高中物理教科版 (2019)必修 第三册第三章 电磁场与电磁波初步1 磁场 磁感线教案配套课件ppt

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1.了解我国古代对磁现象的认识及应用。2.了解电流的磁效应及其发现过程。3.知道磁感线的定义和特点,了解几种常见磁场的磁感线分布。4.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。5.知道磁现象的电本质,了解安培分子电流假说,知道地磁场的特点。
1.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响,形成科学态度与责任。2.明确一切磁相互作用都是通过磁场实现的,形成科学思维。3.体会奥斯特发现电流磁效应的重要意义,形成科学态度与责任。4.通过模拟磁感线的分布形成科学思维。5.通过利用安培定则判断电流周围的磁场方向,形成科学思维。
一、磁现象、磁场与磁感线1.我国古代对磁现象的认识及应用(1)认识:在春秋战国时期,古人就已发现天然磁石具有吸引铁的性质。(2)应用①发明了指南针。②利用磁石治疗疾病。
2.磁场与磁感线(1)磁场①定义:磁体和电流周围存在的一种物质。②基本性质:对处在其中的磁极或电流有力的作用。(2)地磁场①地磁场:地球本身是一个磁体,N极位于地理南极附近,S极位于地理北极附近。②磁偏角:指南针N极的指向与正北方向的偏角,地球上不同地方磁偏角不同,同一地点的磁偏角也在缓慢变化。
(3)磁感线①定义:在磁场中画出的一些有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致。②特点:Ⅰ.磁感线的疏密表示磁场的强弱。曲线疏的地方磁场弱,曲线密的地方磁场强。Ⅱ.磁感线每一点的切线方向为该点的磁场方向。
3.我们能够利用铁屑模拟出磁感线的形状,是否说明磁感线真实存在?提示:磁感线并不存在。
二、安培定则(右手螺旋定则)1.用途:判断电流周围磁场的分布情况。2.用法(1)直线电流:用右手握住通电导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,则弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。(2)环形电流:如果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电流轴线上磁感线的方向。
3.阅读课本P116课外阅览内容并回答:磁铁的磁场与电流有什么关系?提示:磁铁内部原子的每个电子运动形成的环形电流产生的磁场可等价为一个小磁体的磁场,如果若干个小磁铁有共同取向,那么这个原子就等价于大一点的小磁体,若组成物体的无数原子产生的磁场有共同取向,那么这个物体就在其空间呈现磁性。所以磁铁的磁场可以认为是分子电流产生的。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)有的磁体只有一个磁极。(　　)(2)奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”。(　　)(3)磁场对处在其中的磁极有力的作用。(　　)(4)磁感线闭合而不相交,不相切,也不中断。(　　)(5)磁感线总是由N极出发指向S极。(　　)
2.关于磁感线,下列说法正确的是(　　)A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极,是不闭合的曲线C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交答案:C解析:磁感线是为描述磁场而假想的,其疏密程度反映磁场的强弱,其空隙处并不是不存在磁场,故A错误;据磁感线的特点可知,在磁体外部,磁感线从N极到S极,在磁体的内部,磁感线从S极到N极,并且每一点的切线方向就是该点的磁场方向,故B错误,C正确;磁感线不可能相交,D错误。
3.在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁感线方向时,拇指和其余四指的指向所代表的含义相同吗?提示:不相同。在判定通电直导线磁感线的方向时,拇指指向电流的方向,其余四指指向磁感线的方向。在判定通电螺线管磁感线的方向时,四指指向电流的环绕方向,拇指指向螺线管内部磁感线的方向。
将多个小磁针放在条形磁铁周围,小磁针的指向如图所示。
(1)小磁针的指向与磁场方向存在什么关系?由图可知,条形磁铁的N、S极附近的磁场强弱有什么特点?(2)沿着小磁针的指向画一条线,这条线能不能表示磁铁的磁场方向?这条线叫什么线?
提示:(1)小磁针北极的指向即磁场的方向,在N、S极附近的磁场比其他地方强。(2)这条线可以表示磁场的方向,称为磁感线。
1.常见永磁体的磁感线(如图所示)
2.磁感线的特点(1)磁感线上任意一点的切线方向表示该点磁感应强度的方向,即小磁针N极受力的方向。(2)磁铁外部的磁感线从N极指向S极,内部从S极指向N极,磁感线是闭合曲线。(3)磁感线的疏密表示磁场强弱,磁感线密集处磁场强,磁感线稀疏处磁场弱。(4)磁感线在空间不相交。(5)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线,实际上并不存在。
3.磁感线和电场线的比较
电场线和磁感线都是法拉第为了形象地描述电场和磁场而假想的曲线,并不真实存在,线的疏密表示场的强弱,线上某点的切线方向为电场强度的方向。
【例题1】 关于磁场和磁感线的描述,下列说法正确的是(　　)A.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的D.两个磁场的叠加区域,磁感线可能相交
答案:B解析:条形磁铁内部磁感线的方向是从S极指向N极,A错误;磁感线上每一点切线方向表示磁场方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,小磁针静止时北极受力方向和静止时北极的指向均为磁场方向,选项B正确;磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线,实际上并不存在,选项C错误;叠加区域合磁场的方向也具有唯一性,磁感线不可能相交,D选项错误。
(1)在没画磁感线的地方,并不表示没有磁场存在。(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加,磁感线描述的是叠加后的合磁场的磁感线分布情况,不能认为该区域有多条磁感线相交。
【变式训练1】 把一玻璃板水平放置在蹄形磁铁上面,在玻璃板上均匀地撒上一些铁粉,轻轻地敲击玻璃板,铁粉分布如图所示,这个实验(　　)A.证明磁感线是真实存在的B.说明磁铁内部不存在磁场C.说明铁粉分布的地方才有磁场D.用铁粉的分布模拟了磁感线的分布
答案:D解析:蹄形磁铁周围的铁粉会在磁场力的作用下移动,则轻轻地敲击玻璃板,铁粉分布模拟了磁感线的分布,故A、B、C错误,D正确。
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现,沿南北方向放置的导线通电后,其下方的小磁针发生了偏转,如图所示。如将导线东西放置,小磁针是否会转动?
提示:当导线东西放置时,小磁针可能转180°,也可能不转动。
若为直线电流,则拇指为电流方向,四指为电流周围磁感线的环绕方向;若为环形电流,则四指为电流方向,拇指为电流内部磁感线(或等效N极)的方向。
【例题2】 电路没接通时两枚小磁针方向如图,试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向。
解析:接通电源后,螺线管的磁场为:内部从左指向右,外部从右指向左,如答案图所示,故小磁针1逆时针转动至N极水平向左,小磁针2顺时针转动至N极水平向右。
(1)小磁针在磁场中受力方向的判断:小磁针N极的受力方向(小磁针静止时N极的指向)与磁感线的切线方向一致。(2)“同名磁极相斥,异名磁极相吸”只适用于小磁针处于磁体产生的磁场或环形电流、通电螺线管外部,而在通电螺线管内部不适用。
【变式训练2】 如图所示,一束电子沿z轴负向流动,则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　)A.+x方向B.-x方向C.+y方向D.-y方向
答案:B解析:电子流沿z轴负方向运动,则电流是沿z轴正方向的,根据安培定则可知,电子流在A点产生的磁场的方向为x轴负方向,故B正确,A、C、D错误。
1.(对磁场的理解)关于磁场,下列说法不正确的是(　　)A.磁场和电场一样,是同一种物质B.磁场的最基本的特性是对放在磁场里的磁极或电流有磁场力的作用C.磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场传递的D.电流和电流之间的相互作用是通过磁场传递的答案:A解析:电荷周围存在电场,运动电荷产生磁场,磁场的基本性质是对放在磁场里的磁体或电流有磁场力的作用,磁体间、磁体与通电导体间、电流与电流间的相互作用都是通过磁场传递的。故B、C、D正确。
2.(对地磁场的认识)(多选)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场分布示意图如图。结合上述材料,下列说法正确的是(　　)
A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上,在北半球垂直于地面向下
答案:ABD解析:地球为一巨大的磁体,地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近,两极并不重合;且地球内部也存在磁场,只有赤道上空磁场的方向才与地面平行;地磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上,在北半球垂直于地面向下,C错误,A、B、D项正确。
3.(对磁感线的理解)磁场中某区域的磁感线如图所示,则(　　)A.a点磁场强于b点磁场B.a点磁场弱于b点的磁场C.a点和b点的磁场强弱相等D.无法确定a点和b点的磁场谁强谁弱
答案:A解析:由题图所示磁感线可知,a处的磁感线比b处密,则a点磁场强于b点磁场,故A正确,B、C、D错误。
4.(安培定则的应用)图中能正确表示通电导线附近磁感线分布的是(　　)