高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册磁场及其描述第1课时学案

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[学习目标] 1.了解磁场的概念及性质，体会磁场具有方向。2.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量(重点)。3.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点(重难点)。4.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向(重难点)。
一、磁场 磁感应强度
磁体的两个磁极靠近时，即使它们还未接触，也能表现出异名磁极相吸、同名磁极相斥的特点。通电导线周围的小磁针发生偏转。为什么磁体间没有接触也会产生相互作用？为什么通电导线周围的小磁针会发生偏转？
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1．磁场
(1)磁体或电流周围的空间存在一种特殊的物质——________，________能够对磁体产生____的作用。
(2)磁场有方向，人们把磁场中某点小磁针_______时_______的指向规定为该点磁场的方向。
(3)①磁场有强弱，在磁场中的不同位置，其强弱不尽相同。
②磁极：磁体上磁性最强的区域。
2．磁感应强度
(1)定义：垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比。
(2)定义式：B＝eq \f(F,Il)。
(3)单位：在国际单位制中的单位是____________，简称特，符号是________。1 T＝1 N/(A·m)。
(4)磁感应强度的方向：小磁针静止时________________规定为该点的磁感应强度的方向，即该点________的方向。
1．由B＝eq \f(F,Il)可知，磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比，这种说法正确吗？
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2．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小一定为零吗？
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例1 (2024·邯郸市月考)关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )
A．由B＝eq \f(F,Il)可知，B与F成正比，与Il成反比
B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零
C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场
D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与是否放入通电导线无关
例2 在匀强磁场中，有一段0.1 m长的直导线和磁场方向垂直。导线通过的电流是5.0 A时，受磁场力的作用是0.2 N，磁感应强度是多少？现将直导线长度增加为原来的2倍，通过的电流减小为原来的一半，磁感应强度是多少？如果把该通电导线拿走，该处磁感应强度是多少？
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二、磁感线
1．磁感线
(1)定义：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，曲线上任意一点的______________都跟该点的磁感应强度的方向一致。
(2)特点：
①磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁场强的地方，磁感线________；磁场弱的地方，磁感线________。
②磁感线上某点的________________表示该点磁感应强度的方向。
2．匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度的______和______都相同，则这个区域的磁场称为匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线是一组______且等距的直线。
3．磁铁的磁感线
(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线
(2)同名磁极和异名磁极的磁感线
(1)磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止。( )
(2)磁感线可以用铁粉来显示，因而是真实存在的。( )
例3 (2023·福州市高二期中)如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线。则下列说法正确的是( )
A．该磁场是匀强磁场
B．a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小
C．a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大
D．a、b两点的磁场方向相反
三、电流的磁场
如图所示，把铁粉均匀撒在水平放置的有机玻璃板上。接通电源使垂直导线中短暂地通过大电流，同时轻轻敲打有机玻璃板，观察铁粉的分布情况。再将小磁针放在板上检测磁场的方向。
改变电流方向，重复上述步骤。你观察到了什么变化？这表明了什么？
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1．直线电流的磁场
安培定则：用右手握住通电直导线，让伸直________的方向与________________一致，则四指弯曲的方向就是电流周围________________________________。
2．环形电流的磁场
环形电流的磁场可以用安培定则判断：让右手弯曲四指的方向与________________的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是环形电流中心________处的磁感线方向。
3．通电螺线管的磁场
用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与________方向一致，则伸直拇指所指的方向就是螺线管________磁感线的方向，即拇指指向螺线管的________。
例4 如图所示，(a)、(b)是直线电流的磁场，(c)、(d)是环形电流的磁场，(e)、(f)是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
例5 请判断下列情形中电流的方向。
(1)图(a)中，当电流通过导线时，导线下磁针的N极转向纸外；
(2)图(b)中，当电流通过环形导线时，导线下磁针的N极转向纸外；
(3)当电流通过螺线管时，磁针N极的指向如图(c)所示。
第1课时 磁场及其描述
一、
因为磁体或电流周围的空间存在一种特殊的物质——磁场。
梳理与总结
1．(1)磁场 磁场 力 (2)静止 北极
2．(3)特斯拉 T (4)N极的指向 磁场
思考与讨论
1．不正确。公式B＝eq \f(F,Il)是比值定义法，B不由F、I、l决定，由磁场本身决定。
2．不一定，有可能是电流方向与磁感应强度B的方向平行造成的。
二、
1．(1)切线方向 (2)①较密 较疏
②切线方向
2．大小 方向 平行
三、
小磁针的指向发生改变。表明通电直导线周围空间的磁场方向与电流方向有关。
梳理与总结
1．拇指 电流方向 磁感线的环绕方向
2．环形电流 轴线
3．电流 内部 北极
例1 D [磁感应强度B＝eq \f(F,Il)只是定义式，而不是决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定的，与是否放入通电导线无关，故A、B错误，D正确；当通电导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受到的磁场力为零，而此处的B≠0，故C错误。]
例2 0.4 T 0.4 T 0.4 T
解析 根据B＝eq \f(F,Il)可知
B＝eq \f(F1,I1l1)＝eq \f(0.2,5.0×0.1) T＝0.4 T
该处的磁感应强度是由磁场本身决定，与导线的长短，是否拿走导线无关，故磁感应强度大小依然是0.4 T。
易错辨析
(1)× (2)×
例3 C [匀强磁场的磁感线是一些平行且等间距的直线，A错误；磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，故a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度，B错误，C正确；磁感线上任意一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同，故a、b的磁场方向相同，D错误。]
例4
例5
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
环形
电流
环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁铁的磁场，方向由N极指向S极