2021学年1 磁场 磁感线授课ppt课件

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第十三章 电磁感应与电磁波初步第1节 磁场 磁感线课堂引入 我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,被公认为最早的磁性指南工具。指南针是我国古代四大发明之一。课堂引入12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。目前，青岛磁悬浮列车时速620km/h。 你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？ 人们很早就发现电和磁有很多相似的特征：自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。 同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。这种相似性是否意味着电和磁之间有某种联系呢？一、电和磁的联系直到19世纪初很多著名的科学家——如库仑、安培、托马斯.杨都认为电与磁是互不相关的两回事。一、电和磁的联系高手怎么说？在18世纪和19世纪之交人们发现，自然界各种运动之间存在着相互联系和转化，这种思想在哲学界和科学界逐渐形成，也影响了奥斯特。内能→机械能机械能→内能一、电和磁的联系思考 丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系，并开始不懈的探索。由于受当时一些错误观点影响，奥斯特做了很多实验都以失败告终。 1820年4月，在一次讲课中，他偶然的把一根导线放在一个指南针的上方，通电时，磁针转动了。——首次发现了电和磁的联系。一、电和磁的联系奥斯特是第一个发现了电和磁有联系的人。它的这个发现震动了整个科学界，推动了电磁学的研究。 为此，安培写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”奥斯特实验说明：电流对磁体会产生力的作用，电流具有磁效应。一、电和磁的联系 奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究。他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。二、磁场结论：同方向的电流相互吸引，反方向的电流相互排斥。既然电流有磁效应，那么电流和电流之间是否也存在着相互作用力呢？二、磁场那么，这些相互作用是怎样发生的?磁体与磁体、通电导线对磁体、磁体对通电导体、任意两条通电导线之间都有力的作用，这些作用力的产生都不需要直接接触。二、磁场 正像电荷间相互作用通过电场发生，磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。我们如何形象的描述磁场呢？二、磁场1.磁场：磁体或电流周围周围空间存在的一种特殊物质。2.基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。3.磁场的方向：小磁针静止时N极的指向。实验探究正像在电场中我们用电场线形象地描述电场一样，在磁场中，我们用磁感线来描述磁场。三、磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。条形磁铁磁感线三、磁感线磁感线的特点： 1.磁感线是假想的曲线；2.磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极；4.磁感线的疏密表示磁场的强弱；3.磁感线不相交、不相切；5.磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。三、磁感线地球的磁场:1.地球是一个巨大的磁体。2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场。3.地磁场的三大特点（1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。（2）地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。（3）在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。三、磁感线思考：磁铁和电流都能产生磁场，电流产生磁场是什么样的呢？直线电流的磁感线实验模拟实验探究直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。四、安培定则纵截面图横截面图立体图1.直线电流的磁场四、安培定则环形电流的磁感线实验模拟环形电流的磁感线动画模拟2.环形电流的磁场四、安培定则安培定则二（也叫右手螺旋定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。四、安培定则3.通电螺线管的磁场四、安培定则安培定则二（也叫右手螺旋定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。四、安培定则 与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。电磁起重机电动机电流磁场的应用磁悬浮列车电磁弹射装置电流磁场的应用1.分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。2.安培分子电流假说对一些磁现象的解释：未被磁化的铁棒磁化后的铁棒五、安培分子电流假说3.安培分子电流假说意义(1)成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象；(2)安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系；(3)磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.说明：安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构、电子绕原子核高速旋转的说法，所以称为假说。如今，“假说”已成为真理。五、安培分子电流假说课堂小结奥斯特发现了电流的磁效应磁场磁感线对放入其中的磁体或电流会产生力【典例1】关于磁场，下列说法正确的是（ ）A．磁场的基本性质是对处于其中的磁体或通电导体有力的作用B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质C．磁场是磁体周围或通电导体周围存在的一种物质，有小磁针放入其中时，存在磁场；无小磁针放入时，磁场不存在D．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无典例分析【正确答案】A【典例2】如图所示，在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。在导线中通有某一方向电流，小磁针静止时N极指向西偏北方向，由此可推断（　　）A．此时导线中的电流方向为由北向南B．若导线中通有相反方向的电流，小磁针静止时N极将指向东偏南方向C．若将小磁针放置到导线正上方，小磁针静止时N极仍指向西偏北方向D．若将导线中的电流增大，小磁针N极将略向西偏转典例分析【正确答案】D【典例3】为了判断一个未知正负极的蓄电池的极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图所示。用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是（　　）A．蓄电池M端为正极B．蓄电池N端为正极C．螺线管P端为S极D．螺线管内部磁场方向由P指向Q典例分析【正确答案】B【典例4】下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　）A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止B．图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动C．图丙中两个平行放置的通电线圈之间存在图示方向的磁场D．图丁中通有方向相反电流的两导线之间存在斥力，两斥力是一对平衡力典例分析【正确答案】C【典例5】如图所示，当开关闭合时(1)判断通电螺线管的磁极；（2）指出每个静止小磁针的N、S极。NS典例分析【典例6】在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向X·典例分析