第三章 3 几种常见的磁场

3几种常见的磁场

[学习目标] 1.知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.知道安培分子电流假说的内容，并能解释简单的磁现象.4.知道磁通量的概念，并会计算磁通量．

一、磁感线

1．定义：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．

2．基本特性：磁感线的疏密表示磁场的强弱，同一磁场中磁感线越密的地方磁场越强，磁感线越疏的地方磁场越弱．

二、几种常见的磁场

1．直线电流的磁场

安培定则：如图1甲所示，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．

直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示．

图1

2．环形电流的磁场

安培定则：如图2甲所示，让右手弯曲的四指跟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．

图2

3．通电螺线管的磁场

安培定则：如图乙所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指跟环形电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向．

三、安培分子电流假说

1.法国学者安培提出：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．(如图3所示)

图3

2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；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．

3．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． 四、匀强磁场和磁通量 1．匀强磁场

(1)定义：强弱、方向处处相同的磁场． (2)磁感线特点：间隔相同的平行直线． 2．磁通量

(1)定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S 的乘积．即Φ＝BS . (2)拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S ′与磁感应强度的乘积表示磁通量．

(3)单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb ＝1_T·m 2.

(4)引申：B ＝Φ

S

，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密度．

1．判断下列说法的正误．

(1)用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布，所以磁感线是客观存在的．(×)

(2)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆．(√)

(3)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场．(√)

(4)无论是直线电流、环形电流还是通电螺线管的磁场，用安培定则判断时，大拇指指的都是磁场方向．(×)

(5)一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的取向．(√)

(6)除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的．(×)

(7)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零．(×)

2．面积为2.5×10－2 m2的矩形线圈垂直于磁场放在磁感应强度为4.0×10－2 T的匀强磁场中，则穿过线圈的磁通量为____________ Wb.

答案 1.0×10－3

一、磁感线

1．常见永磁体的磁感线(如图4所示)

图4

2．磁感线的特点

(1)磁感线上任意一点的切线方向表示该点磁感应强度的方向，即小磁针N极受力的方向．

(2)磁铁外部的磁感线从N极指向S极，内部从S极指向N极，磁感线是闭合曲线．

(3)磁感线的疏密表示磁场强弱，同一磁场中，磁感线密集处磁场强，磁感线稀疏处磁场弱．

(4)磁感线在空间不相交．

(5)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线，实际上并不存在．

3．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：电场线起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，不闭合；但磁感线是闭合曲线．

例

1磁场中某区域的磁感线如图5所示，则()

图5

A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a>B b

B．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a

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

答案 B

解析由题图可知，b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以B a

例

2电路没接通时两枚小磁针方向如图6所示，试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向．

图6

答案见解析

解析接通电源后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动至N极水平向左，小磁针2顺时针转动至N极水平向右．

针对训练当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是() 答案 C

解析通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，所以小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，所以小磁针静止时北极指向左，故D错误．三、磁通量

(1)如图7，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′.若有n条磁感线通过S′，则通过面积S的磁感线有多少条？