磁場專題
[知識點梳理]
一、磁場
磁體是通過磁場對鐵一類物質發生作用的，磁場和電場一樣，是物質存在的另一種形式，是客觀存在。小磁針的指南指北表明地球是乙個大磁體。磁體周圍空間存在磁場；電流周圍空間也存在磁場。
電流周圍空間存在磁場，電流是大量運動電荷形成的，所以運動電荷周圍空間也有磁場。靜止電荷周圍空間沒有磁場。
磁場存在於磁體、電流、運動電荷周圍的空間。磁場是物質存在的一種形式。磁場對磁體、電流都有磁力作用。
與用檢驗電荷檢驗電場存在一樣，可以用小磁針來檢驗磁場的存在。如圖所示為證明通電導線周圍有磁場存在——奧斯特實驗，以及磁場對電流有力的作用實驗。
1．地磁場
地球本身是乙個磁體，附近存在的磁場叫地磁場，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．地磁體周圍的磁場分布： 與條形磁鐵周圍的磁場分布情況相似。
3．指南針：放在地球周圍的指南針靜止時能夠指南北，就是受到了地磁場作用的結果。
4．磁偏角
地球的地理兩極與地磁兩極並不重合，磁針並非準確地指南或指北，其間有乙個交角，叫地磁偏角，簡稱磁偏角。
二、磁場的方向
在電場中，電場方向是人們規定的，同理，人們也規定了磁場的方向。
規定：在磁場中的任意一點小磁針北極受力的方向就是那一點的磁場方向。
確定磁場方向的方法是：
將一不受外力的小磁針放入磁場中需測定的位置，當小磁針在該位置靜止時，小磁針n極的指向即為該點的磁場方向。
磁體磁場：可以利用同名磁極相斥，異名磁極相吸的方法來判定磁場方向。
電流磁場：利用安培定則（也叫右手螺旋定則）判定磁場方向。
三、磁感線
在磁場中畫出有方向的曲線表示磁感線，在這些曲線上，每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同。
（1）磁感線上每一點切線方向跟該點磁場方向相同。
（2）磁感線特點：
①磁感線的疏密反映磁場的強弱，磁感線越密的地方表示磁場越強，磁感線越疏的地方表示磁場越弱。
②磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向。
③磁場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、環行電流的磁場
說明： ①磁感線是為了形象地描述磁場而在磁場中假想出來的一組有方向的曲線，並不是客觀存在於磁場中的真實曲線。
②磁感線與電場線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。
四、幾種常見磁場
1通電直導線周圍的磁場
（1）安培定則：右手握住導線，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繞的方向，這個規律也叫右手螺旋定則。
（2）磁感線分布如圖所示：
說明：①通電直導線周圍的磁感線是以導線上各點為圓心的同心圓，實際上電流磁場應為空間圖形。
②直線電流的磁場無磁極。
③磁場的強弱與距導線的距離有關，離導線越近磁場越強，離導線越遠磁場越弱。
④圖中的「×」號表示磁場方向垂直進入紙面，「·」表示磁場方向垂直離開紙面。
2．環形電流的磁場
（1）安培定則：讓右手彎曲的四指與環形電流的方向一致，伸直的拇指的方向就是環形導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。
說明：①環形電流的磁場類似於條形磁鐵的磁場，其兩側分別是n極和s極。
②由於磁感線均為閉合曲線，所以環內、外磁感線條數相等，故環內磁場強，環外磁場弱。
③環形電流的磁場在微觀上可看成無數根很短的直線電流的磁場的疊加。
3．通電螺線管的磁場
（1）安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲時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。
說明：①通電螺線管的磁場分布：外部與條形磁鐵外部的磁場分布情況相同，兩端分別為n極和s極。管內（邊緣除外）是勻強磁場，磁場分布由s極指向n極。
②環形電流巨集觀上其實就是只有一匝的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環形電流串聯而成的。因此，通電螺線管的磁場也就是這些環形電流磁場的疊加。
③不管是磁體的磁場還是電流的磁場，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換。
4．勻強磁場
（1）定義：在磁場的某個區域內，如果各點的磁感應強度大小和方向都相同，這個區域內的磁場叫做勻強磁場。
（2）磁感線分布特點：間距相同的平行直線。
（3）產生：距離很近的兩個異名磁極之間的磁場除邊緣部分外可以認為是勻強磁場；相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區域的磁場也是勻強磁場，如圖所示：
五、磁感應強度
1、磁感應強度
為了表徵磁場的強弱和方向，我們引入乙個新的物理量：磁感應強度。描述磁場強弱和方向的物理量，用符號「b」表示。
通過精確的實驗可以知道，當通電直導線在勻強磁場中與磁場方向垂直時，受到磁場對它的力的作用。對於同一磁場，當電流加倍時，通電導線受到的磁場力也加倍，這說明通電導線受到的磁場力與通過它的電流強度成正比。而當通電導線長度加倍時，它受到的磁場力也加倍，這說明通電導線受到的磁場力與導線長也成正比。
對於磁場中某處來說，通電導線在該處受的磁場力f與通電電流強度i與導線長度l乘積的比值是乙個恒量，它與電流強度和導線長度的大小均無關。在磁場中不同位置，這個比值可能各不相同，因此，這個比值反映了磁場的強弱。
（1）磁感應強度的定義
電流元①定義：物理學中把很短一段通電導線中的電流i與導線長度l的乘積il叫做電流元。
②理解：孤立的電流元是不存在的，因為要使導線中有電流，就必須把它連到電源上。
（2）磁場對通電導線的作用力
①內容：通電導線與磁場方向垂直時，它受力的大小與i和l的乘積成正比。
②公式：。
說明：①b為比例係數，與導線的長度和電流的大小都無關。
②不同的磁場中，b的值是不同的。
③b應為與電流垂直的值，即式子成立條件為：b與i垂直。
磁感應強度
定義：在磁場中垂直於磁場方向的通電直導線，受到的安培力的作用f，跟電流i和導線長度l的乘積il的比值，叫做通電直導線所在處的磁場的磁感應強度。
公式：b=f / il。
（2）磁感應強度的單位
在國際單位制中，b的單位是特斯拉（t），由b的定義式可知：
1特（t）=
（3）磁感應強度的方向
磁感應強度是向量，不僅有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場方向。小磁針靜止時n極所指的方向規定為該點的磁感應強度的方向，簡稱為磁場的方向。b是向量，其方向就是磁場方向，即小磁針靜止時n極所指的方向。
2、磁通量
磁感線和電場線一樣也是一種形象描述磁場強度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點的切線方向即該點的磁感應強度方向，磁感線的密疏，反映磁感應強度的大小。為了定量地確定磁感線的條數跟磁感應強度大小的關係，規定：在垂直磁場方向每平方公尺面積的磁感線的條數與該處的磁感應強度大小（單位是特）數值相同。
這裡應注意的是一般畫磁感線可以按上述規定的任意數來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應強度大小；方向的分布，不能通過每平方公尺的磁感線數來得出磁感應強度的數值。
（1）磁通量的定義
穿過某一面積的磁感線的條數，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號φ表示
物理意義：穿過某一面的磁感線條數。
（2）磁通量與磁感應強度的關係
按前面的規定，穿過垂直磁場方向單位面積的磁感線條數，等於磁感應強度b，所以在勻強磁場中，垂直於磁場方向的面積s上的磁通量φ=bs。
若平面s不跟磁場方向垂直，則應把s平面投影到垂直磁場方向上。
當平面s與磁場方向平行時，φ=0。
①公式：φ=bs。
②公式運用的條件：
a．勻強磁場；b．磁感線與平面垂直。
③在勻強磁場b中，若磁感線與平面不垂直，公式φ=bs中的s應為平面在垂直於磁感線方向上的投影面積。
此時，式中即為面積s在垂直於磁感線方向的投影，我們稱為「有效面積」。
（3）磁通量的單位
在國際單位中，磁通量的單位是韋伯（wb），簡稱韋。磁通量是標量，只有大小沒有方向。
(4)磁通密度
磁感線越密的地方，穿過垂直單位面積的磁感線條數越多，反之越少，因此穿過單位面積的磁通量——磁通密度，它反映了磁感應強度的大小，在數值上等於磁感應強度的大小，b =φ/s。
[鞏固練習]
1．下列說法正確的是( c )
a．只有磁鐵周圍才有磁場
b．電荷的周圍除有電場之外還有磁場
c．電流產生磁場說明電與磁是相互聯絡的
d．磁鐵的磁場與電流周圍的磁場是兩種完全不同形式的磁場
2．關於磁感線的描述，下列說法中正確的是（ a ）
a．磁感線可以形象地描述各點磁場的強弱和方向，它在每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致
b．磁感線總是從磁鐵的北極出發，到南極終止
c．磁感線就是細鐵屑連成的曲線
d．磁場中某點磁感線的切線方向就是電流在該點的受力方向
3．(2011·新課標·14)為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設：地球的磁場是由繞過地心的軸的環形電流i引起的．在下列四個圖中，正確表示安培假設中環形電流方向的是(b )
⒋如下左圖所示，在豎直向上的勻強磁場中，水平放置著一根長直流導線，電流方向指向讀者，ａ、ｂ、ｃ、ｄ是以直導線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中( cd )
(a)ａ、ｂ兩點磁感應強度相同
(b)ａ點磁感應強度最大
(c)ｃ、ｄ兩點磁感應強度大小相等
(d)b點磁感應強度最大
5、質量為ｍ，電荷量為ｑ的帶電粒子以速率ｖ垂直射入磁感強度為b的勻強磁場中，在磁場力作用下做勻速圓周運動，帶電粒子在圓形軌道上運動相當於一環形電流，則：d
a、環形電流跟ｑ成正比 b、環形電流跟ｖ成正比
c、環形電流跟b成反比 d、環形電流跟ｍ成反比
6．在勻強磁場中某處p放乙個長度為l＝20 cm，通電電流i＝0.5 a的直導線，測得它受到的最大磁場力f＝1.0 n，其方向豎直向上，現將該通電導線從磁場撤走，則p處磁感應強度為（d）
a．零b．10 t，方向豎直向上
c．0.1 t，方向豎直向下
d．10 t，方向肯定不沿豎直向上的方向
7．將一小段通電直導線垂直磁場方向放入一勻強磁場中，下圖能正確反映各量間關係的是
( bc )
8、下列關於磁通量的說法中，正確的是（d）
a．穿過乙個面的磁通量等於磁感應強度與該面面積的乘積
b．在勻強磁場中，穿過某平面的磁通量等於磁感應強度與該面面積的乘積
c．穿過乙個面的磁通量就是穿過該面單位面積的磁感線的條數
d．穿過乙個面的磁通量就是穿過該面的磁感線的條數
9、如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環麵垂直，則穿過兩環的磁通量φa、φb的大小關係為a
a．φa＞φb b．φa＜φb c．φa＝φb d．無法比較
10.根據安培假設的思想，認為磁場是由於運動電荷產生的，這種思想如果對地磁場也適用，而目前在地球上並沒有發現相對地球定向移動的電荷，那麼由此推斷，地球應該( )
a．帶負電b．帶正電
c．不帶電d．無法確定
11、有一束電子流沿x軸正方向高速運動，如圖所示，電子流在z軸上的p點處產生的磁場方向是沿（ ）
a、y軸正方向
b、y軸負方向
c、z軸正方向
d、z軸負方向
高中物理磁場 完美總結教師版
磁場基本性質 一 磁場 1 磁場 磁場是存在於磁體 運動電荷周圍的一種物質 它的基本特性是 對處於其中的磁體 電流 運動電荷有力的作用 2 磁現象的電本質 所有的磁現象都可歸結為運動電荷之間通過磁場而發生的相互作用 二 磁感線 為了描述磁場的強弱與方向，人們想象在磁場中畫出的一組有方向的曲線 1 疏...
高中物理 磁場綜合檢測 教師版
磁場 綜合檢測 時間 60分鐘滿分 100分 一 選擇題 本題共8小題，每小題6分，共48分，1 5題每小題只有乙個選項正確，6 8小題有多個選項符合題目要求，全選對得6分，選對但不全得3分，有選錯的得0分 1 指南針是我國古代四大發明之一，東漢學者王充在 論衡 一書中描述的 司南 是人們公認的最早...
高中物理磁場知識點歸納
如果令，特斯拉公尺安，那麼又可寫為 稱為真空的磁導率。下面我們運用畢 薩定律，來求乙個半徑為r，載電流為i的圓電流軸線上，距圓心o為的一點的磁感應強度 在圓環上選一i，它在p點產生的磁感應強度，其方向垂直於i和所確定的平面，將分解到沿op方向和垂直於op方向，環上所有電流元在p點產生的的和為零，b ...