跟磁场方向平行时,穿过这个面的磁通量必定为零10、如图3-3-2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11.如图所示ab 、cd 是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时在同一竖直平面内,当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N 极向纸面里转动,则两导线中的电流方向( )A .一定都是向上B .一定都是向下C .ab 中电流向下,cd 中电流向上D .ab 中电流向上,cd 中电流向下12.如图所示,在三维直角坐标系中,若一束电子沿y 轴正向运动,则由此产生的在z 轴上A 点和x 轴上B 点的磁场方向是( )A.A 点磁场沿x 轴正方向,B 点磁场沿z 轴负方向B.A 点磁场沿x 轴负方向,B 点磁场沿z 轴正方向C.A 点磁场沿z 轴正方向,B 点磁场沿x 轴负方向D.A 点磁场沿x 轴正方向,B 点磁场沿z 轴正方向13.如右图所示,一个电子沿逆时针方向做匀速圆周运动,则此电子的运动( )A.不产生磁场B.产生磁场,圆心处的磁场方向垂直纸面向里C.产生磁场,圆心处的磁场方向垂直纸面向外D.只在圆心的内侧产生磁场14.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环以轴心沿如图方向转动时,则a 、b 、c 、d 四个小磁针的运动情况是( ) A .a 、b 、d 不动,c 的N 极朝纸外。
第三章第三节
1.关于磁感线,下列说法中正确的是( )
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交
答案:C
解析:磁感线是为了形象描绘磁场而假设的一组有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向表示磁场方向,曲线疏密表示磁场强弱,所以C正确,A不正确.在磁铁外部磁感线从N 极到S极,内部从S极到N极,磁感线不相交,所以B、D不正确.
2.用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象( ) 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
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.
3.如下图所示各图中,实线表示磁场的磁感线,依图分析磁场中a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大的图是( )
答案:AC
解析:磁感线密的地方磁感应强度大
4.(2009·苏州高二检测)在如图所示的电路中,当开关S断开时,螺线管上方小磁针的N极的指向如图所示,则当开关S闭合后,小磁针静止时,N极的指向为( )
A.垂直纸面向里
B.垂直纸面向外
C.水平向右
D.水平向左
答案:C
解析:由右手螺旋定则可判定螺线管左侧为N极,右端为S极
5.关于磁通量的说法正确的是( ) A.磁通量是个反映磁场强弱和方向的物理量
B.某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数
C.在磁场中所取的面积越大,该面上磁通量一定越大
D.穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
答案:BD
6.19世纪20年代,以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到:温度差会引起电流.安培考虑到地球自转造成了太阳照射后,正面与背面的温度差,从而提出如下假设:地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,则该假设中的电流方向是( ) A.由西向东垂直磁子午线
B.由东向西垂直磁子午线
C.由南向北沿磁子午线
D.由赤道向两极沿磁子午线
(注:磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)
答案:B
解析:由于地磁场的N极是地理上的南极,如果地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,据安培定则,该环形电流应该由东向西,垂直磁子午线,所以正确选项是B.
7.(2009·济南高二检测)如图所示是云层之间闪电的模拟图,图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云,在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道,发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里,S极转向纸外,则关于A、B的带电情况说法中正确的是( )
A.带同种电荷 B.带异种电荷
C.B带正电 D.A带正电
答案:BD
8.如图所示,两块软铁放在螺线管轴线上,当螺线管通电后,两软铁将________(填“吸引”“排斥”或“无作用力”),A端将磁化为________极.
答案:吸引S
解析:当螺线管通电后,螺线管中的磁场使两根软铁棒磁化,两棒的左端同为N极,右端同为S极,两棒相互吸引,A端磁化出S极.
9.有两个固定的完全相同的通电圆环,通过的电流大小相同,方向如图所示,其中一个位于竖直平面内,另一个位于水平平面内,每个圆环中的电流在它们的共同圆心O处产生的磁感应强度大小均为B,则在O点总磁感应强度多大?
答案:2B
解析:O点总磁感应强度为每个圆环上电流所产生的磁感应强度的矢量和.由安培定则知,水平面内圆环电流在O点产生的磁场竖直向下,竖直平面内的圆环电流在O点产生的磁场垂直纸面向外,两者相互垂直.所以B合=B2+B2=2B.
1.根据安培假设的思想,认为磁场是由于运动电荷产生的,这种思想如果对地磁场也适用,而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷,那么由此推断,地球应该( )
A.带负电 B.带正电
C.不带电D.无法确定
答案:A
解析:根据地球旋转方向及地磁场的分布,地理南极是地磁场北极,地球自转方向自西向东,用右手定则可判断地球带负电.
2.下图是一种利用电磁原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
答案:C
解析:当电流从a端流向电磁铁时,据右手螺旋定则,得出电磁铁的上端为N极,此时能吸引小磁铁向下运动,故说明小磁铁的下端为S极.
3.(思维拓展题)磁铁的磁性变弱,需要充磁.充磁的方式有两种,图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中,图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间,a、b和c、d接直流电源,下列接线正确的是( )
A.a接电源正极,b接电源负极,c接电源正极,d接电源负极
B.a接电源正极,b接电源负极,c接电源负极,d接电源正极
C.a接电源负极,b接电源正极,c接电源正极,d接电源负极
D.a接电源负极,b接电源正极,c接电源负极,d接电源正极
答案:B
解析:充磁时,应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同.甲图中,因磁铁在螺线管的内部,应使螺线管内磁感线方向从右向左(即左端是N极,右端是S极),由安培定则可判定,a接电源正极,b接电源负极;乙图中,同理可知,右端是螺线管N极,左端是S极,由安培定则可判定c接电源负极,d接电源正极,B选项正确.
4.如图所示,一个用毛皮摩擦过的硬橡胶环,当环绕其轴OO′匀速转动时,放置在环的右侧轴线上的小磁针的最后指向是( )
A.N极竖直向上 B.N极竖直向下
C.N极水平向左 D.N极水平向右
答案:D
解析:用毛皮摩擦过的硬橡胶环带负电,按图示方向转动时,相当于向相反方向流动的环形电流,由安培定则判知;小磁针所在处磁场方向水平向右,小磁针静止时N极指向与磁场方向一致.
5.如图所示,螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距甚远,当开关闭合后小磁针N极(黑色的一端)的指向正确的是( )#
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
答案:BC
6.如图所示,环中电流方向由左向右,且I1=I2,则圆环中心处的磁场是________.
答案:0
解析:根据安培定则,上半圆环中电流I1在环内产生的磁场垂直纸面向里,下半圆环中电流在环内产生的磁场垂直纸面向外.由于I1和I2关于O点对称,故I1和I2在O处产生的磁场大小相等、方向相反,在O处相互抵消.
7.如图所示,ABCD是一环形导线,在C、D处用导线与直导线ab接通,图中标出了环形电流的磁感线方向,则可知,A、B两端中接电源正极的是________端,放在ab下方的小
磁针________极将转向纸外.
答案:B N
解析:由安培定则可知ABCD 中电流方向应为B →D →C →A ,故B 端接电源正极.同理由安培定则可知,ab 下方磁场方向应垂直纸面向外.
8.如图所示,框架面积为S ,框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为________,若使框架绕OO ′转过60°角,则穿过线框平面的磁通量为________;若从初始位置转过90°角,则穿过线框平面的磁通量为________;若从初始位置转过180°角,则穿过线框平面的磁通量变化量为________.
答案:BS ;12
BS ;O ;-2BS 解析:在图示位置时,磁感线与线框平面垂直,Φ=BS .当框架绕OO ′轴转过60°时可
以将原图改画成从上面向下看的俯视图,如图所示,Φ=BS ⊥=BS ·cos60°=12
BS .转时90°时,线框由磁感线垂直穿过变为平行,Φ=0.线框转过180°时,磁感线仍然垂直穿过线框,只不过穿过方向改变了,因而Φ1=BS ,Φ2=-BS ,△Φ=Φ2-Φ1=-2BS .
9.已知北京地面处的地磁场水平分量约为3×10-5T ,某校物理兴趣小组做估测磁体附
近磁感应强度的实验.他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如下图所示.小磁针静止时N 极指向y 轴正方向,当接通电源后,发现小磁针N 极指向与y 轴正方向成60°角的方向.请在图上标明螺线管导线的绕向,并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小.(保留一位有效数字)
答案:(1)如图 (2)5×10-5T
解析:通电螺线管在坐标原点处产生的磁场沿x 轴正方向,由安培定则即可确定电流的绕向.
设螺线管在小磁针处产生的磁场为B x ,则有:tan60°=B x B y
.
即B x =B y tan60°=3×10-5×3T≈5×10-5T.。