第二十三讲 几种常见的磁场

5．磁通密度 将磁通量的定义式Ф＝BS变形得： Φ B＝ S ，这个比值反映了什么意 义？单位是什么？ B为垂直磁场方向单位面积上的 磁通量，反映磁场的强弱。又叫 磁通密度。单位Wb/m2
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
温馨提示： 1.磁感线和电场线的关系 a．电场线是电场的形象描述，而磁感线 是磁场的形象描述； b．电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭 合曲线； c．电场线上每一点的切线方向都是跟该 点电场方向一致，磁感线上每一点的切 线方向都跟该点的磁场方向一致； d．电场线的疏密程度表示电场的强弱， 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
点评(1)磁极法：根据同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引判断．这种判断方法适 用于判断磁体外小磁针的指向，一般不用 来判断电流周围小磁针的指向，尤其不适 用于螺线管内小磁针指向的判断． (2)小磁针法：利用小磁针静止时N极指向 为该处磁场方向进行判断．这种方法具有 普适性，既可以判断磁体周围的小磁针指 向，也可判断电流周围的小磁针指向．
分析对磁感线的理解 讲解由题图可知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．磁场中某点的磁场方向与磁感线在 该点的切线方向相同，由题图判断，a、 b两点磁场方向不同，故C错．磁感线是 用来描述磁场的，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．
直线电流周围的磁感线分布和什 么因素有关系？ 改变电流的方向，各点的磁场方 向都变成相反的方向，即磁感线 的方向随着改变。直线电流周围 的磁感线方向和电流方向有关系。
直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系如 何判断呢？ 直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可 用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定： 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 是磁感线环绕的方向。 对直线电流周围的磁感线，应能画出不同侧 面、不同角度磁感线图。
【重点难点】 1.会用安培定则判断磁感线方向， 理解安培分子电流假说。 2.安培定则的灵活应用即磁通量 的计算。
一、磁感线 1．磁感线 在磁场中画出一些曲 线，使些曲线上每一点的切线方 向都跟这点的磁感应强度方向一 致，这样的曲线就叫做磁感线。
B A C
利用磁感线可以形象地描述磁场。 2．磁感线的实验模拟 演示：在磁铁的不同位置放上小磁针 现象：静止时小磁针的N极指向各不相 同。能显示出磁感线的形状。
演示：实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状。 在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒 一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小 磁针”，轻敲玻璃板使铁屑胡规则地排列起 来，就模拟出磁感线的形状。如图所示。在 两极附近磁场较强，磁感线较密。 现象：铁屑静止时有规则地排列起来，显示 出磁感线的形状。
二、几种常见的磁场 1．几种常见的磁场 （1）条形磁铁的磁场
2.电流磁场和天然磁铁相比有何特点 a．电流磁场的有无可由通断电来控制； b．电流磁场的极性可以由电流方向变换； c．电流磁场的强弱可由电流的大小来控制。 3.电流的磁场有何用途 电流的磁场用途很广泛，如电磁起重机、 电话、电动机、发电机以及在自动控制中 得到普遍应用的电磁继电器。
【例】1.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，Ba>Bb B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<Bb C．a、b两处磁场方向一定相同 D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
1．定义 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，则B与S的乘积 叫做穿过这个面的磁通量。 2．公式 Ф＝BS 3．单位 在国际单位制中， 磁通量的单位是韦伯， 简称韦，符号是Wb。 1Wb＝1T· 1m2＝1V· s
4．物理意义 磁通量表示穿过这个面积的磁感线条数。 对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时， 磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通 量就越大。当它跟磁场方向平行时，没有磁 感线穿过它，则磁通量为零。 注意：当平面跟磁场方向不垂直时，穿过该 平面的磁通量等于B与它在磁场垂直方向上的 投影面积的乘积，即Ф＝BSsinθ＝BS⊥ （θ为平面与磁场方向之间的夹角）
如何判断通电螺线管的极性？ 通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之 间的关系，也可用安培定则来判定：用右手 握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流 的方向一致，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。 与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容 易控制，因而在实际中有很多重要的应用。 电磁起重机、电话、电动机、发电机，以及 在自动控制中普通应用的电磁继电器，都离 不开电流的磁场。
三、安培分子电流假说 磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否 有什么关系呢？我么已经知道，通电螺线管 和条形磁铁的磁场分布十分相似，法国学者 安培由此受到启发，提出了著名的分子电流 假说。 1．分子电流假说的内容 在原子、分子等物质微粒内部，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，这就是分子电流假说。 2．用安培假说解释磁现象
【例】2.在地球赤道上空有一小磁针处 于水平静止状态，突然发现小磁针N极 向东偏转，由此可知( ) A．一定是小磁针正东方向上有一条形磁 铁的N极靠近小磁针 B．一定是小磁针正东方向上有一条形磁 铁的S极靠近小磁针 C．可能是小磁针正上方有电子流自南向 北水平通过 D．可能是小磁针正上方有电子流自北 向南水平通过
分析求解此题应把握以下三点： (1)在赤道上空地磁场的方向． (2)在地磁场的作用下小磁针的N 极指向． (3)使小磁针突然偏转的原因是小 磁针处的磁场发生了变化．
讲解在赤道上空地磁场方向为水平向北，在地磁场的作 用下小磁针的N极指向水平向北，当小磁针的N极突然向 东偏转，说明小磁针所在空间内突然有一指向东边的磁 场对小磁针产生磁力的作用，这一磁场既可能是磁体产 生的，也可能是电流产生的．在小磁针正东方向，条形 磁铁N极所产生的磁场是经小磁针指向西方，故A错．而 条形磁铁S极产生的磁场是经小磁针自西指向东，故B选 项可能成立，但不是唯一原因，故B错．当小磁针正上 方有电子流通过时，电子流产生的磁场是垂直于电子流 平面、以电子流为圆心的同心圆．而小磁针的磁场方向 将因电子流水平通过而成水平方向，若电子流水平自南 向北，则经过小磁针的磁场方向为水平向东；若电子流 水平自北向南，则其经小磁针的磁场方向为水平向西， 故C对，D错．
2．磁感线的特点 （1）磁感线上任意一点的切线方向表示该位置 的磁场方向，亦即小磁针在该位置时N极的受力 方向，或小磁针在该位置静止时N极的指向； （2）磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。磁感 线密集处磁场强，稀疏处磁场弱。 （3）磁感线为闭合曲线，无起点和终点。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。 （4）在稳定的磁场中，某一点只有惟一确定的 磁场方向，所以两条磁感线不能相交。 （5）磁感线也不相切。若磁感线相切，则切点 处的磁场将趋近于无穷大，这是不可能的。
2．产生方法 距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通 电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）可 认为是匀强磁场。
3．磁感线的特点 匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线
五、磁通量 研究电磁现象时，有时需要研究 穿过某一面积的磁场和它的变化。 为此，物理学引入了一个新的物 理量──磁通量。阅读教材，说出 磁通量的定义、公式、单位以及 物理意义。
（5）通电螺线管磁场的磁感线
通电螺线管外部的磁场和什么相似？ 通电螺线管外部的磁感线和条形磁 铁外部的磁感线相似，一端相当于 南极，一端相当于北极。
通电螺线管内部的磁场如何？ 通电螺线管内部的磁感线和螺线管 的轴线平行，方向由南极指向北极， 并和外部的磁感线连接，形成一些 环绕电流的闭合曲线。通电螺线管 内部的磁场比两极处的磁场更强。 通电螺线管的磁感线方向和什么因 素有关系？ 通电螺线管的磁感线方向和螺线管 的电流方向有关。
点评(1)从电场、磁场的概念理解两 种场线的相同点：矢量性——线的切 线方向；强弱——线的疏密；方向的 唯一性——空间任一点场线不相交． (2)从电场、磁场的本质理解两种场 线的区别：静电场——正、负电荷分 离——电场线有始、终(不闭合)．磁 场——N、S极不分离——磁感线闭 合．
【训练】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
讲解在磁体外部，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极指向螺线管的N极，选项D错误．
【训练】2.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( ) 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
讲解小磁针静止时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．
四、匀强磁场 在电场的某一区域，如果场强的大小和方向 都相同，这个区域的电场叫做匀强电场；两 块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对， 分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场 除边缘附近外就是匀强电场；匀强电场的电 场线是距离相等的平行直线。 1．匀强磁场 如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小 和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁 场。
第二十三讲
几种常见的磁场
【目标导航】 1、知道什么是磁感线。 2、知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环 形电流和通电螺线管的分布情况。 3、会用安培定则判断直线电流、环形电流和 通电螺线管的磁场方向。 4、知道安培分子电流假说是如何提出的。 5、会利用安培假说解释有关的现象。 6、理解磁现象的电本 质。 7、知道磁通量定义，知道Φ =BS的适用条件， 会用这一公式进行计算。
3．磁现象的电本质 电流产生磁场，其磁场是运动电荷产生 的。磁体中的分子电流是由原子内部电 子的运动形成的。安培分子电流假说揭 示了磁现象的电本质。 磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由 电荷的运动产生的。 运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对 运动的电荷（电流）有磁场力的作用， 所有的磁现象都可以归结为运动电荷 （电流）通过磁场而发生的相互作用。
（4）环形电流的磁场 环形电流周围的磁感线如何分布？ 环形电流磁场的磁感线是一些围绕 环形导线的闭合曲线。在环形导线 的中心轴线上，磁感线和环形导线 的平面垂直。
环形电流的方向跟磁感线方向之间 的关系如何判断呢？ 环形电流的方向跟中心轴线上的磁 感线方向之间的关系也可以用安培 定则来判定：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中心轴线 上磁感线的方向。
（2）蹄形磁铁的磁场
磁铁周围的磁感线方向如何？ 磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线 是从北极出来，回到磁铁的南极，内部 是从南极到北极。
（3）直线电流的磁场 通电直导线周围的磁感线如何分布？ 直线电流磁场的磁感线是一些以导 线上各点为圆心的同心圆，这些同 心圆都在跟导线垂直的平面上。 把小磁针放到通电直导线附近，根 据磁针的指向，可以研究它周围磁 场的分布。直线电流的磁场方向可 以用安培定则方便地表示。