2010年高中物理自主学习同步讲解与训练 磁场问题归纳

磁场问题归纳

二. 学习目标：

1、掌握电流磁场方向的判断方法。

2、重点掌握几种常见的磁感线的分布特点及安培定则的应用。

3、掌握磁感应强度的概念及其矢量性特点。

考点地位：本节内容是高中磁场理论的基础，涉及了高中阶段各种常见的典型的磁场分布及其特点、地磁场的分布特点、磁场的叠加等，这些内容的深刻把握，对于处理磁场问题中的综合问题有很好的作用。近几年的高考中，突出的考查磁场的基本概念，如电磁感应强度的概念，安培定则等，出题形式主要以选择或填空的形式出现。

三. 重难点解析：

1. 磁场

（1）定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体、磁体和电流、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。

（2）磁场的基本性质：对放入其中的磁体和电流产生力的作用。

（3）磁场的产生：①磁体能产生磁场；②电流能产生磁场。

（4）磁场的方向：

注意：小磁针北极（N极，指北极）受力的方向即小磁针静止时北极所指方向，为磁场中该点的磁场方向。

说明：所有的磁作用都是通过磁场发生的，磁场与电场一样，都是场物质，这种物质并非由基本粒子构成。

2. 电流的磁场

（1）电流对小磁针的作用

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，通电后，通电导线下方的与导线平行的小磁针发生偏转。如图所示。

（2）电流和电流间的相互作用

有互相平行而且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时，观察发生的现象是：同向电流相吸，异向电流相斥。

小结：磁体与磁体间、电流与磁体间、电流和电流间的相互作用都是通过磁场来传递的，故电流能产生磁场。

3. 磁感线

（1）磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线。其疏密反映磁场的强弱，线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。

（2）磁感线的特点：

①在磁体外部，磁感线从北极发出，进入南极；在磁体内部由南极回到北极。

②磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向在过该点的磁感线的切线上。

③磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。

（3）熟记几种常见磁场的磁感线的分布。

如：条形磁铁、通电直导线、圆形电流、通电螺线管等。

说明：磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。实验时利用被磁化的铁屑来显示磁感线的分布情况，只是研究磁感线的一种方法，使得看不见、摸不着的磁场变得具体形象，给研究带来方便；但是，绝不能认为磁感线是由铁屑排列而成的。另外，被磁化的铁屑所显示的磁感线分布仅是一个平面上的磁感线分布情况，而磁铁周围的磁感线应该分布在长、宽、高组成的三维空间内。

4. 安培定则（右手螺旋定则）

（1）定义：用右手握住导线，让伸直的大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。如图所示。

（2）安培定则的拓展

①环形电流的磁场：如图所示。由（甲）图过渡到（乙）图。

四指绕向为电流方向，则拇指方向即为环形电流中心轴线上磁感线方向。

②通电螺线管的磁场，如图所示。

（3）通电螺线管：右手握住螺线管，四指环绕电流方向，拇指方向即为螺线管内磁感线的方向。

5. 三种常用的电流磁场的特点及画法比较

（1）直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱，画法如图所示。

（2）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，画法如图所示。

（3）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，画法如图所示。

注意：磁场是分布在立体空间的，要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面的画法，以备解题时需要。这是本节内容的重点和难点。在学习磁场的过程中可与电场对比着进行掌握。同时要注意磁感线与电场线之间的区别。

6. 关于地磁场

地球本身就是一个大磁体，具有以下几个特点：

（1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示。

地磁S极地磁N极

（2）地磁场B的水平分量（）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（）则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。

（3）在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁场强弱程度一致，且方向水平向北。

（4）地球上的人类和某些生物常利用地磁来确定方向。

【典型例题】

问题1：电流磁场方向的判定问题：

1. （2002年上海）如图所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是（）。

A. 电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极

B. 电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极

C. 电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极

D. 电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极

解析：当电流从a端流向电磁铁时，据右手螺旋定则，测出电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为N极。

答案：D

变式1、

考题2：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（）

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

解析：由右手安培定则可知，螺线管内部的磁感线向里，小磁针N极的受力方向即为该处的磁场方向。

答案：A

变式2：