高中物理 第五章 磁场 第2节 用磁感线描述磁场知识导航素材 鲁科版选修3-1（通用）

高中物理 第五章 磁场 第2节 用磁感线描述磁场知识导航素材 鲁科版选修3-1（通用）

第2节 用磁感线描述磁场 ‎ 思维激活 ‎1.‎ 在火车站、码头等地方,我们都会用电磁铁来搬运集装箱.电磁铁在通电时具有强大的磁性,但断电后磁性就消失了,你知道这是为什么吗？‎ ‎2.小时候玩磁铁时,把磁铁放在玻璃板下,玻璃板上撒上铁粉,轻轻敲击玻璃板会发现磁铁周围的铁粉规则地排列起来,你知道这表明了什么吗？‎ 答案：1.提示:电流的磁效应.‎ ‎2.提示:磁铁周围有磁场,铁粉在磁场中受到力的作用.而铁粉的规则排列就说明了磁铁周围的磁场的分布是有规律的.‎ 自主整理 ‎1.用磁感线描述磁体的磁场 磁感线:为了形象地描述磁体和电流周围的磁场,我们在磁场中画出一些有方向的假想曲线,这就是________.‎ ‎2.用磁感线描述电流的磁场 安培定则:(1)判断通电直导线周围的磁场:用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向跟一________致,弯曲的四指所指的方向就是________的方向.‎ ‎(2)判断环形电流的方向:右手弯曲的四指表示________的方向,则伸直的拇指所指的方向是________的磁感线方向.‎ ‎(3)判断通电螺线管的磁场方向:用右手握住螺线管,让弯曲四指所指的方向跟________一致,拇指所指的方向就是的________方向,也就是说,拇指指向通电螺线管的________极.‎ ‎3.电磁铁:一个________的螺线管.‎ 只有在接通电流时才是磁铁,切断电流后,磁性便会消失.‎ 答案：1.磁感线 ‎2.(1)电流方向 磁感线 (2)环形电流 环形导线中心轴线处 (3)电流的方向 螺线管内部磁感线 北 ‎3.有铁芯 高手笔记 ‎1.磁场的方向:在磁场中的任一点小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是该点的磁场方向.‎ ‎2.磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线,这些曲线上每一点的磁场方向都在该点的切线方向上.‎ ‎3.磁感线的特点 ‎(1)不相交的闭合曲线.‎ ‎(2)磁体外部由N极指向S极,内部相反.‎ ‎(3)磁感线密处磁场强,疏处磁场弱.‎ ‎(4)磁感线上某点的切线方向跟该点的磁场强度方向一致.‎ ‎4.熟练掌握各种磁体的磁感线分布 名师解惑 ‎1.磁场的作用是怎样显现出来的？怎样形象地描述磁场？‎ 剖析:磁场和电场一样,是客观存在的物质,虽然看不见、摸不着,但它可以通过其对外的作用表现出其存在,也可以模拟演示.磁感线和电场线一样,是为了描述磁场而引入的假想线,可以形象地描述磁场,但客观并不存在.‎ ‎2.比较电场线和磁场线的异同.‎ 剖析:(1)相似之处:‎ ‎①电场线和磁场线都是为了形象地描述场的分布而引入的假想线,实际上并不存在.‎ ‎②电场线和磁感线都不能相交.(因为若相交,在相交点就会出现两个切线方向,与电场和磁场中某一确定点的场的方向是唯一的矛盾)‎ ‎③电场线可用来描述电场的强弱和方向,同样磁感线也可用来描述磁场的强弱和方向.磁感线的疏密表示磁场的强弱,切线方向表示磁场的方向.‎ ‎④电场和磁场都存在于整个空间,电场线和磁感线也分布在整个空间.‎ ‎(2)显著区别:电场线起始于正电荷,终止于负电荷,是非闭合的曲线;磁感线则是闭合曲线.‎ 讲练互动 ‎【例1】 关于磁感线的性质和概念,下面说法正确的是……( )‎ A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向 B.磁场中任意两条磁感线均不相交 C.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线 D.磁感线总是从磁体的N极指向S极 解析：磁感应强度的方向就是磁场的方向,磁感线的切线方向就是磁场方向,因此选项A是正确的.两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向,即两个磁感应强度方向,这是不可能的,磁场中某点磁感应强度是唯一确定的,磁感应强度的方向也只有一个,因此两条磁感线不能相交,选项B是正确的.磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而画出的一组曲线,不是真实存在的,而铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的,而铁屑不是磁感线,选项C是错误的.在通电螺线管内部,在条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极,选项D错误.‎ 答案：AB 绿色通道 对磁感线概念的理解和磁感线特点的掌握是关键,准确掌握磁感线物理意义和描述方法是本章重点内容之一,不能忽视.‎ 变式训练 ‎1.地球是一个大的磁体,在周围空间激发磁场,关于地磁场的磁感线正确的是( )‎ A.磁感线穿过地球从北到南 B.磁感线穿过地球从南到北 C.只有磁感线经过的地方才存在磁场 D.外磁场从南极到北极 解析：磁感线是假想的闭合曲线,地球的北极是地磁的南极,所以内磁场是从北极到南极的,外磁场是从南极到北极的,没有磁感线经过的空间同样存在着地磁场.‎ 答案：AD ‎【例2】 如图,a是直线电流的磁场,b是环形电流的磁场,c是螺线管电流的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.‎ 解析：根据安培定则,可以确定a中电流方向垂直纸面向里,b中电流方向是逆时针,c中磁感线方向向左.‎ 答案：见解析.‎ 绿色通道 使用安培定则要注意对于直流电流和环形电流右手拇指和四指各指向什么方向.同时要搞清楚所给图示是平面图还是立体图,是俯视图还是剖面图.‎ 变式训练 ‎2.d、e、f分别是a、b、c的截面图,请在图中补画出未知的电流方向或磁感线方向.‎ 解析：用安培定则判断知:d中电流方向从下向上,e中磁感线方向向下,f中磁感线方向向右.‎ ‎【例3】 如图(1),电路没接通时三个小磁针方向如图,接通后确定三个磁针的转向及最后的指向.‎ 解析：接通电路后,螺线管的磁场为:内部从左指向右,外部从右指向左,如图(2),故小磁针1逆时针转动,小磁针3顺时针转动,小磁针2基本不动.‎ 答案：小磁针1逆时针转动,小磁针3顺时针转动,小磁针2基本不动 绿色通道 本题考查怎样运用安培定则确定磁场方向,解题时需注意:(1)正确画出电流的磁场.(2)小磁针N极受安培力的方向.‎ 黑色陷阱 本题在解题中容易根据磁体同名磁极相斥,异名磁极相吸来判断,因而小磁针3会被判断成逆时针转,小磁针2判断成顺时针转.实际上在判断本题时应注意,磁感线是闭合的,在磁体外部由N极指向S极,而在磁体内部是由S极指向N极的,而小磁针的N极所指方向应该与通过该点的磁感线切线方向相同.‎ 变式训练 ‎3.如图,一个带负电的橡胶圆盘处在竖直面内,可以绕过其圆心的水平轴高速旋转,当它不动时放在它左侧轴线上的小磁针处于静止状态,当橡胶盘从左向右看逆时针高速旋转时,小磁针N极的指向( )‎ A.不偏转 B.向左偏 C.向右偏 D.向纸内偏 解析：当橡胶盘转起来后,形成了环形电流(电流方向与转动方向相反),便在盘的周围产生磁场,由安培定则可判定小磁针所在位置处的磁场方向沿轴线向右,故小磁针的N极将向右偏转.答案选C.‎ 答案：C 体验探究 问题:你能否想办法让我们形象地感受一下磁场的存在？‎ 导思:磁场看不到、摸不着也感觉不到,我们要想形象地感受它,可以借助一些工具,比如小磁针的指向等等.‎ 探究:将一些铁屑洒在玻璃板上,把磁铁放在玻璃板下面,小铁屑便会摆出规则的形状,我们把这些小铁屑的位置用线描出来,线上每个点表现的都是磁场在这一带的性质.也可以在两极上吸附一些铁屑,形成如图所示的状况.‎