九、磁场（1）
【课题】磁场的基本概念
【目标】
1．掌握磁感应强度、磁感应线和磁通量的概念；
2．会用安培定则、磁感应线分析有关问题。
【导入】
一、磁场：
1、定义：存在于磁体和电流周围的一种特殊物质．
2、基本性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用。
3、方向的确定： ①小磁针：（规定）小磁针在磁场中某点N极的受力方向（或小磁针静止时N极的指向）为该点的磁场方向。②由磁感线的方向确定。③由磁感应强度的方向确定．
二、磁感线：
1、定义：为形象描述磁场而引入的一族曲线，它是理想化的模型，实际是不存在的。
2、特点：
①磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线上某点切线方向表示该点的磁场方向．
②磁体外部的磁感线从N极指向S极，而磁体内部的磁感线从S极指向N极．电流的磁感线方向由安培定则判定，磁感线是闭合曲线．
③任意两条磁感线不相交，也不相切。
3、要掌握条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管以及匀强磁场的磁感线分布情况及特点。
三．磁感应强度：
1、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场作用力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。（其理解可与电场强度类比）
2、定义式：B=F/IL （L⊥B）；
3、B是描述磁场的力的性质的物理量，与F、I、L无关．它是由磁场本身性质及空间位置决定的，单位：1T=1N/A.m
4、直线电流的磁感应强度：
四、磁通量
1、定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，ф= BS．单位：1Wb=1T.m2
注意：如果面积S与B不垂直，如图所示，应以B乘以在垂直磁场方向上的投影面积S，即 ф＝BS’＝BScosα
2、物理意义：穿过某一面积的磁感线条数．
五、地磁场
地球的磁场与条形磁体的磁场相似，其主要特点有：
1、地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示。
2、地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（By，）则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。
3、在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感强度相等，且方向水平向北。
【导研】
[例1] 如图所示，正四棱柱的中心轴线OO’处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（ ）
A．同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等
B．四条侧棱上的磁感应强度都相同
C．在直线ab上，从a到b，磁感应强度是先增大后减小
D．棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大
[例2]（江苏省建湖县2009届高三第二次调研考试）有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面于a、b两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图，a、b的连线水平。c是ab的中点，d点与c点关于b点对称。已知c点的磁感应强度为B1，d点的磁感应强度为B2，则关于a处导线在d点的磁感应强度的大小及方向，下列说法中正确的是（ ）
A． ，方向竖直向上 B． ，方向竖直向下
C． ，方向竖直向下 D． ，方向竖直向上
[例3] 如图所示，通有恒定电流的直导线mn与闭合金属框共面，第一次将金属框由位置 Ⅰ平移到虚线所示的位置Ⅱ；第二次将金属框由位置Ⅰ绕Cd边翻转到位置Ⅱ，设先后两种情况下通过金属框的磁通量变化分别为△ф1、△ф2，则（ ）．
A．△ф1＞△ф2 B．△ф1=△ф2
C．△ф1<△ф2 D．△ф1=－△ф2
[例4] （南京金陵中学江苏省海安高级中学08年高三物理联合模拟试卷）欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30°，问当他发现小磁针偏转了60°，通过该直导线的电流为（已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比）（ ）
A．2I B． I C．3I D． I
[例5]某实验小组为了探究通电长直导线产生的磁场的磁感应强度B与导线上电流I0和距离r之间的关系，设计了以下的试验：一根固定通电长直导线通以可调节的电流I0，一根可以自由运动的短导线与之在同一平面内，通以恒定的电流I=2A，长度L=0.1m。运用控制变量法：
（1）使两导线距离r保持不变，调节长直导线中的电流I0，测得短导线受到的安培力为F，得到如下实验数据：
实验次数12345
电流I0/A5.010152025
安培力F/×10-4N1.012.002.983.965.02
磁感应强度B/×10-3T0.5051.001.49
填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值，并归纳磁感应强度B和产生磁场的长直导线上的电流I0的关系是___________，理由是__________________________。
（2）使长直导线中的电流I0保持不变，调节短导线与长导线间的距离r，测得短导线受到的安培力为F/，得到如下实验数据：
实验次数12345
距离r/m0.050.100.150.200.25
安培力F//×10-4N12.05.94.13.02.4
磁感应强度B/×10-3T6.002.952.05
填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值，并归纳磁感应强度B的空间位置与长直导线间的距离r的关系是________，理由是_______________________________。
【导练】
1、(江苏省徐州市2007?2008学年度高三第一次质量检测)运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用．如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图．现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间将（ ）
A．竖直向下沿直线射向地面 B．向东偏转
C．向西偏转 D．向北偏转
2、（2007年上海卷7．）取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）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（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（ ）
A．0 B．0.5B C．B D．2 B
3、在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中 ( )
A．b、d两点的磁感应强度大小相等
B．a、b两点的磁感应强度大小相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
4、实验室里可以用图甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度。方法如图乙所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度（即正北方向）,将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度.若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,则
（1）还需知道什么物理量？,
（2）请写出磁感应强度的表达式。
5、（2007学年度第一学期宝山区高三物理期末测试卷）．MN和PQ为两条相互平行的长直导线，通有大小相等的电流 ，电流方向如图所示，两条导线之间有一通电圆环，圆环与导线位于同一平面内，圆环中心O点到两条导线的距离相等，已知O点的磁感应强度为B，通电圆环在O点产生的磁感强度为B1，则
（1）两通电直导线在O点产生的磁感应强度为多少？
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