环形电流磁场流过环形导线的电流简称环形电流的磁感线
电场、磁场、电磁场
电场一、电荷:1.带正负电的基本粒子,称为电荷。
2.带正电的粒子叫正电荷(+),带负电的粒子叫负电荷(“﹣”)。
也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性,它使基本粒子互相吸引或排斥。
3.元电荷:又称“基本电量”或“元电荷”。
在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷,也是物理学的基本常数之一,常用符号e表示。
基本电荷e=1.6021892×10^-19库仑,(通常取e=1.6×10^-19C)。
是一个电子或一个质子所带的电荷量。
任何带电体所带电荷都是e的整数倍。
4.点电荷:不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。
是实际带电体的理想化模型。
在研究带电体间的相互作用时,若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时,就可把带电体看成点电荷。
点电荷是没有大小的带电体,是一种理想模型.实际的带电体(包括电子、质子等)都有一定大小,都不是点电荷.当电荷间距离大到可认为电荷大小、形状不起什么作用时,可把电荷看成点电荷.5.对非点电荷间的相互作用力,可看成许多点电荷间相互作用力的叠加.静止点电荷对运动点电荷的作用力可用库仑定律(F=k*(q1*q2)/r^2)计算,但运动点电荷对运动点电荷的作用力一般不能用库仑定律计算.(比例常数k = 1/4pe0 (1-3)=9.0x10^9牛 ·米2/库2(N*m^2/C^2))6.获取电荷:摩擦起点,接触取电,感应起电。
二、电荷守恒定律:1.对于一个孤立系统,不论发生什么变化,其中所有电荷的代数和永远保持不变。
(电荷守恒定律表明,如果某一区域中的电荷增加或减少了,那么必定有等量的电荷进入或离开该区域;如果在一个物理过程中产生或消失了某种电荷,那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。
)三、库仑定律:1. F=k*(Q1*Q2)/r^2。
(静电力常量: k = 9.0x10^9牛 ·米2/库2(N*m^2/C^2))2. 真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥,异名电荷相吸。
磁感线方向和磁场方向的判断方法
磁感线方向和磁场方向的判断方法
很多人都想知道磁感线方向和磁场方向怎幺判断,下面小编整理了一些相关信息,供大家参考!
1磁感性方向判断方法条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线:相对来讲比较简单,在磁铁外部,磁感线从N极出来,进入S极;反之,在内部由S极到N极。
直线电流磁场的磁感线:在直线电流磁场的磁感线分布中,磁感线是以通
电直线导线为圆心作无数个同心圆,同心圆环绕着通电导线。
实验表明,如果改变电流的方向,各点磁场的方向都变成相反的方向,也就是说磁感线的方向随电流的方向而改变。
直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋
定则)来判定:用右手握住导线,让伸直的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
环形电流磁场的磁感线:流过环形导线的电流简称环形电流,从环形电流
磁场的磁感线分布,可以看出,环形电流的磁感线也是一些闭合曲线,这些闭合曲线也环绕着通电导线。
环形电流的磁感线方向也随电流的方向而改变。
研究环形电流的磁场时,我们主要关心圆环轴上各点的磁场方向,这可以
用右手螺旋定则来判定:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是圆环的轴线上磁感线的方向。
1磁场方向判断方法磁力线在磁体外是由N极出来而不间断地在空间经历
一定路线返回S极;在磁体内部,继续通向N极而成一闭合曲线。
感应电动势本身也会产生一个磁场,而这个磁场是反对外磁场的变化的:。
几种常见的磁场
方便,但是,绝不能认为磁感线是由细铁屑排列而成的.
工具
第三章
磁场
栏目导引
2.磁感线为何不能相交?
提示:磁场确定以后,空间任意一
点的磁场方向只有一个,也就是把小磁 针放在该点时N极的受力方向.假设有 两条磁感线在空间某点 P 相交了,则在 P 点将会有两个切线 方向,与该点切线方向表示磁场方向矛盾,磁场中任一点不
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第三章 磁场
栏目导引
解析:
答案:
B 磁感线的疏密表示磁感应强度的大小,
【反思总结】
磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向.
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第三章
磁场
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【跟踪发散】 正确的是( )
1-1:关于磁感线的描述,下列说法中
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
理、不同型号的仪器的规格、使用要求,弄清它测出的是磁
感应强度在哪个方向的分量.还可用磁传感器测量螺线管内 不同位置的磁感应强度;探究通电导线所形成的磁场;验证 安培定则.
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第三章
磁场
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第三章
磁场
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磁场中某区域的磁感线如图所示,则(
)
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,且Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,且Ba<Bb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
可知A带正电,B带负电.所以D选项正确.
答案: BD
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第三章
磁场
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【跟踪发散】
2-1:如图所示为磁场、磁场作用力演
示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针, 且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示 方向的电流时( )
常见的磁场的磁感线分布
常见的磁场的磁感线分布(1)条形磁铁磁感线分布(如图16-1-2)特点:在磁体外部,磁感线从N极发出回到S极;在磁体内部磁感线由S极到N极.在磁体的外部,磁极附近的磁感线较密集.在磁体内部的磁体中间的磁感线最密集.(2)蹄形磁铁的磁感线分布(如图16-1-3)特点:在磁体外部,磁感线由N极发出,回到S极,在磁体内部磁感线由S极到N极,磁极附近的磁感线较密集.在磁体内部磁铁中点处的磁感线最密集.注意:蹄形磁铁两极间形成的磁场的磁感线不平行也不均匀.(3)直线电流的磁感线分布(如图16-1-4)特点:是一些以导线上各点为圆心的同心圆,且都在跟导线垂直的平面上,磁感线越靠近导线越密,越远则越疏.(4)环形电流的磁感线分布(如图16-1-5)特点:是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形导线的中心轴线上,磁感线和环形导线平面垂直.(5)通电螺线管的磁感线分布(如图16-1-6)特点:通电螺线管的磁感线与条形磁铁的磁感线相似.例、如图所示,已知磁体的磁极,你能否标出磁感线方向和小磁针的N、S极?()答案:能解析:磁感线可以根据从北极出来回到南极来判断,因此条形磁体的S极一端的磁感线方向标朝里的箭头,即向左。
而N极一端磁感线的方向则标向外的箭头,即向左。
判断小磁针的N、S极有两种方法:一种根据异名磁极相互吸引靠近而判断,靠着条形磁体S极一端的为小磁针的N极,则另一端为S极;另一种方法是根据小磁针的N极应与该点的磁场方向、磁感线方向一致来判断。
在判断出此处磁感线方向以后,即可作答。
标出后如下图所示:例、如图所示,在蹄形磁铁旁的a点放一小磁针,且指向如图,b点不放小磁针但有磁感线,c点既不放小磁针,也没有磁感线。
则下列判断中,正确的是()A.a点有磁场,且方向向下B.b点有磁场,但其方向无法确定C.c点没有磁场D.蹄形磁铁的上端是N极解答:小磁针N极静止时向下,根据磁场方向的规定,a点磁场方向向下。
由a点磁场方向可知蹄形磁铁上端是N极,则图中磁感线的方向由磁铁的N极指向S极。
磁粉检测1级教材第一部分:基本知识和原理
磁粉检测第一部分基本知识和原理1.1磁现象细小的铁钉或铁丝能被磁铁吸引,这一现象大家在现实生活中都遇到过。
按照物理学的说法,就是磁铁附近存在一个磁场,铁钉或铁丝被吸引是在磁场中受到力的作用。
进一步观察可以发现:细小的铁钉或铁丝总是被吸引在磁铁的端部,这个端部叫磁铁的极,其中一端是北极(N极),另一端是南极(S级)。
当两个磁铁的端部接近时,如果是同极,就会相互排斥,如果是异极,就会相互吸引(图1-1)。
图1-1磁铁的极1.3磁场通俗地说,磁场就是有磁力作用的空间。
假设把小磁针放在磁铁的附近的不同位置,可以发现,不同位置上磁针受的力的大小是不同的,也就是说,空间各点的磁场强弱是不同的。
此外,磁场中同一位置的小磁针的两极会指向确定的方向;而在不同位置上,小磁针静止时指的方向却不一定相同。
这说明磁场是有方向性的。
1.4磁感应线(磁力线)由于磁场看不见,理解和描述它都有一些困难,于是物理学家提出了磁感应线(磁力线)的概念,用磁感应线(磁力线)可以形象地描述磁场。
需要说明一下,在一般描述磁场时,我们经常混用磁感应线和磁力线。
但是如果牵涉到描述铁磁介质的感应磁场时,对两者就需要仔细区别了,这种情况后面会遇到。
另外还必须强调,磁感应线(磁力线)是人为假想的曲线,不是客观存在于磁场中的真实曲线。
1.5磁感应线(磁力线)的性质为了能够确切描述磁场,物理学家规定,磁感应线(磁力线)具有以下性质:1、磁感应线(磁力线)具有方向,曲线上任意一点的切线的方向即表示该点的磁场方向;2、磁感应线(磁力线)的疏密程度表示磁场的强弱;3、磁感应线(磁力线)是连续的闭合曲线,永不中断。
4、任意两条磁感应线(磁力线)永不相交。
5、在磁体外部,磁感应线(磁力线)由N 极(北极)出来,进入S 极(南级);在磁体内部,磁感应线(磁力线)的方向由S极指向N 极。
1.6用磁感应线(磁力线)描述永久磁铁的磁场图1-2显示了条形磁铁和蹄形磁铁的磁力线。
几种常见的磁场 课件
(2)若某个平面内有不同方向的磁场存在,计算穿过这个面 的磁通量时,先规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量 为负,这个平面内的总磁通量等于平面内各个方向的磁通量的 代数和,即“净磁通量”。
4. 与磁感应强度的关系 (1)磁感应强度 B 主要描述磁场中某点的磁场情况,与位置 对应;而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的情况,它与给 定面对应。 (2)由 Φ=BS 得 B=ΦS ,此为磁感应强度的另一定义式,表 示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数,所以 B 又叫 作磁通密度。
考点二 安培定则的应用 探究导引 1. 磁场是分布在立体空间的吗? 思考:
2. 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。这种说法对吗?
思考:
一|重点诠释 三种常见电流的磁场
(1)应用安培定则判定直线电流时,四指所 指的是导线之外磁场的方向;判定环形电流和通电螺线管电流 时,拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。
(2)环形电流相当于小磁针,通电螺线管相当于条形磁铁, 应用安培定则判断时,拇指所指的一端为它的 N 极。
二|典题研析 例 2 如图所示,放在通电螺线管内部中间处的小磁针静止 时 N 极指向右,试判定电源的正、负极。
通电螺线管内部磁感线方向向哪? 提示:静止时小磁针 N 极所指的方向为小磁针所在处磁场 方向,所以通电螺线管内部磁感线方向向右。
Φ1=-BS=-0.6×0.4 Wb=-0.24 Wb。 故磁通量的变化量 ΔΦ=|Φ1-Φ|=|-0.24-0.12| Wb=0.36 Wb。
[完美答案] 0.12 Wb 0.36 Wb
对磁通量及磁通量的改变量的认识 (1)求解穿过线圈平面的磁通量关键是找出垂直于磁场的有 效面积,或者是找出垂直于平面的有效磁场,即Φ=Bsinθ·S 还 是Φ=B ·S sin θ ,不同的练习要灵活处理。 (2)求解磁通量的变化量时,注意磁通量有正负,与规定正 方向相同为正,相反为负。磁通量变化量ΔΦ=Φ2-Φ1。
高中物理选修31——磁场知识点总结
高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结一、磁场及其磁感线1、磁场(1)磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质,磁场和电场一样,都是“场形态物质”。
(2)磁场的方向:物理学规定,在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点磁场的方向。
(3)磁场的基本性质:磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。
磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。
2、磁感线(1)磁感线:是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。
在曲线上,每一点切线方向都在该点的磁场方向上,曲线的疏密反映磁场的强弱。
(2)磁感线的特点:a.磁感线是闭合的曲线,磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极,内部由S极到N极。
b.任意两条磁感线不能相交。
3、几种常见磁场的磁感线的分布(1)条形磁铁和碲形磁铁的磁感线条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体,如图所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状,其实它们的磁感线分布在整个空间内,而且磁感线是闭合的,它们的内部都有磁感线分布。
(2)通电直导线磁场的磁感线通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示,通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。
需要指出的是,通电直导线产生的磁场是不均匀的,越靠近导线,磁场越强,磁感线越密。
电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断,如图所示。
用右手握住直导线,伸直的大拇指与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
(3)环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形的中心轴上,由对称性可知,磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。
如图甲所示,环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断,如图乙所示,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圆环轴线上磁感线的方向;如图丙所示,让右手握住部分环形导线,伸直的大拇指与电流方向一致,则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。
3.3几种常见的磁场 学案要点
学案3几种常见的磁场[学习目标定位] 1.知道磁感线的概念,知道几种常见磁场的磁感线分布.2.会用安培定则判断电流的磁场方向.3.了解安培分子电流假说.4.知道什么是匀强磁场.5.知道磁通量的概念,会用Φ=BS计算磁通量.一、磁感线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的方向一致,这样的曲线就叫做磁感线.在磁体两极附近,磁场较强,磁感线较密.二、几种常见的磁场——安培定则的几种表述1.直线电流的磁场方向: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.这个规律也叫右手螺旋定则.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.3.通电螺线管的磁场:从外部看,通电螺线管的磁场相当于一个条形磁铁的磁场,所以用安培定则时,拇指所指的是它的北极的方向.三、安培分子电流假说法国学者安培提出了著名的分子电流假说.他认为,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.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.四、匀强磁场强弱和方向处处相同的磁场.匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线.五、磁通量设在磁感应强度为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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,简称磁通.用字母Φ表示磁通量,则Φ=BS.在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,简称韦,符号是Wb.一、磁感线安培定则[问题设计]在磁场中放一块玻璃板,玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,轻敲玻璃板,铁屑就会有规则地排列起来,模拟出磁感线的形状.由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何分布的?答案[要点提炼]1.磁感线和电场线的比较:相同点:都是疏密程度表示场的强弱,切线方向表示场的方向;都不能相交.不同点:电场线起于正电荷,终止于负电荷,不闭合;但磁感线是闭合曲线.2.电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断.(1)直线电流的磁场:以导线上任意点为圆心的同心圆,越向外越疏.(如图1所示)图1(2)环形电流的磁场:内部比外部强,磁感线越向外越疏.(如图2所示)图2(3)通电螺线管的磁场:内部为匀强磁场,且内部比外部强.内部磁感线方向由S极指向N极,外部由N极指向S极.(如图3所示)图3二、安培分子电流假说[问题设计]磁铁和电流都能产生磁场,而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似,它们的磁场有什么联系?答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的.[要点提炼]1.安培分子电流假说安培认为,物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体(如图4).图42.当铁棒中分子电流的取向大致相同时,铁棒对外显磁性(如图5甲);当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时,铁棒对外不显磁性(如图乙).图53.安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的.三、匀强磁场磁通量[问题设计]取两块较大的磁铁,让两个平行的异名磁极相对,在距离很近时用细铁屑模拟磁感线的分布,你观察到的结果怎样?答案磁感线互相平行.[要点提炼]1.匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线.2.磁通量的定义式:Φ=BS,适用条件:磁场是匀强磁场,且磁场方向与平面垂直.3.当平面与磁场方向不垂直时,穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算,即Φ=BS⊥=BS cos_θ(如图6).图6[延伸思考]什么是磁通密度?其单位是什么?答案磁通密度就是磁感应强度,其单位可表示为Wb/m2.一、对磁感线的认识例1关于磁场和磁感线的描述,正确的说法是()A.磁感线从磁体的N极出发,终止于S极B.磁感线可以表示磁场的方向和强弱C.沿磁感线方向,磁场逐渐减弱D.因为异名磁极相互吸引,所以放入通电螺线管内的小磁针的N极一定指向螺线管的S极解析在磁体外部,磁感线从磁体的N极出发指向S极,在磁体内部,磁感线从磁体S极出发指向N极,故选项A错误;磁感线较密的地方,磁场较强,反之较弱,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,选项B正确,选项C错误;在通电螺线管内,磁场方向从S极指向N极,而小磁针静止时N极指向磁场方向,故放在通电螺线管内的小磁针N极指向N极,选项D错误.答案 B二、对安培定则的理解与应用例2如图7所示,图a、图b是直线电流的磁场,图c、图d是环形电流的磁场,图e、图f是通电螺线管电流的磁场.试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向.图7解析根据安培定则,可以确定图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方向,d 中磁感线的方向向上,e 中磁感线的方向向左,f 中磁感线的方向向右. 答案 见解析三、对安培分子电流假说的认识例3 关于磁现象的电本质,下列说法正确的是( ) A .除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷或电流产生的B .根据安培的分子电流假说,在外磁场作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体就被磁化了,两端形成磁极C .一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D .磁就是电,电就是磁;有磁必有电,有电必有磁解析 变化的电场能够产生磁场,而永久磁铁的磁场也是由运动的电荷(分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流)产生的.故A 错误.没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的,分子电流产生的磁场相互抵消,但当受到外界磁场的作用力时分子电流的取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强,物体就被磁化了,两端形成磁极.故B 正确.由安培分子电流假说知C 正确.磁和电是两种不同的物质,故磁是磁,电是电.有变化的电场或运动的电荷就能产生磁场,但静止的电荷不能产生磁场,恒定的电场不能产生磁场同样恒定磁场也不能产生电场,故D 错误. 答案 BC四、对磁通量的认识及计算例4 如图8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,则穿过框架平面的磁通量为__________;若从初始位置转过90°角,则穿过框架平面的磁通量为________________;若从初始位置转过180°角,则穿过框架平面的磁通量的变化是__________.图8解析 初始位置Φ1=BS ;框架转过60°角时Φ2=BS ⊥=BS cos 60°=12BS ;框架转过90°角时Φ3=BS ⊥=BS cos90°=0;若规定初始位置磁通量为“正”,则框架转过180°角时磁感线从反面穿出,故末态磁通量为“负”,即Φ4=-BS ,所以ΔΦ=|Φ4-Φ1|=|(-BS )-BS |=2BS . 答案 BS 12BS 0 2BS1.(对磁感线的认识)关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是()A.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种客观存在的物质B.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,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C.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止的D.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的答案AB解析条形磁铁内部磁感线从S极到N极,选项C错误;磁感线是为了形象描述磁场而假想的一组有方向的闭合的曲线,实际上并不存在,所以选项D错误;磁场是一种客观存在的物质,所以选项A正确;磁感线上每一点切线方向表示磁场方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,小磁针静止时北极受力方向和北极指向均为磁场方向,所以选项B正确.2.(安培定则的理解与应用)如图9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()图9A.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向右答案 C解析小磁针静止时N极的指向与该点磁感线的方向相同,如果a、b、c三处磁感线的方向确定,那么三枚磁针静止时N极的指向也就确定.所以,只要画出通电螺线管的磁感线(如图所示),即可知a磁针的N极在左边,b磁针的N极在右边,c磁针的N极在右边.3.(对安培分子电流假说的认识)用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是()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解析安培分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出来的,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产生的宏观电流而产生的.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,故正确答案为A、D.4.(磁通量及计算)如图10所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面.若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()图10A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2答案 B解析磁通量与线圈匝数无关,且磁感线穿过的面积为πr2,而并非πR2,故B项对.题组一对磁感线的认识及方向判断1.下列关于电场线和磁感线的说法中,正确的是()A.电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B.磁场中两条磁感线一定不相交,但在复杂电场中的电场线是可以相交的C.电场线是一条不闭合曲线,而磁感线是一条闭合曲线D.电场线越密的地方,同一试探电荷所受的电场力越大;磁感线分布较密的地方,同一试探电荷所受的磁场力也越大答案 C2.如图1所示为电流产生磁场的分布图,正确的分布图是()图1A.①③B.②③C.①④D.②④答案 C解析由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向,①正确,②错误.③和④为环形电流,注意让弯曲的四指指向电流的方向,可判断出③错误,④正确.故正确选项为C.3.当接通电源后,小磁针A按如图2所示方向运动,则()图2A.小磁针B的N极向纸外转B.小磁针B的N极向纸里转C.小磁针B不转动D.因电流未标出,所以无法判断小磁针B如何转动答案 A解析由小磁针A的N极运动方向知,螺线管的左侧为S极,右侧为N极,由右手螺旋定则判断小磁针B 处的磁场方向向外,小磁针N极受力方向与该处磁场方向一致.故A正确.4.南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量.“雪龙号”考察队员一次实验如下:在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图3所示.下列说法正确的是()图3A.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小B.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大C.若将b端接电源正极,a端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变答案AC解析在地球南极附近即为地磁N极,螺线管相当于一条形磁铁,根据右手螺旋定则判断出“条形磁铁”的极性.再根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,判断知A、C正确.题组二对安培分子电流假说的认识5.关于安培分子电流假说的说法正确的是()A.安培观察到物质内部有分子电流存在就提出了假说B.为了解释磁铁产生磁场的原因,安培提出了假说C.事实上物质内部并不存在类似的分子电流D.根据后来科学家研究,原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符答案BD6.磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性,根据安培的分子电流假说,其原因是()A.分子电流消失B.分子电流的取向变得大致相同C.分子电流的取向变得杂乱D.分子电流的强度减弱答案 C解析由于高温或猛烈的敲击,会使原来取向一致的分子电流变得杂乱,从而失去磁性,故C选项正确.7.为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()答案 B解析地磁场是从地球的南极附近出来,进入地球的北极附近,除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量,由安培定则,环形电流外部磁场方向向北,可知,B正确.A图地表上空磁场方向向南,A错误.C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向,C、D错误.故选B.题组三磁感应强度矢量的叠加8.在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图4所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中()图4A.b、d两点的磁感应强度相等B.a、b两点的磁感应强度相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大答案 C解析如图所示,由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度,可见b、d两点的磁感应强度大小相等,但方向不同,A项错误.a点的磁感应强度最大,c点的磁感应强度最小,B、D项错误,C项正确.9.如图5所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是()图5A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同答案 C解析根据安培定则判断磁场方向,再结合矢量的合成知识求解.根据安培定则判断:两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点的磁感应强度不为零,故A选项错误;a、b两点的磁感应强度大小相等,方向相同,故B选项错误;根据对称性,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C选项正确;a、c两点的磁感应强度方向相同,故D选项错误.10.在纸面上有一个等边三角形ABC,在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线,导线垂直于纸面放置,电流方向如图6所示,每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B,则三角形A点的磁感应强度大小为______________,方向为______________.若C 点处的电流方向反向,则A 点处的磁感应强度大小为________________,方向为________________.图6答案3B 水平向右 B 竖直向下解析 如图所示,由安培定则知B 处导线在A 点的磁感应强度方向水平偏下30°,C 处导线在A 点的磁感应强度方向水平偏上30°,由平行四边形定则可以求得合磁感应强度方向水平向右,大小为B 1=2B cos 30°=3B . 当C 处的电流方向反向时,如图所示.由平行四边形定则可知合磁感应强度B 2的方向竖直向下,大小等于B . 题组四 对磁通量的认识及计算11.如图7所示是等腰直角三棱柱,其平面ABCD 为正方形,边长为L ,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B 0,则下列说法中正确的是( )图7A .穿过ABCD 平面的磁通量大小为B 0L 2 B .穿过BCFE 平面的磁通量大小为22B 0L 2C .穿过ADFE 平面的磁通量大小为零D .穿过整个三棱柱的磁通量为零 答案 BCD解析 根据Φ=BS ⊥,因此通过ABCD 平面的磁通量Φ=B 0L 2cos 45°=22B 0L 2,A 错误;平面BCFE ⊥B 0,而BC =L ,CF =L cos 45°=22L ,所以平面BCFE 的面积S =BC ·CF =22L 2,因而Φ=B 0S =22B 0L 2,B 正确;平面ADFE在B0的垂直方向上的投影面积为零,所以穿过的磁通量为零,C正确;若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为正,那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负,而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等,因此穿过整个三棱柱的磁通量为零,D正确.故选B、C、D.12.如图8所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1.0 cm.在纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1.0 cm,10 匝;B线圈半径为2.0 cm,1 匝;若磁场方向不变,在B减为0.4 T的过程中,A和B线圈中磁通量各改变了多少?图8答案 1.256×10-4 Wb 1.256×10-4 Wb解析A线圈半径为1.0 cm,正好和圆形磁场区域的半径相等,而B线圈半径为2.0 cm,大于圆形磁场区域的半径,但穿过A、B线圈的磁感线的条数相等,因此在求通过B线圈的磁通量时,面积S只能取圆形磁场区域的面积.设圆形磁场区域的半径为R,对线圈A,Φ=BπR2,磁通量的改变量:ΔΦ=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2 Wb=1.256×10-4 Wb,对线圈B,ΔΦ=|Φ2′-Φ1′|=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2 Wb=1.256×10-4 Wb.。
物理磁场的知识点总结
物理磁场的知识点总结作为自然科学的带头学科,物理学讨论大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的讨论基础。
下面我给大家共享一些物理磁场的学问,盼望能够关心大家,欢迎阅读!物理磁场的学问一、磁场磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场发生的。
电流在四周空间产生磁场,小磁针在该磁场中受到力的作用。
磁极和电流之间的相互作用也是通过磁场发生的。
电流和电流之间的相互作用也是通过磁场产生的。
磁场是存在于磁体、电流和运动电荷四周空间的一种特别形态的物质,磁极或电流在自己的四周空间产生磁场,而磁场的基本性质就是对放入其中的磁极或电流有力的作用。
二、磁现象的电本质1.罗兰试验正电荷随绝缘橡胶圆盘高速旋转,发觉小磁针发生偏转,说明运动的电荷产生了磁场,小磁针受到磁场力的作用而发生偏转。
2.安培分子电流假说法国学者安培提出,在原子、分子等物质微粒内部,存在一种环形电流-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。
安培是最早揭示磁现象的电本质的。
一根未被磁化的铁棒,各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场相互抵消,对外不显磁性;当铁棒被磁化后各分子电流的取向大致相同,两端对外显示较强的磁性,形成磁极;留意,当磁体受到高温或猛烈敲击会失去磁性。
3.磁现象的电本质运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对运动电荷(电流)有磁场力的作用,全部的磁现象都可以归结为运动电荷(电流)通过磁场而发生相互作用。
三、磁场的方向规定:在磁场中任意一点小磁针北极受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向就是那一点的磁场方向。
四、磁感线1.磁感线的概念:在磁场中画出一系列有方向的曲线,在这些曲线上,每一点切线方向都跟该点磁场方向全都。
2.磁感线的特点:(1)在磁体外部磁感线由N极到S极,在磁体内部磁感线由S极到N极。
(2)磁感线是闭合曲线。
(3)磁感线不相交。
(4)磁感线的疏密程度反映磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强。
几种常见的磁场 课件
1.如图 3-3-5 所示为磁场、磁场作用力演示仪中 的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个 小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆 霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时 ( ) 图 3-3-5 A.小磁针 N 极向里转 B.小磁针 N 极向外转 C.小磁针在纸面内向左摆动 D.小磁针在纸面内向右摆动
几种常见的磁场
一、磁感线 1.定义:用来形象描述磁场强弱和方向的假想曲线 。 2.特点 (1)磁感线的 疏密程度 表示磁场的强弱。磁场强的地方,磁 感线 较密 ;磁场弱的地方,磁感线 较疏 。 (2)磁感线某点的 切线方向 表示该点磁感应强度的方向。
二、几种常见的磁场 电流的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断。 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。 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。
1.如图 3-3-9 所示的磁场中垂直磁场放置两个面积
相同的闭合线圈 S1(左)、S2(右),由图可知穿过线
圈 S1、S2 的磁通量大小关系正确的是 ( )
A.穿过线圈 S1 的磁通量比较大 B.穿过线圈 S2 的磁通量比较大
图 3-3-9
C.穿过线圈 S1、S2 的磁通量一样大
D.不能比较
解析:穿过线圈 S1 的磁感线条数多,故穿过线圈 S1 的磁
图 3-3-2
受力小
D.a 处没有磁感线,所以磁感应强度为零
解析:由图中可知 b 处的磁感线较密,a 处的磁感线较疏, 所以 Ba<Bb,故 A 错,B 对;导线在磁场中受力的大小与 导线在磁场中的放置方向有关,而不是仅仅取决于 B 与 LI 的大小,故 C 错;磁感线是用来描述磁场的,而又不可 能在存在磁场的区域内全部画磁感线,那样将会与不画磁 感线产生相同的效果,故 D 错。 答案:B
高中物理几种常见的磁场-难点剖析
几种常见的磁场-难点剖析一、磁感线注意几个方向的一致性:磁场方向与放入该点小磁针N极受力方向相同,与小磁针静止时N极指向相同,磁场方向即磁感线对应点的切线方向.二、3种常用的电流磁场同学们一定要学会将空间立体图转化为平面图,以使问题简单、直观.1.直线电流的磁场:无磁极,非匀强,距导线越远处磁场越弱,如图3-3-1所示.图3-3-1说明:图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面,“·”号表示磁场方向垂直离开纸面.通电长直导线周围磁场的磁感线表述有三种:(1)立体图;(2)横截面图(俯视图),磁感线为以导线为圆心的同心圆环,且圆环在靠近导线处较密,在远离导线处稀疏;(3)纵截面图(正视图),是立体图在导线平面上构成的平面图,磁感线在导线的一侧垂直纸面向里,另一侧垂直纸面向外,并且磁感线在靠近导线处密集,在远离导线处稀疏.2.环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱,如图3-3-2所示.图3-3-2环形电流周围磁场的磁感线表述有三种:(1)立体图;(2)横截面图(左视平面图),从右向左看去构成的平面图,磁感线在圆环内垂直于纸面向外,在圆环外垂直于纸面向里;(3)纵截面图(剖视图),是沿环轴线剖开圆环的平面图示.3.通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内是匀强磁场,管外为非匀强磁场,如图3-3-3所示.图3-3-3其外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似,从北极出来进入南极.内部的磁感线跟螺线管的轴线平行,方向由南极指向北极.通电螺线管周围磁场的磁感线表述有三种:(1)立体图;(2)横截面图(左视平面图),从右向左看去构成的平面图,磁感线在螺线管与环形电流的磁感线相似,在螺线管内垂直于纸面向外,在螺线管外垂直于纸面向里;(3)纵截面图(剖视图),是沿环轴线剖开螺线管的平面图示.4.关于环形电流磁场和通电螺线管磁场的几点说明:(1)环形导线可以分割成无穷段,每一段可以看成直导线,这样利用安培定则可以判断每一小段导线的磁场分布,由于磁感线是闭合的,因此环形电流磁场磁感线特点是环内较密,环外较疏,环内外磁场方向相反.(2)通电螺线管的磁场和条形磁铁磁场相似,其内部磁场可以看成匀强磁场,其磁场方向由S极指向N极.5.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.【例1】如图3-3-4表示一个通电螺线管的纵截面,ABCDE在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向,当螺线管通入如图所示的电流时,5个小磁针将怎样转动?图3-3-4思路分析:判断小磁针的偏转方向的主要依据是磁感线的方向.因小磁针最终静止下来时N极的指向就是该点的磁感线的切向方向.根据安培定则,画出螺线管通电后的磁感线,结合小磁针在磁场中静止时所指的方向进行判定.注意螺线管内部小磁针不能简单地利用磁极间的作用规律判定.答案:A、C两处小磁针N极向右转;B、D、E处小磁针N极向左转,最后如图3-3-5所示.图3-3-5温馨提示:(1)如何判定通电导线周围的小磁针的转动方向?①认清小磁针所在位置.弄清小磁针是在通电直导线的上方还是下方,左侧还是右侧;是在通电螺线管的内部还是外部,是在螺线管的轴线上还是在螺线管的某一侧.②认清小磁针能绕什么样的轴转动.③根据已知的电流方向,利用安培定则判定小磁针所在处的磁场方向(即小磁针所在处的磁感线的切线方向).④由于小磁针N极所受磁场力的方向与所在处的磁场方向相同,所以小磁针的N极将沿着小于180°的角旋转,直到N极的指向与所在点的磁场方向相同为止.在说明小磁针的转动方向时,必须说明是从什么方向观察的,而且观察的方向应垂直于小磁针的旋转平面.(2)如何由小磁针北极的指向判断电流方向(或电源极性)?先根据已知条件画出一条或几条通过小磁针的磁感线,再根据磁感线方向判断出另一小磁针的未知极性或已知极性的小磁针的旋转方向.同时,可运用安培定则根据磁感线方向判断出电流方向,从而判断出电源极性.若已知电流方向判断相关问题也可用此法.三、电场与磁场四、叠加原理 磁感应强度B 是矢量,满足叠加原理.若空间同时存在几个磁场,空间某处的磁场应该由这几个磁场叠加而成,设某点的磁感应强度为B ,则B=B 1+B 2+B 3+……(矢量和).【例2】如图3-3-6甲所示是三根平行直导线的截面图,若它们的电流大小都相同,且ab=ac=ad ,则a 点的磁感应强度的方向是( )图3-3-6A.垂直纸面指向纸里B.垂直纸面指向纸外C.沿纸面由a 指向bD.沿纸面由a 指向d思路分析:空间存在三根通电直导线,每根导线都会在其周围产生磁场,而磁感应强度是一个矢量,所以a 点的磁感应强度应为b 、c 、d 三根导线在a 点所产生的磁感应强度的叠加.通电直导线磁场的磁感线为同心圆,所以可画出三根导线在a 点所产生的磁感应强度,如图3-3-6乙所示.根据对称性,b 、d 两根导线在a 点所产生的磁感应强度大小相等、方向相反,则a 点的磁感应强度方向就是c 导线在a 点产生的磁感应强度方向.答案:D温馨提示:每根导线在a 点产生的磁感应强度大小相等,关键是确定每根导线在a 处产生的磁感应强度的方向,由矢量合成法则求合磁感应强度.五、安培分子电流假说磁体磁极周围的磁场跟电流周围的磁场,本质上是否相同?本质上是相同的,因为它们都是由于电荷的运动而产生的.前者是由电荷的微观运动(即分子、原子中电子运动形成的分子环流)所产生的;后者是由电荷的宏观定向运动所产生的.【例3】如图3-3-7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 端将感应出极.图3-3-7思路分析: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.答案:吸引S六、磁通量(1)磁通量表示穿过某一面积磁感线条数(这是在人为规定画磁感线时要使穿过单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度之后的一种形象说明).对于匀强磁场Ф=BS,其中S是垂直于磁场方向上的面积,若平面与磁场不垂直,则要求出它在垂直于磁场方向上的投影面积,才能用上式计算.或表达式:Ф=BScosα,α指B与S法线的夹角.α=0°时,即B⊥S时,Ф最大,Ф=BS;α=90°时,即B∥S时,Ф最小,Ф=0.(2)磁通量是标量,其正负不表示大小,只表示与规定正方向相同或相反.α=0°,cosα=1;α=180°,cos α=-1.若磁感线沿相反方向通过同一平面,且正向磁感线条数为Ф1,反向磁感线条数为Ф2,则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和),即Ф=Ф1-Ф2.磁通量有正负,但是标量.(3)磁感线是闭合曲线(不同于静电场的电场线),所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零,即Ф=0.例如一个球面,磁感线只要穿入球面,就一定穿出球面,穿过磁感线的净条数为零,即磁通量为零.【例4】如图3-3-8所示,线圈平面与水平方向成θ角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为S,则穿过线圈的磁通量Ф=___________________.图3-3-8思路分析:线圈平面与磁感应强度B方向不垂直,不能直接用Ф=BS计算,处理时可以用不同的方法.方法一:把S投影到与B垂直的方向,即水平方向,如图3-3-8中a′b′cd,S⊥=Scosθ,故Ф=BS⊥=BScos θ.方法二:把B分解为平行于线圈平面的分量S∥和垂直于线圈平面的分量B⊥,显然S∥不穿过线圈,且B⊥=Bcosθ,故Ф=B⊥S=BScosθ.答案:BScosθ。
高二物理电流的磁场
2.2《电流的磁场》
教学目标
知识与能力 1、电流的磁效应 (1)直线电流:安培定则:右手握住导线,伸 直的拇指的方向代表电流的方向,那么弯曲的四 指所指的方向就是磁感线的环绕方向 (2)环形电流:右手握住环形导线,弯曲的四指 所指的方向代表电流的方向,拇指所指的方向就 是圆环中心周线上的磁感线的方向 (3)螺线管:右手握住螺线管,弯曲的四指所 指的方向代表电流的方向,拇指所指的方向就是 螺线管内部磁感线的方向 实验仪器: 直导线、硬纸板、细铁屑、直流电源
环形电流的磁场几种图
一个环形电流的磁场与小 磁针相似,故可看成小磁针来 处理
通电螺线管的磁感线
通电螺线管的磁感线方向 ——也可用安培定则来判定 通电螺线管 外部的磁感 线和条形磁 铁外部的磁 感线相似.
N
通电螺线管所产生的磁场的多种视图 (正、侧、俯)
一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。
小结
3、下列关于磁场的说法中,正确的是( D ) A、只有磁铁周围才存在磁场 B、磁场是假想的,不是客观存在的 C、磁场是在磁极与磁极、磁极和电流发 生作用时才产生 D.磁极与磁极,磁极与电流、电流与电 流之间都是通过磁场发生相互作用
课堂练习和课外作业
课堂练习: 课外作业: P31 问题与练习 1-4 P31 问题与练习 2、3、4
课堂练习和课外作业
课外作业: P31 问题与练习 1-4
4.答:由图中磁感线的疏密 程度及弯曲程度可知,M点 磁场强,P点磁场弱。M点和 点磁场方向为各自磁感线的 切线方向,它们的磁场方向 不同。
4、关于磁感线,下列说法中正确的是( A ) A.磁感线上每一点的切线方向都跟该 点的磁场方向一致 B.两条磁感线的空隙处不存在磁场 C.不同磁场形成的磁感线可以相交 D.磁感线是磁场中客观存在的、肉眼 看不见的曲线
环形电流和条形磁铁
环形电流和条形磁铁
环形电流等价于条形磁铁:流过环形导线的电流简称环形电流,环形电流的安培定则:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
环形电流可看成许多小段直线电流组成,对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向.叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。
对于环形电流的处理方法一般有两种:①把环形电流等效成很多段直线电流;①把环形电流等效成条形磁铁。
例. 如图甲所示,把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面,当线圈内通过图示方向的电流时,线圈将怎样运动?
解析:
方法一:把环形电流等效成很多段直线电流,条形磁铁磁感线分布以及上下两小段的电流受安培力如图4乙所示,可见,线圈竖直方向的合力为零,水平方向的合力指向磁铁,选取对称的任意两小段分析,亦得此结论。
所以线圈将向磁铁平移。
方法二:把环形电流等效成如图4丙所示的条形磁铁,可见两条形磁铁只是相互吸引而没有转动。
同样在处理问题时,有时也可以把条形磁铁等效成环形电流。
①环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场,其两侧分别是N极和S 极。
②由于磁感线均为闭合曲线,所以环内、外磁感线条数相等,故环内磁场强,环外磁场弱。
③环形电流的磁场在微观上可看成无数根很短的直线电流的磁场的叠加。
磁力与电流的变化曲线
磁力与电流的变化曲线
通电直导线的电流的方向与磁感线方向的关系可以用右手直导线定则来判断(注意与通电螺线管的判别的区别),用右手握住直导线,伸直的大拇指与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
介质都处于非均匀磁化状态,也就是说通常介质内部的磁力线都成曲线状态且分布不均匀;另外,由于在自然界虽存在电的绝缘体,但不存在磁的绝缘体(除超导体物质),使得通常的磁路都存在漏磁。
从环形电流磁场的磁感线原产,可以窥见,环形电流的磁感线也就是一些滑动曲线,这些滑动曲线也环绕着通电导线。
环形电流的磁感线方向也随电流的方向而改变。
研究环形电流的磁场时,我们主要关心圆环轴上各点的磁场方向,这可以用右手螺旋定则来判定:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是圆环的轴线上磁感线的方向。
遵从安培定则,用右手紧握导线,使抬起的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,那么伸展的四指所指的方向就是磁感线的环绕着方向
第二类:环形电流周围磁场分布
环形电流磁感线:遵从安培定则,使右手伸展的四指和环形电流的方向一致,那么抬起的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向
第三类:通电螺线管磁感线
遵从安培定则,用右手紧握螺线管,使伸展的四指所指的方向跟电流的方向一致,那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向,也就是说,大拇指指向通电螺线管的北极。
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2、直线电流磁场的磁感线
这些磁感线是一些同心圆,同心圆环绕着通电直导线. 实验表明,如果改变电流的方向,各点磁场的方向都 变成相反的方向,也就是说磁感线的方向随电流的 方向而改变.
直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系可以用安培定则(也叫右 手螺旋定则)来判定:
思考与讨论
判定直线电流和环形电流周围磁场的方向时,使用安培定则的 方法有什么不同?
4、通电螺线管磁场的磁感线
螺线管是由导线一圈挨一圈地绕成的.导线外面涂着绝缘层, 因此电流不会由一圈跳到另一圈,只能沿着导线流动,这种导线 叫做绝缘导线.通电螺线管可以看成是放在一起的许多 通电环形导线,我们自然会想到二者的磁场分布也一定是相似的. 实际上的确如此.
磁感线:
在电场中可以用电场线形象地描述各点的电场方向,在 磁场中也可以用磁感线形象地描述各点的磁场方向. 磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线,这些曲线上 每一点的切线方向都和这点的磁场方向一致。
描述电场的是电场线, 描述磁场的是磁感线, 不要把这两个名称弄混了!
显示磁感线
1、条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线
用右手握住导线,让伸直的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.
3、环形电流磁场(流过环形导线的电流简称环形电流)的磁感线
研究环形电流的磁场时,我们主要关心圆环轴线上各点的磁场 方向,这可以用安培定则来判定:让右手弯曲的四指和环形 电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是圆环的轴线上 磁感线的方向。
螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行.螺线管的电流方向 跟它内部磁感线方向之间的关系,也可以用安培定则来判定:
用右手握住螺线管,让弯曲的四指பைடு நூலகம்指的方向跟电流的方 向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的 方向.通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线 相似,并和内部的磁感线连接,形成一条条闭合曲线.