第1講常見磁場磁感應強度第1頁

一、磁場

1．磁體周圍存在磁場，奧斯特試驗表明，通電導體周圍也存在著磁場，磁場是一個物質．

2．磁現象電本質

(1)安培假說認為，在原子、分子等物質微粒內部存在著分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為一個微小磁體．

(2)分子電流實際上是由原子內部電子運動形成．

(3)磁現象電本質：一切磁現象都起源于運動電荷.第2頁3．磁極與磁極、磁場與電流、電流與電流之間相互作用是經過

磁場

發生．

4．磁場方向：要求在磁場中任一點小磁針

N極

受力方向(或者小磁針靜止時N極指向)就是那一點磁場方向．5．磁感線：

(1)定義：在磁場中人為地畫出一系列曲線，曲線上任意點

切線方向表示該位置磁場方向，這一系列曲線稱為磁感線．它是為了形象化地描述磁場在空間分布情況而人為假想有向曲線．第3頁(2)磁感線是在磁體(螺線管)外部由

N

極到

S

極，內部由

S

極到

N

極閉合曲線．

(3)磁感線疏密表示磁場強弱，磁感線較密地方磁場較

強

，磁感線較疏地方磁場較

弱

.(4)電流(包含直線電流、環形電流、通電螺線管)周圍磁感線方向與電流方向關系，可由

安培定則

來判定．

(5)磁感線特點：磁感線都是閉合曲線，且不能

交叉、相切

.

記住以下常見磁場磁感線分布情況：①直線電流；②環形電流；③通電螺線管；④條形磁鐵；⑤蹄形磁鐵；⑥地磁場等．第4頁

二、磁感應強度

1．磁場最基本性質之一是對放入其中電流有磁場力作用，電流垂直于磁場時受磁場力最大，電流與磁場方向平行時，磁場力等于0

.

在磁場中垂直于磁場方向通電直導線，受到磁場力F與電流I和導線長度L乘積比值叫做通電直導線所在處磁感應強度，定義式為：B＝F/IL

，磁感應強度方向就是該位置磁場方向．第5頁2．勻強磁場：若某個區域里磁感應強度大小

處處相等

，方向

都相同

，那么這個區域磁場叫做勻強磁場，兩個較大異名磁極之間(除邊緣之外)、長直通電螺線管內部(除兩端之外)都是勻強磁場，勻強磁場中磁感線是

平行等間距

直線．

3．設在磁感應強度為B勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直平面，面積為S，我們把B與S乘積叫做穿過這個面積

磁通量

，簡稱

磁通

，國際單位是

韋伯

，簡稱

韋，符號是

Wb

.用字母Φ表示磁通量，則Φ＝

BS

，從Φ＝BS得出B＝

Φ/S

，這表示磁感應強度等于

穿過線圈單位面積上磁通量

，所以又把磁感應強度叫做

磁通密度

，而且用

Wb/m2

做單位．第6頁

三、地磁場主要特點地球磁場與條形磁體磁場相同，其主要特點有三個：

1．地磁場N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖8－1－1所表示．第7頁2．地磁場B水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直水平面向

上

，在北半球垂直水平面向

下

.3．在赤道平面上，與地球表面距離相等各點，磁感應強度相等，且方向水平向

北三、地磁場主要特點第8頁

1.磁場描述

問題：哪些物體能夠產生磁場？它們之間關系是什么？

解答：磁體和電流周圍都存在磁場，安培提出分子電流假說很好地解釋了磁化和去磁等現象，得到了“磁極磁場和電流磁場都是由電荷運動產生．”第9頁

例1：把一根通電硬直導線ab放在磁場中，導線所在區域磁感線呈弧形，如圖8－1－2所表示，導線能夠在空中自由移動．導線中電流方向由a到b.(1)請描述導線運動情況．

(2)虛線框內有產生以上弧形磁感線磁場源，它可能是條形磁體、蹄形磁體、通電螺線管、直線電流．請你分析每種可能情況并大致畫出它們安放位置．圖8－1－2第10頁

解析:(1)通電導體a端、b端分別受到安培力垂直紙面向外和垂直紙面向內，導線會轉動，當轉過90°時，電流方向垂直紙面向里，導線受到安培力向下，故導線會向下運動，所以導線邊轉動邊向下移動．

(2)下面甲、乙、丙、丁四個圖分別表示虛線框內磁場源是條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電螺線管和直線電流及其大致位置．第11頁點評：在“中等題為主”宗旨下，江蘇高考計算題中開放性問題很好考查了學生各種能力，也為年復習提出一些“提議”．本題利用開放性結論將要求掌握幾個經典磁場磁感線分布特征誘發出來，學生在解答中既復習了基礎知識，又活躍了思維，凸顯了學習價值觀．第12頁電場強度(E)磁感應強度(B)定義依據①電場對電荷q有作用力F②對電場中任一點F∝q，＝恒量(由電場決定)③對不一樣點，普通來說恒量值不一樣①磁場對直線電流IL有作用力②磁場中任一點F與磁場方向、電流方向相關，只考慮電流方向垂直磁場方向情況F∝IL，＝恒量(由磁場決定)③對于不一樣點，普通來說恒量值不一樣2磁感應強度矢量性

問題：磁場與電場有何區分？

第13頁電場強度(E)磁感應強度(B)定義E＝B＝物理意義E在數值上等于電場對單位電荷作用力大小B在數值上等于垂直于磁場方向長1m，電流強度為1A導線所受磁場力大小單位1V/m＝1N/C1T＝1N/(A·m)

2磁感應強度矢量性

問題：磁場與電場有何區分？

第14頁

例2：三根平行長直導線，分別垂直地經過一個等腰直角三角形三個頂點，如圖8－1－3所表示．現使每條通電導線在斜邊中點O處所產生磁感應強度大小均為B.則該處實際磁感應強度大小和方向怎樣？圖8－1－3第15頁

解析：依據每條直線電流方向，由安培定則判定在O處產生磁場方向．在O處畫出各磁感應強度大小和方向，矢量合成求出合磁感應強度大小和方向．依據安培定則，I1與I3在O點處產生磁感應強度方向相同，I2在O點處產生磁感應強度方向與B1(B3)垂直．又知B1、B2、B3大小相等均為B，依據矢量運算法則知，O點處實際磁感應強度大小，方向在三角形平面內與斜邊夾角為θ＝arctan2，如圖所表示．

第16頁

點評：本題考查了利用平行四邊形定則合成磁感應強度和利用安培定則判斷通電直導線形成磁場在某處磁感應強度方向．

警示：對于直線電流形成磁場，磁感應強度在某處方向是以直導線為圓心圓周在該處切線方向．第17頁3地磁場

問題：小磁針受力方向或最終靜止時指向為磁場方向，能否在地球上利用小磁針受力方向判斷地球磁場方向？解答：能，指南針就是小磁針在這首先應用．第18頁例3：19世紀代，以塞貝爾(數學家)為代表科學家已認識到溫度差會引發電流．考慮到地球自轉造成了太陽照射下地球向光面與后面溫度差，安培提出以下假設：地磁場是由繞地球環形電流引發，則假設中電流方向是(磁子午線是地球磁場N極與S極在地球表面連線)()A．由西向東垂直磁子午線B．由東向西垂直磁子午線C．由南向北沿磁子午線方向D．由赤道向兩極沿磁子午線方向第19頁

解析：地磁場北極在地理南極附近，地磁場南極在地理北極附近，依據安培定則能夠判定引發地磁場電流是與地軸垂直圓形電流，其方向是由東向西，選項B正確．

答案：B第20頁

點評：因地球自西向東轉，而環形電流方向是自東向西，所以，可判斷地球應帶負電．

警示：地磁場能引出較多實際問題，地磁場判斷是處理這些問題前提，學生解答時主要問題是將立體型磁感線分布誤認為平面型分布第21頁

4磁通量

問題：說說你對磁通量認識．

解答：其定義為穿過某一面積磁感線條數為磁通量．對于公式Φ＝BS來說，適合用于勻強磁場，其中S指是垂直于勻強磁場方向面積．在同一磁場中，磁感線越密地方，也就是穿過單位面積磁感線條數越多地方，磁感應強度B越大．所以S一定，B越大，穿過這個面磁感線條數就越多，磁通量就越大．所以磁通量反應穿過某一面積磁感線條數多少．第22頁

例4：如圖8－1－4甲所表示，一個電阻為R，面積為S矩形導線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場磁感應強度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45°角，O、O′分別是ab和cd邊中點．現將線框右半邊ObcO′繞OO′逆時針旋轉90°到圖乙所表示位置．在這一過程中，導線中經過電荷量是(

)圖8－1－4第23頁

解析：線框右半邊(ObcO′)未旋轉時整個回路磁通量線框右半邊(ObcO′)旋轉90°后，穿進跟穿出磁通量相等，以下列圖，整個回路磁通量依據公式，經過電荷量是.

答案：A第24頁

點評：磁通量是電磁學中一個基本量，在電磁感應現象中頻繁使用，所以掌握好磁通量計算是處理后面電磁感應現象保障．

警示:在勻強磁場中，磁通量Φ＝BSsinα(α是B與S夾角)，在非勻強磁場中，磁通量改變比較復雜，判斷時可用“磁通量能夠了解為穿過這個面磁感線條數”．

磁通量是標量，它方向只表示磁感線是穿入還是穿出，當穿過某一面積磁感線有穿入又有穿出時，二者將相互抵消一部分，這類似于導體帶電時“凈”電荷．第25頁

1.(單項選擇)關于磁感線一些說法，不正確是()A．磁感線上各點切線方向，就是該點磁場方向

B．磁場中兩條磁感線一定不相交

C．磁感線分布較密地方，磁感應強度較強

D．通電螺線管磁感線從N極出發，終止于S極，是非閉合曲線D

第26頁

2.(多項選擇)如圖8－1－5所表示，一束電子沿水平方向向右平行地飛過小磁針上方時，關于小磁針所在空間磁場方向及小磁針偏轉情況正確是()

A．磁場垂直紙面向外

B．磁場垂直紙面向里

C．N極向紙外偏轉

D．N極向紙內偏轉AC圖8－1－5第27頁3.(多項選擇)以下相關磁感應強度說法，正確是()A．由

可知，磁感應強度跟通電導線所受磁場力成正比，與導線中電流和導線長度乘積成反比

B．一小段通電導線在某處不受安培力作用，則該處磁感應強度一定為零

C．當磁場方向與電流方向垂直時，通電導線所受安培力最大

D．磁感應強度與通電導線受安培力、電流強度和導線長度無關CD

解析：當磁感應強度B方向與導線方向成θ角時，F＝ILBsinθ，若θ＝90°，安培力最大；若θ＝0，F＝0，故B錯C正確．磁感應強度是表征磁場本身性質物理量，與磁場力、導線中電流和導線長度無關，故A錯D正確．第28頁

4.(單項選擇)兩個完全相同通電圓環A、B圓心O重合、圓面相互垂直地放