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几种常见的磁场 磁通量1.1


第三章《磁场》

第三节 《几种常见的磁场》

复习回顾:

1、 为描述磁场的强弱和方向,我们引入 了什么物理量? 磁感应强度 B

2、电场线可以形象的描述电场强度E的大 小和方向,那么我们怎样形象地描述磁感 应强度的大小和方向呢?

一. 磁感线 【问题】磁场中各点的磁场

方向如何判定呢? 将一个小磁针放在磁场中某一点,小 磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的 磁场方向.

一. 磁感线 如何形象地描述磁场中各点的磁场方向? 1、定义: 磁感线是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 点的磁感应强度的方向一致。
C

B

A

2、几种常见的磁场:
1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线:

条形磁铁

蹄形磁铁

外部从N到S,内部从S到N形成闭合曲线

2)直线电流的磁场的磁感线: 安培定则(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.(右手螺旋定则)

I 表示垂直于 纸面向外 表示垂直于 纸面向里

俯视图

左视图

3)环形电流的磁场的磁感线 安培定则(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.

4)通电螺线管的磁场的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所 以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的 磁场,这时,拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方 向.

I

3、磁感线的特点 (1)磁感线是假想的,不是真实的
(2)磁感线是闭合曲线。 在磁体的外部磁感线由N极发出,回到S极。 在磁体的内部磁感线则由S极指向N极 (3)磁感线不能相交或相切 (4)磁感线的疏密表示磁场的强弱 (5)磁感线上每一点的切线方向即为该点的 磁场的方向

如图所示,一束带电粒子沿水平方向飞 过小磁针的上方,并与磁针指向平行,能使 小磁针的N极转向读者,那么这束带电粒子可 能是( BC )

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

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.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

如图,当电流通过线圈时, 磁针A的N极指向哪里?磁针B的N极指向哪里?
磁针A的N极指向外
I

磁针B的N极指向里

A

B

如图所示,a、b、c三枚小磁针分别在通电 螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静 止时,小磁针N极的指向是 ( C ) 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

4、安培分子电流假说

磁体为什么会有磁性?
法国学者安培提出了著名的分子电流假说
在原子、分子等物质微粒的内部,存在着 一种电流-分子电流.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

S

N

利用安培的假说解释一些磁现象

N

S

关于磁现象的电本质,下列说法中正确的 是( B ) A.磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必 有磁 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起 源于电荷的运动 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D.根据安培假说可知,磁体内分子电流总 是存在的,因此任何磁体都不会失去磁性

一根软铁棒在磁场中被磁化.是因为 ( D ) A.软铁棒中产生了分子电流 B.软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章

C.软铁棒中分子电流消失了
D.软铁棒中分子电流取向变得大致相同

5、匀强磁场 磁场强弱、方向处处相同的磁场 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 常见的匀强磁场:

1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场 2.通电螺线管内部的磁场 3.相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时, 其中间区域的磁场。

I

在某一磁场中放了两个小磁针,发现这两个 小磁针仅在磁场力的作用下成如图所示的 平行反向,则该磁场可能由下列哪些来产生 ( ACD ) A.条形磁铁 B.两个靠得很近的异名磁极间存在的磁场 C.通电直导线 D.通电螺线管

长直螺线管内有一个可自由转动的小磁针, 静止时如图所示,则螺线管中( CD )

A.一定通有由a到b的电流 B.一定通有由b到a的电 C.可能没有电流流过 D.可能通有由a到b的电流

实验室有一旧的学生直流电源,输出端的符号 模糊不清,无法辨认正、负极,某同学设计了 下面的判断电源极性的方法:在桌 面上放一个小磁针,在磁针东面放 螺线管,如图所示,闭合开关后, 磁针指南的一端向东偏转,下列 判断中正确的是 ( C ) A.电源的A端是正极.在电源内电流由A流向B B.电源的A端是正级.在电源内电流由B流向A C.电源的B端是正极,在电源内电流由A流向B D.电源的B端是正极,在电源内电流由B流向A

如图所示,弹簧秤下挂一条形磁棒,其中条形 磁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内,下列说法 正确的是( AC ) A.若将a接电源正极,b接负极, 弹簧秤的示数将减小 B.若将a接电源正极,b接负极, 弹簧秤的示数将增大 C.若将b接电源正极,a接负极, 弹簧秤的示数将增大 D.若将b接电源正极,a接负极, 弹簧秤的示数将减小

在图中,已知磁场的方向,试画出产生 相应磁场的电流方向
X

·

N S

假设地球的磁场是由于地球带某种电荷 而又绕地轴自转产生的,你认为地球带有何 种电荷?

带负电荷

6、磁通量 定义: 在磁感应强度为B的匀强磁场当中,有一 个与磁场方向垂直的平面S,B和S的乘积叫做 穿过这个面积的磁通量
公式: Φ=BS 单位:韦伯 符号:Wb 1Wb=1T· m2

对公式的理解 1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场 的磁感应强度 2.公式只适用于S⊥B,若S与B不垂 直,则S为垂直与磁场方向的投影 面积 当磁场B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS 当磁场B与面积S不垂直, Φ<BS 当B∥S时,磁通量最小Φ=0

面积S=0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感 应强度 B=0.4T的匀强磁场中,当磁场与环 0.2Wb ; 面垂直时,穿过环面的磁通量是_______ 当金属圆环转过90°,环面与磁场平行时, 0 穿过环面的磁通量是_______

如图,线圈平面与水平方向成θ角,磁感 应线竖直向下,设匀强磁场的磁感应强度 BScosθ 为B,线圈面积为S,则Ф =_________

a b

B c
θ d

对公式的理解 3.Φ是标量,但有方向,若取某方向穿入平面 的磁通量为正,则反方向穿入该平面的磁通量 为负
4.磁通量的意义可以用磁感线形象的说明 5.过一个平面若有方向相反的两个磁通量,这 时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相 反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)

如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a和b, 一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直,则穿过两 环的磁通量Фa和Фb大小关系为( A) A.均向上,Фa>Фb B.均向下,Фa<Фb? C.均向上,Фa=Фb D.均向下,无法比较

6.磁通量的变化 磁通量变化ΔФ =Ф2-Ф1是某两个时刻穿过某个 平面S的磁通量之差,即ΔФ取决于末状态的磁通 量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差 磁通量的变化一般有三种形式
1、B不变,有效面积S变化 2、B变化,S不变 3、B和S同时变化

如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到
a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁 通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移 动)( D ) A.一直增加 B.一直减少
a b

a′

b′

C.先增加后减少

d

c

d′

c′

D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减 少

如图所示,A为橡胶圆盘,其盘面竖直.B为 紧贴A的毛皮.在靠近盘的中轴上有一个小磁针 静止于图示位置.当沿图中箭头的方向转动把手 C时,小磁针将发生什么现象

小磁针的N极将发生偏转,N极向右,S极向左.

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 ) A.区域I B.区域Ⅱ C.区域Ⅲ D.区域Ⅳ

铁环上绕有绝缘的通电导线,电流方向如 图所示.则有铁环中心O处的磁场方向为 ( A ) A.向下 B.向上 C.垂直纸面向里 D.垂直纸面向外

如图所示.在同一平面内有四根彼此绝缘的通 电直导线,四根导线中电流I1=I3>I2>I4.要使0 点处磁场增强,则应切断哪一根导线中的电流 ( D )
A.切断I1 B.切断I2 C.切断I3 D.切断I4
I1 I2 O I4 I3

某地地磁场的磁感应强度的水平分量是 3.0×l0-5T,竖直分量是4.0×10-5T,则地 -5T 5.0 × l0 磁场磁感应强度的大小为__________,方 O斜向下(或斜向上) 与竖直方向成 37 向为_______________________________, 在水平面上,面积为5m2的范围内,地磁场 的磁通量为____________Wb 2.0×10-4

如图所示,套在条形磁铁外的三个线圈,其面 积S1>S2= S3,且 “3”线圈在磁铁的正中间。 设各线圈中的磁通量依次为Ф1、Ф2、Ф3则它 们的大小关系是( C ) A、 Ф1>Ф2>Ф3 B、 Ф1>Ф2=Ф3 C、 Ф1<Ф2<Ф3 D、 Ф1<Ф2=Ф3

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_____, BS 若 使框架绕OO’转过60度角则穿过线框平面的磁通量为 _________, BS/2 若从初始位置转过90度角,则穿过线框平 面的磁通量为_____, 0 若从初始位置转过180度角,则穿 O 过线框平面的磁通量变化为2BS _______

O’


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