高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步1 磁场 磁感线备课ppt课件

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我国春秋战国时期的一些著作已有磁石的记载和描述。指南针是我国古代四大发明之一。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。
东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”
磁性：吸引铁质物质的性质
磁极：磁体上磁性最强的区域
南极（S）：静止时指南的磁极
北极（N）：静止时指北的磁极
你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁之间有着怎样的联系吗？
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？
直到19世纪初很多著名的科学家如库伦、安培、托马斯.杨都认为电与磁是互不相关的两回事。在18世纪和19世纪之交，随着人们对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化，发现自然界各种运动形式之间存在着相互联系并相互转化，那么电和磁之间也可能存在着某种联系。
1820 年 4 月，奥斯特在一次讲课中，偶然发现在通电导线下方的指南针转动了，然后花了三个月，做了许多次实验，发现磁针在有电流的闭合电路周围都会偏转。
实验现象：给导线通电时，与导线平行的小磁针发生了转动；实验结论：通电导线周围存在磁场，即电流可以产生磁。
当给导线通电时,与导线平行放置的小磁针发生转动.
为了排除地磁场的影响,导线应沿南北方向水平放置在小磁针的正上方.
电流具有磁效应,即电流可以产生磁场.
首次揭示了电与磁之间的联系,揭开了人类对电磁现象研究的新纪元.
4.〖2019.4选考〗下列陈述与事实相符的是A. 牛顿测定了引力常量B. 法拉第发现了电流周围存在磁场C. 安培发现了静电荷间的相互作用规律D. 伽利略指出了力不是维持物体运动的原因
3．〖2017.4〗（物理学史）下列描述正确的是(　　)A．开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．牛顿通过实验测出了引力常量C．库仑通过扭秤实验测定了电子的电荷量D．法拉第发现了电流的磁效应
4．〖2016.4〗（物理学史 ）物理学中的自由落体规律、万有引力定律、静止点电荷之间的相互作用规律和电流磁效应分别由不同的物理学家探究发现，他们依次是（　　）A．伽利略、牛顿、库仑和奥斯特B．牛顿、安培、洛伦兹和奥斯特C．伽利略、卡文迪许、库仑和安培D．开普勒、伽利略、库仑和洛伦兹
正如电荷间的相互作用是通过电场发生的
1.定义：磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质。
磁场和电场一样是一种物质，是客观存在的。
2.基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。
那么，我们如何形象的描述磁场呢？
我们可以通过磁体或电流受力来感知磁场的存在，来研究磁场。
【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢?
在静电场中研究电场强度时，用画电场线的方法来描述电场。
为了描述磁场的强度和方向，可不可以也假象一些列曲线来形象描述磁场的强度和方向呢？
（2）小磁针N极(北极)的受力方向
（1）小磁针静止时N极的指向
沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。
外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线
（5）磁感线是为了形象地描述磁场而 的曲线，真是 存在。
（4）任何两条磁感线都 相交。
（2）磁感线的 可以反映磁场的强弱
（1）磁感线上每一点的 方向表示该点磁场的方向
（3）磁场中的任何一条磁感线都是 曲线， 磁体外部由 极到 极，磁体内部由 极到 极。
磁感线是闭合曲线电场线 曲线
1、直线电流周围磁感线
磁感线是以导线上的各点为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上。
安培定则（也叫右手螺旋定则）：用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
〖2020.7学考〗15.如图所示，与通电直导线垂直的平面上放有两枚小磁针。忽略地磁场影响，两小磁针静止时，磁针的指向符合实际的是（ ）
〖2020.7〗9.特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流
。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（　　）
A. b点处的磁感应强度大小为0B. d点处的磁感应强度大小为0C. a点处的磁感应强度方向竖直向下D. c点处的磁感应强度方向竖直向下
【例1】如图，一束带电粒子沿水平方向平行的飞过磁针上方时，磁针的N极向纸内偏转，则这束带电离子可能是（　　）A.向右飞行的正粒子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负粒子束D.向左飞行的负离子束
安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
[例2] 如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后, 三只小磁针N极的偏转方向是( )A、全向里 B、全向外 C、a向里，b、c向外 D、a、c向外，b向里
3. 通电螺旋管的磁场
用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺线管北极）
[例] 如图所示,a,b,c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是(　 　)A.a,b,c均向左B.a,b,c均向右C.a向左,b向右,c向右D.a向右,b向左,c向右
三种电流磁场磁感线的分布
练1：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。
练2：根据图中所示静止小磁针所指方向，画出通电螺线管的绕线情况。
〖2018.6学考〗（磁感线）如图所示，小磁针a、b、c、d放在通电螺线管产生的磁场中，稳定后指向正确的是 A．磁针a B．磁针b C．磁针c D．磁针d
练：在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带有何种电荷？
★如图所示，A为橡胶圆盘，其盘面竖直.B为紧贴A的毛皮.在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置.当沿图中箭头的方向转动把手C时，小磁针将发生什么现象
小磁针的N极将发生偏转，N极向右，S极向左.
磁体和电流都能产生磁场,它们的磁场是否有什么联系?
法国学者安培提出了著名的分子电流假说
在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流——分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.
分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
2、利用安培的假说解释一些磁现象
未被磁化的铁棒分子电流取向变得杂乱无章
磁化后的铁棒分子电流取向变得大致相同
去磁后的铁棒分子电流取向又变得杂乱无章
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
注意：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。但是现在，“假说”成为真理。
安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究：①发现了安培定则；②发现电流的相互作用规律；③发明了电流计；④提出分子电流假说； ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位以他的姓氏命名。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”，世人称他是电动力学的先创者。
磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的
安培分子电流的假说，揭示了磁性的起源（磁现象的电本质）即：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。
注：并不是所有磁场都是由运动电荷产生的，在电磁波中我们将学到麦克斯韦发现，变化的电场也能产生磁场。
[例]如图，当电流通过线圈时，磁针A的N极指向哪里? 磁针B的N极指向哪里?
【课堂检测1】下列关于磁场的说法中，正确的是 ( )A．磁场跟电场一样，是人为假设的B．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场C．指南针指南说明地球周围有磁场D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的
[多选]如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图中，八个相同的磁铁都处于静止状态，其中甲、乙中的弹簧都处于伸长状态，则( )A. 对地面压力最大的是丁B. 对地面压力最小的是甲C. 甲、乙对地面的压力相等D. 丙、丁对地面的压力相等
下列关于磁场的相关判断和描述正确的是( )A. 甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实B. 乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止C. 丙图中导线通电后其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实D. 丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实
如图所示，下列四幅图中，通电后实验现象描述正确的是( )A. 图1中通电直导线下方的小磁针N极向外转 B. 图2中处于蹄形磁铁中的导体棒通电后向左摆动 C. 图3中处于磁场中的导电液体将顺时针方向旋转D. 图4中下端刚好与水银液面接触的软弹簧通电后将上下振动
【课堂检测2】物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是(　　)A.该实验必须在地球赤道上进行B.通电直导线应该竖直放置C.通电直导线应该水平东西方向放置D.通电直导线应该水平南北方向放置