人教版高中物理重点难点精讲--《高中物理重点难点精讲》12.磁场.docVIP

一.电流的磁场 2.环形电流和通电螺线管产生的磁场 环形电流的磁感线分布如图甲所示，其方向也可以用右手螺旋定则来判断。 具体方法如图乙所示，用右手握住单匝线圈，让四指指向电流的环绕方向，拇指则指向单匝线圈内部磁感线的方向。 由于通电螺线管可以看成由多个单匝线圈组成，并且这些单匝线圈中电流的环绕方向相同，那么它产生的磁场磁感应线的方向也可以用右手螺旋定则来判断，判断方法和单匝线圈磁感线的判断方法完全相同，如图所示。 　　　　　　　　 较长的通电螺线管内部磁场近似匀强磁场， 外部磁感线的分布与条形磁铁的磁感线分布相似。 【例题3-1】如图所示，当S闭合时，在螺线管的上方的一只小磁针稳定后的指向。 试判断通电螺线管的极性和电源的正负极，这时用绝缘线悬挂的通电圆环将怎样转动(俯视)？ 二.磁感应强度 磁感线 地磁场 磁通量 ③单位：在国际单位制中，磁感应强度单位是特斯拉，符号用“T”表示。 由定义式可知：1T=1N/(A·m)。 2.地磁场 地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近，即地磁南极和地理北极是不重合的，如图所示，因此，地球表面磁感线的方向和地球的经线方向在大部分地区并不平行，两者偏离的角度称为地磁偏角，在不同地区，地磁偏角可以不同，我国大部分地区的地磁偏角在5°左右。 3.磁通量 设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通，用Φ表示，Φ=BS。 如果面积S和与磁场B垂直的平面间的夹角为θ，那么，Φ= BS cosθ。 对于磁通量，可以这样理解： 磁通量就是穿过某一面积S的磁感线的条数。因此，同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，穿过它的磁感线条数最多，所以磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，所以磁通量为零。 磁通量是标量，却只有大小(多少)，没有方向。为了比较磁通量的改变量方便起见，往往规定当磁感线从某一个方向穿过时，Φ取正值，当磁感线从这一方向的反方向穿过时，Φ取负值。 例如：当穿过某一线圈平面的磁通量为Φ，当此平面在磁场中翻转了180°时，规定穿过线圈平面的磁通量为-Φ，这样，磁通量的变化量为ΔΦ=Φ-(-Φ)=2Φ。 在学习电磁感应现象时要用到磁通量的变化率，它是表示磁通量变化快慢的物理量。 另外，根据Φ=BS，可得B=，即磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量，因此常把磁感应强度叫做磁通密度。 　　 【例题3-2】如图所示，在条形磁铁外面套一闭合金属圆环，在圆环由位置a经O平移到b的过程中，圆环内的磁通量如何变化？若金属环可以形变，它在位置O面积扩大后，圆环内的磁通量如何变化？ 三.磁性材料 分子电流假说 【例题3-4】关于磁现象的电本质，下列说法正确的是： A.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 B.除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的 C.据安培的分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大 致相同，物体就被磁化，两端形成磁极 D.磁就是电，电就是磁，有磁必有电，有电必有磁 四.磁场对通电直导线的作用 安培力 左手定则 2.电流元受力分析法 如果所研究的电流并非直线电流，这时可以把整段电流“分割”成很多段电流元，这样的电流元是可以看作直线电流的，先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力方向，并结合受力的对称性，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向。 如图所示，一直线电流固定，电流方向竖直向下，在它右方有一悬挂于天花板上的环形电流，电流方向右视顺时针方向。 那么环形电流如何运动呢？首先用右手螺旋定则判断出电流I1在它的右侧空间产生向外的磁场，再将环形电流以悬线方轴，分割成里外两段，并把这两段看成是“直线电流”，根据“同向平行电流吸引”与“反向平行电流排斥”模型得到环形电流外侧受引力作用，内侧受斥力作用，因而俯视观察环形电流应该顺时针旋转。 当旋转一个小角度后，由于磁感应强度B越往右越小，因而引力大于斥力，所以环形电流在旋转的同时还要被吸引左移。 3.等效分析法 等效观点是物理学常见的分析问题的出发点，环形电流可以等效为条形磁铁，磁铁也可以等效为环形电流。 然后利用“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”以及“同向平行电流相互吸引”、“反向平行电流相互排斥”等结论就可以使问题大大简化。 【例题3-5】如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同，方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1。 当加入一与导线所在平面垂直 的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为：(2000年，上海) A.F2 B.