湖南省隆回县万和实验学校高中物理 31.2磁现象和磁场及 磁感应强度课件 新人教版选修31.ppt

第一节磁现象和磁场第二节磁感应强度 学习目标 1 知道磁场的概念 认识磁场是客观存在的物质 了解磁现象及电流的磁效应 2 掌握地磁场的产生 理解地磁两极与地理两极的关系 3 理解掌握磁感应强度的大小 方向 4 学会类比法 知道比值定义物理量的方法是常用的物理方法 重点难点 1 了解磁现象 磁场及电流的磁效应 2 地磁场中磁感线的分布 3 磁感应强度概念的建立和计算 一 磁现象1 磁性 物质具有吸引 镍等物质的性质 2 磁体 具有 的物体 天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体 3 磁极 磁体的各部分磁性强弱不同 磁性 的区域 任何磁体都有两个磁极 即 极和 极 4 磁极间的相互作用同名磁极相互 异名磁极相互 铁 钴 最强 s 排斥 吸引 磁性 n 二 电流的磁效应1 奥斯特实验将导线沿 方向放置在磁针的上方 通电时磁针发生了转动 2 奥斯特实验的意义发现了 首次揭示了 的联系 南北 电流的磁效应 电与磁 三 磁场1 磁场的定义磁体或电流周围存在的一种能够传递磁体与磁体之间 磁体与电流之间 电流与电流之间的 的特殊物质 2 磁场的基本性质对放入其中的磁体或 产生力的作用 相互作用 电流 四 地球的磁场1 地球本身是一个大磁体 它的n极位于 附近 s极位于 附近 2 地球的地理两极与地磁两极并不重合 磁针的指向与南北方向有一个夹角 这个夹角称做 如图3 1 1所示 地理的南极 地理的北极 磁偏角 图3 1 1 四 地磁场 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 地磁的北极在地理的南极附近 地磁的南极在地理的北极附近 但两者并不完全重合 它们之间的夹角称为磁偏角 五 磁感应强度的方向1 小磁针 为了描述磁场而引入的检验用的小磁体 2 方向规定 小磁针静止时 所指的方向 也即小磁针在磁场中 的受力方向 六 磁感应强度的大小1 定义 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力f跟电流i和导线长度l的乘积il的 用b表示 2 定义式 b 3 单位 特斯拉 简称特 符号t n极 n极 比值 f il 精讲点拨 一 对磁场 地磁场的认识1 磁场 1 磁场的基本特性 对处在它里面的磁极或电流有力的作用 磁极之间 磁极与电流之间 电流与电流之间 都是通过磁场发生力的相互作用 2 运动电荷的磁场 电流是由于电荷做定向移动形成的 因此运动电荷周围不但有电场 同时也产生磁场 3 磁场的客观性 磁场虽然不是由分子 原子组成的 但它能够对放入其中的磁极 电流产生力的作用 它是客观存在的 虽然我们看不见它 但可以通过很多磁现象感知它的存在 因此它与前面学过的电场一样 也是一种物质 2 地磁场 1 地磁场特点 地磁场的方向并不是正南正北方向的 即地磁两极与地理两极并不重合 地磁南极在地理北极附近 地磁北极在地理南极附近 地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角 2 虽然地磁两极与地理两极并不重合 但它们的位置相对来说差别不是很大 因此 一般我们认为 地理南极正上方磁场方向竖直向上 地理北极正上方磁场方向竖直向下 在赤道正上方 地磁场方向水平向北 在南半球 地磁场方向指向北上方 在北半球 地磁场方向指向北下方 3 影响 由于磁场对运动电荷有力的作用 故射向地球的高速带电粒子 其运动方向会发生变化 不能直接到达地球 因此地磁场对地球生命有保护作用 即时应用1 地球是一个大磁体 在地面上放置一个小磁针 小磁针的南极指向地磁场的南极 地磁场的北极在地理南极附近 赤道附近地磁场的方向和地面平行 北半球地磁场方向相对地面是斜向上的 地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的 以上关于地磁场的描述正确的是 a b c d 答案 d 2 磁感应强度b的大小只决定于磁场本身的性质 与f i l无关 3 研究磁感应强度是分步进行的 其方向由磁针受力确定 其大小根据电流元受力来计算 通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向 4 磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场 这时l应很短很短 il称作 电流元 相当于静电场中的 试探电荷 5 我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小 因此要把电流元放入磁场中某一点 这要求电流元要足够的短 即时应用2 在磁场中某一点 已经测出一段0 5cm长的导线中通入0 01a电流时 受到的安培力为5 0 10 6n 则下列说法正确的是 a 该点磁感应强度大小一定是0 1tb 该点磁感应强度大小一定不小于0 1tc 该点磁感应强度大小一定不大于0 1td 该点磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向 三 磁感应强度b与电场强度e的比较电场强度e是描述电场的力的性质的物理量 磁感应强度b是描述磁场的力的性质的物理量 现把这两个物理量比较如下 特别提醒 电场强度e的方向是放在该点的正电荷所受到的电场力的方向 但磁感应强度b的方向并不是放在该点的电流元所受力的方向 即时应用3 下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中 不正确的是 a 电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同b 电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同c 磁感应强度的方向与小磁针n极所受磁场力的方向相同d 磁感应强度的方向与小磁针静止时n极所指的方向相同 解析 选a 电场强度的方向就是正电荷受的电场力的方向 磁感应强度的方向是磁针n极受力的方向 只有a项错误 例1 铁棒a能吸引小磁针 铁棒b能排斥小磁针 若将铁棒a靠近铁棒b时 下述说法中正确的是 a a b一定相互吸引b a b一定相互排斥c a b间可能无磁场力作用d a b可能相互吸引 也可能相互排斥 类型一对磁现象和磁场的理解 典例剖析 思路点拨 磁体可以使原来没有磁性的铁棒磁化而吸引铁棒 也可以是因为两个磁体的异名磁极相互吸引 这是吸引的两种情况 而排斥只有两个磁体间才可能发生 解析 小磁针本身有磁性 能够吸引没有磁性的铁棒 故铁棒a可能有磁性 也可能没有磁性 只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化的结果 铁棒b能排斥小磁针 说明铁棒b一定有磁性 若a无磁性 当a靠近b时 在b的磁场作用下也会被磁化而发生相互吸引作用 若a有磁性 则a b两磁体都分别有北极和南极 当它们的同名磁极互相靠近时 互相排斥 当异名磁极互相靠近时 互相吸引 这说明不论a有无磁性 它们之间总有磁场的作用 故正确答案为d 答案 d 跟踪发散 1 1 如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现 棋子在竖直放置的棋盘上可以移动 但不会掉下来 原来 棋盘和棋子都是由磁性材料制成的 棋子不会掉落是因为 a 质量小 重力可以忽略不计b 受到棋盘对它向上的摩擦力c 棋盘对它的吸引力与重力平衡d 它一方面受到棋盘的吸引 另一方面还受到空气的浮力 解析 答案 b 典例剖析 类型二对奥斯特实验的理解 在做 奥斯特实验 时 下列操作中现象最明显的是 a 沿电流方向放置磁针 使磁针在导线的延长线上b 沿电流方向放置磁针 使磁针在导线的正下方c 电流沿南北方向放置在磁针的正上方d 电流沿东西方向放置在磁针的正上方 精讲精析 把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方 通电时磁针发生明显的偏转 是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向 答案 c 规律总结 通电直导线的磁场与磁体产生的磁场本质相同 变式训练1奥斯特实验说明了 a 磁场的存在b 磁场的方向性c 电流可以产生磁场d 磁体间有相互作用答案 c 类型三对磁感应强度的理解 精讲精析 根据磁感应强度的定义 通电导线应为 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线 只有在这个方向上导线所受的力才最大 故a错 当通电导线与磁场方向平行时 不受安培力作用 故b错 在磁场源稳定的情况下 磁场内每一点的磁感应强度是惟一确定的 与放入该点的检验电流无关 c正确 安培力的方向与磁感应强度的方向并不相同 而是垂直 故d错 答案 c 规律总结 磁场的强弱由磁场本身决定 与磁场中是否放入通电导线 导线放入的位置无关 用垂直于磁场方向的通电导线所受安培力大小来量度磁场的强弱 导线的作用在于检测 与电场不同的是电场中只要场强不为零 带电粒子一定受力 而磁场中即使磁感应强度不为零 通电导线受力也有可能为零 安培力的大小与b i l及电流与磁场的夹角有关 变式训练2有关磁感应强度的方向 下列说法正确的是 a b的方向就是小磁针n极所指的方向b b的方向与小磁针在任何情况下n极受力方向一致c b的方向就是通电导线的受力方向d b的方向就是该处磁场的方向解析 选bd 磁场的方向就是磁感应强度的方向 规定为小磁针静止时n极所指方向或小磁针n极受力方向 它与通电导线所受力的方向是不一致的 故选bd 在磁场中某一点放入一通电导线 导线与磁场垂直 导线长1cm 电流为5a 所受磁场力为5 10 2n 求 1 这点的磁感应强度是多大 若电流增加为10a 所受磁场力为多大 2 若让导线与磁场平行 这点的磁感应强度多大 通电导线受到的磁场力多大 类型四磁感应强度和磁场力的计算 答案 1 1t0 1n 2 1t0 规律总结 1 磁场中某点的磁感应强度与导线中电流的大小 放置方