第三章 第3节 几种常见的磁场

3．通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟 17 电流的方向 一致，拇指所指的方向就是 18 螺线管内部 的磁场 的方向或者说拇指所指的就是 19 通电螺线管北极 的方向．
三、安培分子电流假说 1．内容：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存 在着一种 20 电流 ，即分子电流．分子电流的两侧相当于两个 21 磁极 ．(如图)
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2．磁现象的电本质：磁铁的磁场和 22 电流 的磁场一样， 都是由电荷的 23 运动 产生的．
四、匀强磁场 1．定义： 24 强弱 、 25 大小 处处相同的磁场． 2．磁感线：间隔相同的 26 平行 直线． 3．实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场，相隔适当距 离的两 27 平行 放置的通电线圈，其中间区域的磁场都可认为是 匀强磁场．
4．引申：B＝ΦS ，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 B 又叫 34 磁通密度 ．
|基础小题·做一做| 1．正误判断 (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)磁感线所指的方向就是磁场的磁感应强度方向．( × ) (3)磁体的磁场和电流的磁场本质是一样的．( √ ) (4)磁感应强度的单位是 T，也可以是 Wb/m2.( √ ) (5)某平面与磁场平行时，通过它的磁通量为零．( √ ) (6)磁通量是矢量，其正、负表示磁通量的方向．( × )
第三章 磁 场
第3节 几种常见的磁场
学习目标
1．知道磁感线的概念和用途，能正确区分几种常见磁场的 磁感线分布．
2．学会用安培定则判断电流磁场方向的方法，了解分子电 流假说．
3．理解磁通量的概念，并会求它的大小及变化量．
课前自主导学
填一填、做一做、记一记
一、磁感线
|基础知识·填一填|
1．定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线
2．下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( )
解析：选 C 根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项 A 错误；应用安培定则可知环形电流中心线上的磁场方向由右 向左，小磁针 N 极受到的磁场力向左，选项 B 错误；根据安培 定则可知通电螺线管内部磁场向右，内部小磁针 N 极受到的磁 场力向右，选项 C 正确；根据安培定则可知通电直导线右边磁 场向里，小磁针 N 极应向里，选项 D 错误．
[解析] 在磁场中，磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱， 分析可知，Ba<Bb，A 选项正确，B 选项错误；一通电导线所受 安培力的大小与导线的放置方向有关，故安培力的大小关系可 能有 Fa<Fb，Fa＝Fb，也可能 Fa>Fb，C 选项错误，D 选项正确．
[答案] AD
[规 律 方 法] 磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁 场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱；磁感线上每一点的 切线方向就是该点的磁场方向．
解析：选 BD 云层间放电必须发生在异种电荷之间，故 B 正确；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正 离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流， 相当于通电直导线形成磁场．由题意知，从南往北看，磁场是 逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从 A 流向 B 的．故可 知 A 带正电，B 带负电，故 D 正确．
[答案] D
[规 律 方 法] 安培定则的应用
(1)几个方向的一致性：磁感线方向、磁场方向和能自由转动 的小磁针静止时 N 极所指的方向，三者是一致的．
(2)安培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：一个任意形状的闭合电流(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．
|核心知识·记一记| 1．磁感线是假想的线，磁感线可以定性地描述磁场的强弱 和方向． 2．电流的磁场方向可由右手螺旋定则(或安培定则)判定． 3．安培提出了分子电流假说，能够解释磁化、退磁等一些 磁现象． 4．磁通量的大小为 Φ＝BS，磁感应强度也可叫做磁通密度．
课堂互动探究
析要点、研典例、重应用
|对点训练| 1．(多选)下列说法正确的是( ) A．磁感线从磁体的 N 极出发，终止于磁体的 S 极 B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱 C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场 D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则， 小磁针的 N 极一定指向通电螺线管的 S 极
解析：选 BC 在磁体的外部，磁感线从磁体的北极出发， 回到南极．在磁体内部从 S 极指向 N 极，磁感线是闭合曲线， 故 A 错误；磁感线上每一点的切线的方向表示磁场的方向，磁 感线的疏密程度表示磁场的强弱，故 B 正确；磁铁能产生磁场， 电流也能产生磁场，故 C 正确；通电螺线管内部磁场方向是从 S 极指向 N 极的，所以放入内部的小磁针 N 极指向螺线管的 N 极，故 D 错误．
4．(多选)如图所示是云层之间闪电的
模拟图，图中 A、B 是位于南、北方向带
有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在
两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小
磁针 N 极转向纸里，S 极转向纸外，则关于 A、B 的带电情况说
法中正确的是( )
A．带同种电荷
B．带异种电荷
C．B 带正电
D．A 带正电
★要点一 对磁感线的理解 |要点归纳|
1．磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，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．
2．磁感线特点 (1)磁感线是假想的，不是真实存在的线． (2)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向． (3)磁感线是闭合曲线． (4)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱． (5)磁感线不能相交或相切．
不中断
相交、不相切、不中断
始于正电荷或无穷远
不同点
闭合曲线
处，止于负电荷或无穷
远处．不闭合的曲线
|例题展示| 【例 1】 (多选)磁场中某区域的磁感线如 图所示，下列说法中正确的是 ( ) A．a、b 两处的磁感应强度大小 Ba<Bb B．a、b 两处的磁感应强度大小 Ba>Bb C．一通电直导线分别放在 a、b 两处，所受的安培力大小 一定有 Fa<Fb D．一通电直导线分别放在 a、b 两处，所受的安培力大小 可能有 Fa>Fb
3.如图所示为某磁场的一条磁感 线，其上有 A、B 两点，则( )
A．A 点的磁感应强度一定大 B．B 点的磁感应强度一定大 C．因为磁感线是直线，A、B 两点的磁感应强度一样大 D．A、B 两点的磁感应强度方向相同
解析：选 D 只有一条磁感线，无法判断 A、B 两点附近 的磁感线疏密情况，所以无法判断两点的磁感应强度大小关系， A、B、C 均错误；因为磁感线为直线，所以两点处的磁感应强 度方向相同，D 正确．
|对点训练| 3．如图所示，环形导线周围有三只小磁 针 a、b、c，闭合开关 S 后，三只小磁针 N 极的偏转方向是( ) A．全向里 B．全向外 C．a 向里，b、c 向外 D．a、c 向外，b 向里
解析：选 D 开关闭合后，环形电流中存在顺时针方向的 电流，根据安培定则可判知：环内磁场方向垂直于纸面向里， 环外磁场方向垂直于纸面向外．磁场的方向就是小磁针静止时 N 极的指向，所以小磁针 b 向里偏转，小磁针 a、c 向外偏转．
5．两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的 螺线管，当该螺线管中通以电流强度为 I 的电流时，测得螺线 管内中部的磁感应强度大小为 B，若将另一根长导线对折后绕 成如图乙所示的螺线管，并通以电流强度也为 I 的电流时，则 在螺线管中部的磁感应强度的大小为 ( )
二、安培定则 电流的磁感线方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断．各 种电流的磁场磁感线判断方法如下： 1．直线电流：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与 13 电流方向 一致， 14 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：让右手弯曲的四指与 15 环形电流的方向 一致， 伸直的拇指所指的方向就是 16 环形导线轴线上磁感线 的方向．
4．磁场是一种特殊的物质，不能为人们所看见，英国科学 家法拉第在对磁场的描述方面表现出很强的想象力，为了“看 见”磁场，法拉第在纸板上均匀洒满细小的铁屑，在其下放置 磁铁，然后轻敲纸板，磁化后的铁屑在磁力的作用下就清清楚 楚地呈现出“磁感线”来．
请思考：没有磁感线的地方，磁感应强度就为零吗？
提示：不为零．磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲 线．用磁感线描述磁场时，磁感线稀疏的地方磁感应强度小， 磁感线密集的地方磁感应强度大，但是磁场中没画磁感线的地 方磁感应强度不一定为零．
[解析] 若 a 接电源正极，b 接负极，由安培定则判断螺线 管的上端相当于条形磁铁的 N 极，故磁铁受到螺线管对它向上 的斥力作用，弹簧测力计示数减小，A、B 错误；若 b 接电源正 极，a 接负极，由安培定则判断螺线管的上端相当于条形磁铁的 S 极，磁铁受到螺线管对它向下的引力作用，弹簧测力计示数 变大，故 C 错误，D 正确．
极，外部类似条形磁铁，由 N 极指向 S 极
|例题展示| 【例 2】 弹簧测力计下挂一条形磁铁，其 N 极一端位于一通电螺线管的正上方，如图所示，下 列说法正确的是( ) A．若 a 接电源正极，b 接负极，弹簧测力计 示数不变 B．若 a 接电源正极，b 接负极，弹簧测力计示数增大 C．若 b 接电源正极，a 接负极，弹簧测力计示数减小 D．若 b 接电源正极，a 接负极，弹簧测力计示数增大
五、磁通量 1．定义：匀强磁场中 28 磁感应强度 B和 29 与磁场方向垂直 的平面面积 S 的乘积，即 Φ＝ 30 BS . 2．拓展：磁场 B 与研究的平面不垂直时，这个面在 31 垂直 于磁场 B 方向的投影面积 S′与 B 的乘积表示磁通量． 3．单位：国际单位制中单位是 32 韦伯，简称韦，符号是 Wb， 1 Wb＝ 33 1 T·m2 .
3．磁感线与电场线的比较
比较项目
磁感线
电场线
相 同 点
意义
方向 疏密
为了形象地描述磁场的 方向和强弱而假想的线
为了形象地描述电场 的方向和强弱而假想 的线
线上各点的切线方向就 线上各点的切线方向
是该点的磁场方向
就是该点的电场方向
表示磁场强弱
表示电场强弱
特点
在空间不相交、不相切、 除电荷处外，在空间不
上每一点的切线方向都跟这点的 1 磁感应强度 的方向一致．
2．特点
(1)磁感线是为研究磁场方便而假想的具有 2 方向 的曲线，
实际并不存在．
(2)磁感线的疏密程度表示磁场 3 强弱 ，磁场强的地方磁
感线 4 密集 ，磁场弱的地方磁感线 5 稀疏 ．
(3)磁感线上每一点的 6 切线 方向就是该点的磁场方向． (4)磁感线在空间不能 7 相交 ，也不能相切和中断． (5)磁场中的任何一条磁感线都是 8 闭合 曲线，在磁体外部 由 9 N 极指向 10 S 极，在磁体内部由 11 S 极指向 12 N 极．
要点二 利用安培定则判断电流的磁场 |要点归纳|
1．常见永磁体的磁场(如图)
2．三种常见的电流的磁场
安培定则
立体图 横截面图
纵截面图
直线 电流
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越 稀疏，磁场越弱
安培定则
立体图 横截面图 纵截面图
环形 电流
内部磁场比环外强，外部磁感线越向外越稀疏
通电螺 线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由 S 极指向 N
2．关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是( ) A．磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线 B．磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线 C．磁感线起始于 N 极，终止于 S 极；电场线起始于正电 荷，终止于负电荷 D．磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向
解析：选 A 电场线起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷 远(或负电荷)，即电场线不是闭合曲线．而磁感线在磁体外部从 N 极指向 S 极，内部从 S 极指向 N 极，内外构成闭合曲线，A 正确，C 错误；无论是磁感线还是电场线，都是既有直线，也 有曲线，B 错误；磁感线和电场线都能表示场的强弱和方向，D 错误．