高中磁場(chǎng)知識(shí)課件
磁場(chǎng)部分是高二物理知識(shí)的重點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)與電學(xué)或者力學(xué)掛鉤出大題。下面是小編為大家整理的高中磁場(chǎng)知識(shí)課件，歡迎閱讀。
一、磁場(chǎng)
磁體是通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)鐵一類物質(zhì)發(fā)生作用的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀存在。小磁針的指南指北表明地球是一個(gè)大磁體。磁體周圍空間存在磁場(chǎng)；電流周圍空間也存在磁場(chǎng)。電流周圍空間存在磁場(chǎng)，電流是大量運(yùn)動(dòng)電荷形成的，所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場(chǎng)。靜止電荷周圍空間沒(méi)有 磁場(chǎng)。磁場(chǎng)存在于磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周圍的空間。磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。磁場(chǎng)對(duì)磁體、電流都有磁力作用。與用檢驗(yàn)電荷檢驗(yàn)電場(chǎng)存在一樣，可以用小磁針來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在。如圖所示為證明通電導(dǎo)線周圍有磁場(chǎng)存在? ?奧斯特實(shí)驗(yàn)，以及磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用實(shí)驗(yàn)。
1．地磁場(chǎng)地球本身是一個(gè)磁體，附近存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。
2．地磁體周圍的磁場(chǎng)分布 與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況相似。
3．指南針 放在地球周圍的指南針靜止時(shí)能夠指南北，就是受到了地磁場(chǎng)作用的結(jié)果。
4．磁偏角 地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個(gè)交角，叫地磁偏角，簡(jiǎn)稱磁偏角。 說(shuō)明： ①地球上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是不同的。 ②磁偏角隨地球磁極緩慢移動(dòng)而緩慢變化。 ③地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為 11°。
二、磁場(chǎng)的方向
在電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向是人們規(guī)定的，同理，人們也規(guī)定了磁場(chǎng)的方向。 規(guī)定：在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 確定磁場(chǎng)方向的方法是：將一不受外力的小磁針?lè)湃氪艌?chǎng)中需測(cè)定的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時(shí)，小磁針 N 極的指向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng) 方向。 磁體磁場(chǎng)：可以利用同名磁極相斥，異名磁極相吸的方法來(lái)判定磁場(chǎng)方向。
電流磁場(chǎng)： 利用安培定則（也叫右手螺旋定則）判定磁場(chǎng)方向。
三、磁感線
在磁場(chǎng)中畫出有方向的曲線表示磁感線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同。
1）磁感線上每一點(diǎn)切線方向跟該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同。
2）磁感線特點(diǎn)
1）磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場(chǎng)越弱。
2）磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
3）磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由 N 極到 S 極，在磁體內(nèi)部由 S 極到 N 極。以下各圖分別為條形磁體、蹄形磁體、直線電流、環(huán)行電流的磁場(chǎng)
說(shuō)明： ①磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而在磁場(chǎng)中假想出來(lái)的一組有方向的曲線， 并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線。 ②磁感線與電場(chǎng)線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。 四、幾種常見磁場(chǎng) 1 通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)
1）安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個(gè)規(guī)律也叫右手螺旋定則。
2）磁感線分布如圖所示： 說(shuō)明： ①通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，實(shí)際上電流磁場(chǎng)應(yīng)為空間圖形。 ②直線電流的磁場(chǎng)無(wú)磁極。 ③磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與距導(dǎo)線的距離有關(guān)，離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。 ④圖中的“×”號(hào)表示磁場(chǎng)方向垂直進(jìn)入紙面， ”表示磁場(chǎng)方向垂直離開紙面。 “?
2．環(huán)形電流的磁場(chǎng)
1）安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。
2）磁感線分布如圖所示：
3）幾種常用的磁感線不同畫法。
說(shuō)明： ①環(huán)形電流的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵的磁場(chǎng)，其兩側(cè)分別是 N 極和 S 極。 ②由于磁感線均為閉合曲線，所以環(huán)內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等，故環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)，環(huán)外磁場(chǎng)弱。 ③環(huán)形電流的磁場(chǎng)在微觀上可看成無(wú)數(shù)根很短的直線電流的磁場(chǎng)的疊加。
3．通電螺線管的磁場(chǎng)
1）安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲時(shí)四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管中心軸線上的磁感線方向。
2）磁感線分布：如圖所示。
3）幾種常用的磁感線不同的畫法。
說(shuō)明： ①通電螺線管的磁場(chǎng)分布：外部與條形磁鐵外部的磁場(chǎng)分布情況相同，兩端分別為 N 極和 S 極。管內(nèi)（邊緣除外）是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)分布由 S 極指向 N 極。 ②環(huán)形電流宏觀上其實(shí)就是只有一匝的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成的。因此，通電螺線管的磁場(chǎng)也就是這些環(huán)形電流磁場(chǎng)的疊加。 ③不管是磁體的磁場(chǎng)還是電流的磁場(chǎng)，其分布都是在立體空間的，要熟練掌握其立體圖、縱截面圖、橫橫面圖的畫法及轉(zhuǎn)換。
四.勻強(qiáng)磁場(chǎng)
1）定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
2）磁感線分布特點(diǎn)：間距相同的平行直線。
3）產(chǎn)生：距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)除邊緣部分外可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)也是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示：
五、磁感應(yīng)強(qiáng)度
1、磁感應(yīng)強(qiáng)度為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們引入一個(gè)新的物理量：磁感應(yīng)強(qiáng)度。描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，用符號(hào)“B” 表示。通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)可以知道，當(dāng)通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的作用。對(duì)于同一磁場(chǎng)，當(dāng)電流加倍時(shí)，通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說(shuō)明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與通過(guò)它的電流強(qiáng)度成正比。而當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說(shuō)明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)也成正比。對(duì)于磁場(chǎng)中某處 來(lái)說(shuō)，通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)力 F 與通電電流強(qiáng)度 I 與導(dǎo)線長(zhǎng)度 L 乘積的比值是一個(gè)恒量，它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無(wú)關(guān)。在磁場(chǎng)中不同位置，這個(gè)比值可能各不相同，因此，這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 電流元 ①定義：物理學(xué)中把很短一段通電導(dǎo)線中的電流 I 與導(dǎo)線長(zhǎng)度 L 的乘積 IL 叫做電流元。 ②理解：孤立的電流元是不存在的，因?yàn)橐箤?dǎo)線中有電流，就必須把它連到電源上。
2）磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 ①內(nèi)容：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小與 I 和 L 的乘積成正比。 ②公式：。
說(shuō)明： ①B 為比例系數(shù)，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小都無(wú)關(guān)。 ②不同的磁場(chǎng)中，B 的值是不同的。 ③B 應(yīng)為與電流垂直的值，即式子成立條件為：B 與 I 垂直。 磁感應(yīng)強(qiáng)度 定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的安培力的作用 F，跟電流 I 和導(dǎo)線長(zhǎng)度 L 的乘積 IL 的比值， 叫做通電直導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 公式：B=F / IL。
2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位 在國(guó)際單位制中，B 的單位是特斯拉（T） ，由 B 的定義式可知：
1 特（T）=
3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，不僅有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場(chǎng)方向。小磁針靜止時(shí) N 極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱為磁場(chǎng)的方向。 B 是矢量，其方向就是磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí) N 極所指的方向。
2、磁通量磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的
磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的密疏，反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的.磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大�。▎挝皇翘兀⿺�(shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意數(shù)來(lái)畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大�。环较虻姆植�，不能通過(guò)每平方米的磁感線數(shù)來(lái)得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。
1）磁通量的定義 穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)φ表示。
物理意義：穿過(guò)某一面的磁感線條數(shù)。
2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 按前面的規(guī)定，穿過(guò)垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的面積 S 上的磁通量φ=BS。 若平面 S 不跟磁場(chǎng)方向垂直，則應(yīng)把 S 平面投影到垂直磁場(chǎng)方向上。 當(dāng)平面 S 與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，φ=0。
公式
1）公式：Φ=BS。
2）公式運(yùn)用的條件： a．勻強(qiáng)磁場(chǎng)；b．磁感線與平面垂直。
3）在勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ=BS 中的 S 應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。 此時(shí) ，式中即為面積 S 在垂直于磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積” 。
3）磁通量的單位 在國(guó)際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡(jiǎn)稱韋。磁通量是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向。
4)磁通密度 磁感線越密的地方，穿過(guò)垂直單位面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過(guò)單位面積的磁通量??磁通密度，它反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在數(shù)值上等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，B =Φ/S。
六、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
1．安培分子電流假說(shuō)的內(nèi)容安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流??分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。
2．安培假說(shuō)對(duì)有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋
1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，在未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無(wú)章，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外不顯磁性；當(dāng)軟磁棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，各分子電流取向變得大致相同時(shí)，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。
2）磁體的消磁：磁體的高溫或猛烈敲擊，即在激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下，分子電流取向又變得雜亂無(wú)章， 磁體磁性消失。磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。 說(shuō)明： ①根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，核外電子在庫(kù)侖引力作用下繞核高速旋轉(zhuǎn)，形成分子電流。在安培生活的時(shí)代，由于人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚不清楚，所以稱為“假 說(shuō)” 。但是現(xiàn)在， “假設(shè)”已成為真理。 ②分子電流假說(shuō)揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。 安培力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力。
3．安培力的方向 左手定則
1）左手定則 伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)，讓磁感線穿過(guò)手心，讓伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向。
2）安培力 F、磁感應(yīng)強(qiáng)度 B、電流 I 三者的方向關(guān)系： ① ， ，即安培力垂直于電流和磁感線所在的平面，但 B 與 I 不一定垂直。
�、谂袛嗤妼�(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，注意一定要用左手，并注意各方向間的關(guān)系。 ③若已知 B、I 方向，則 方向確定；但若已知 B（或 I）和 方向，則 I（或 B）方向不確定。
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