高中物理选修3-1第三章 磁场3 几种常见的磁场学案设计

3.3 几种常见的磁场 学案（人教版选修3-1）

一、磁感线

1．定义：如果在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的____________的方向一致．

2．特点：磁感线的疏密程度表示__________，磁场强的地方磁感线密，磁场弱的地方__________．

二、几种常见的磁场

1．通电直导线：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与__________一致，弯曲的四指所指的方向就是________环绕的方向．

2．通电环形导线和通电螺线管：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________________________磁感线的方向或螺线管__________磁感线的方向．

三、安培分子电流假说

1．分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种____________——分子电流．

2．____________，决定了物体对外是否显磁性．

四、匀强磁场

1．定义：____________处处相同的磁场．

2．磁感线：间隔相同的____________．

3．实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场，两平行放置的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场．

五、磁通量

1．定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向______的平面面积S的乘积，即Φ＝________.

2．单位：1________＝1________.

3．引申：B＝，因此磁感应强度B又叫________.

一、磁感线 几种常见的磁场

[问题情境]

奥斯特实验告诉我们，电流周围存在磁场．那么，电流周围的磁场分布有何特点？

1．磁感线可以用实验模拟，它是实际存在的吗？

2．几种常见的磁场可用什么规律方便地表示？

[要点提炼]

1．磁感线可以形象地描述磁场，磁感线上__________的方向都跟这点的磁感应强度的方向一致．磁感线的__________反映磁场的强弱．

2．电流的磁场和安培定则

(1)直线电流：

 .

(2)环形电流和通电螺线管：

 .

[问题延伸]

磁感线与电场线类似，任何两条磁感线都不会________．电场线从正电荷出发到负电荷终止，是不闭合的，但磁感线不同，它是________曲线．

二、安培分子电流假说

[问题情境]

没有磁性的铁棒在受到外界磁场的作用时，两端对外界显示出较强的磁作用，形成了磁极．这是怎么回事呢？

1．安培是受到什么启发提出分子电流假说的？

2．磁化的本质是什么？

[要点提炼]

1．分子电流假说的内容： ___________________________________________________.

2．________________________是否有规律，决定了物体对外是否显磁性．

三、匀强磁场 磁通量

[问题情境]

怎样才能使风车转得更快呢？调整扇叶截面与风向的方向关系试一试！

在磁场中放一面积为S的线框，为使穿过线框的磁感线条数最多，应怎样放置线框？

1．什么是匀强磁场？

2．为什么要引入磁通量？

[要点提炼]

1．强弱、方向______________的磁场是匀强磁场．匀强磁场的磁感线是一些__________________直线．

2．磁通量的定义式：________________________，适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与平面______________________________________________________________．

[问题延伸]

1．磁通量是标量，但有正负．如何理解磁通量的正负？

2．若有两个方向相反的磁场穿过某一面积，则此时的磁通量该如何处理？

例1 关于磁感线的描述，下列说法中正确的是(  )

A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致

B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的

C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场

D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交

听课记录：

变式训练1 关于磁感线的认识下列说法正确的是(  )

A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极

B．磁感线可以表示磁场的强弱和方向

C．磁场中某点磁场的方向，即为该点的磁感线的切线方向

D．沿磁感线的方向，磁感应强度减弱

图1

例2 一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，如图1所示，则这束带电粒子可能是(  )

A．向右飞行的正离子束

B．向左飞行的正离子束

C．向右飞行的负离子束

D．向左飞行的负离子束

听课记录：

变式训练2 有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图2所示，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场方向是沿(  )

图2

A．y轴正方向                 B．y轴负方向

C．z轴正方向                 D．z轴负方向

例3 如图3所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？

图3

变式训练3 如图4所示，线框面积为S，线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为________．若使线框绕OO′轴转过60°，则穿过线框平面的磁通量为________；

图4

若从初始位置转过90°，则穿过线框平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°，则穿过线框平面的磁通量变化为________．

【即学即练】

1．关于磁感应强度的单位T，下列表达式中正确的是(  )

A．1 T＝1 Wb/m2                     B．1 T＝1 Wb·m2

C．1 T＝1 N·s/C·m                   D．1 T＝1 N/A·m

2．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培分子电流假说，其原因是(  )

A．分子电流消失

B．分子电流取向变得大致相同

C．分子电流取向变得杂乱

D．分子电流减弱

3. 如图5所示，通有恒定电流的导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框由Ⅰ绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(  )

图5

A．ΔΦ1＜ΔΦ2                       B．ΔΦ1＞ΔΦ2

C．ΔΦ1＝ΔΦ2                       D．ΔΦ1＝－ΔΦ2

4．试在图6中，由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向．

图6

参考答案

课前自主学习

一、1.磁感应强度 2.磁场强弱 磁感线疏

二、1.电流方向 磁感线 2.轴线上 内部

三、1.环形电流 2.分子电流的取向是否有规律

四、1.强弱、方向 2.平行直线

五、1.垂直 BS 2.Wb T·m2 3.磁通密度

核心知识探究

一、

[问题情境]

1．不是 2.安培定则 (右手螺旋定则)

[要点提炼]

1．每一点的切线 疏密

2．(1)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．

(2)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或螺线管内部磁感线的方向．

[问题延伸] 相交 闭合

二、

[问题情境]

1．通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似．

2．当物体受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同．

[要点提炼]

1．在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流，这种分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．

2．分子电流的取向

三、

[问题情境]

1．强弱、方向处处相同的磁场

2．研究电磁现象时，常常要讨论穿过某一面积的磁场及它的变化．

[要点提炼]

1．处处相同 间隔相同的平行

2．Φ＝BS 垂直

[问题延伸]

1．磁通量是标量，但有正负，其正负表示磁感线穿过面积的方向与规定的正方向相同还是相反．

2．若有两个方向相反的磁场穿过某一面积，则穿过这一面积的磁通量为合磁场的磁通量．

解题方法探究

例1 A [磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C错；磁感线不能相交，D错．]

变式训练1 BC [根据磁感线的定义，B对，C对，D错；在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线为闭合曲线，所以A不正确．]

例2 BC [小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向．题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外．由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动，因此B、C正确．]

变式训练2 A [电子流沿x轴正方向高速运动，相当于电流沿x轴负方向．依据安培定则可得，在z轴上的P点处所产生的磁场方向沿y轴正方向．所以，本题的正确选项为A.]

例3 0.12 Wb

解析 方法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·Scos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.

方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcos θ，则Φ＝B⊥S＝Bcos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.

变式训练3 BS BS 0 2BS

解析 在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS；当线框绕OO′轴转过

60°时，可以将原图改

画为从上向下看的俯视图，如图所示，Φ＝BS⊥＝BScos 60°＝BS；转过90°时，线框由与磁感线垂直变为平行，Φ＝0；当线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过的方向改变了，Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.

即学即练

1．ACD [由磁感应强度的定义式B＝知，C、D均对；由磁通量Φ＝BS可知，A对，B错．]

2．C [根据安培的分子电流假说，当分子电流取向变得大致相同时，对外显示磁性，当温度升高或者受到敲击时，分子发生激烈的热运动或震动使分子电流取向变得杂乱无章，对外不能显示磁性．]

3．A [磁通量是标量，但有正负，设位置Ⅰ和位置Ⅱ的磁通量绝对值分别为Φ1和Φ2，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，ΔΦ2＝Φ1＋Φ2.]

4．(1)电流向下 (2)逆时针 (3)右进左出 (4)下进上出