高中物理 3.13.2 我们周围的磁现象 认识磁场课件 粤教版选修31.ppt

第三章磁场 第一节我们周围的磁现象第二节认识磁场 第三章磁场 学习目标1 了解地磁场和软磁性材料 硬磁性材料 2 知道磁场的基本特性是对放入其中的磁体或电流有力的作用 3 知道磁场是有方向的 会用磁感线描述磁场 4 会运用安培定则判断电流的磁场方向 5 了解安培分子电流假说并能用以解释一些磁现象 第三章磁场 一 我们周围的磁现象1 鸽子有超乎寻常的 认家 本领 被带出几千里外放飞后仍能回到鸽巢 候鸟和海龟在长途迁徙中一般也不会迷失方向 这些动物靠什么来辨别方向呢 提示 磁场 2 指南针是我国古代四大发明之一 你知道指南针为什么指南吗 提示 地球磁场方向由南指向北 水平放置的小磁针在地磁场作用下静止时 北极 n极 总是指向北 南极 s极 总是指向南 3 各种磁卡为我们的生活提供了极大的方便 在保存时磁卡能不能与手机 磁铁等磁性物质放在一起 为什么 提示 不能 磁卡上的磁性信息与手机等放在一起时 容易被磁化 造成信息丢失 1 无处不在的磁指南针是我国古代的四大发明之一 现代生活要用到磁 更离不开磁 生物也有磁现象 人体心脏的生物电流产生微弱的心磁 因而 已经成为发现某些心脏疾病的重要手段 关于信鸽 认家 的现象 有一种解释说 信鸽是通过地球的 来导航的 心磁图 磁场 2 地磁场 1 地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫 2 地磁场能够使指南针在 时沿地球的南北方向取向 地球磁体的n极 北极 位于地理 附近 地球磁体的s极 南极 位于地理 附近 但地磁极与地理极并不重合 地磁场 静止 南极 北极 3 磁性材料 1 磁性材料 像铁那样磁化后磁性很强的物质叫做 物质 所谓磁性材料通常就是指这一类物质 磁性材料分为 材料与 材料 按化学成分分为两大类 金属磁性材料和铁氧体 磁性材料 磁化后容易去磁的物质 磁性材料 磁化后不容易去磁的物质 铁磁性 硬磁性 软磁性 软 硬 2 应用 软磁性材料 适用于需要反复磁化的场合 常用来制造半导体收音机的天线磁棒 录音机和录像机的磁头 变压器 电动机 发电机 电磁铁等 硬磁性材料 适用于制成 可用于扬声器 话筒等 并广泛用作磁记录材料 可用于录音机磁带 银行卡 计算机磁盘等 永磁铁 二 认识磁场1 磁场初探 1 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 磁场对放入其中的磁体有 的作用 2 奥斯特发现了电流磁效应 即电流能够产生 物理学家 经过反复研究发现了磁场对 可以产生作用力 2 磁场有方向吗磁场是有方向的 物理学规定 在磁场中的任一点 小磁针 受力的方向 亦即小磁针静止时 所指的方向 就是该点的磁场方向 力 磁场 安培 电流 北极 北极 3 图示磁场 1 我们可以用磁感线来描述磁场 所谓磁感线就是在磁场中画出的一些有方向的曲线 在这些曲线上 每一点切线方向都与该点的 一致 2 直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则来判定 用 握住导线 让伸直的大拇指指向 方向 弯曲的四指所指的方向就是 的环绕方向 磁场方向 右手 电流 磁感线 3 环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系 也可以用安培定则来判定 即让 弯曲的四指与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 的方向 4 通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间的关系 仍可用安培定则来判定 握住螺线管 让弯曲的四指所指的方向跟 方向一致 拇指所指的方向就是螺线管 磁感线的方向 或拇指指向螺线管的n极 4 安培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 分子电流使每个物质分子都成为一个微小的 右手 磁感线 右手 电流 内部 磁体 1 把条形磁铁置于一块水平玻璃板下方 在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑 铁屑在磁场中被磁化为一个个小磁针 轻轻敲击玻璃板 细铁屑就在磁场作用下转动 并按一定规律排列起来 这是为什么 提示 磁化的铁屑受到磁场力的作用 显示了磁感线的形状 2 在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁场时大拇指和四指的指向所代表的意义相同吗 提示 不相同 前者大拇指指向电流的方向 四指的指向代表磁感线的方向 后者四指指向电流的环绕方向 大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向 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 我们一般认为 1 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 2 在赤道正上方 地磁场方向水平向北 3 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 特别提醒 1 地球上不同地点的地磁场的方向不同 涉及地磁场的问题时 首先要明确在地球上的位置 2 与地球类似 宇宙中的许多天体都有磁场 如太阳 月球等 但火星没有全球性的磁场 指南针不能在火星上工作 单选 关于地磁场下列说法中正确的是 a 地理位置的南 北极即为地磁场的南 北极b 在赤道上的小磁针的n极在静止时指向地理南极附近c 在赤道上的小磁针的n极在静止时指向地理北极附近d 地磁场在地表附近某处有两个分量 水平分量指向地理的北极附近 竖直分量一定竖直向下 思路点拨 解答本题应把握以下三点 1 地磁两极与地理两极并不重合 2 小磁针静止时 n极指向地理北极附近 3 地磁场在南北半球的竖直分量方向不相同 c 解析 根据地磁场的特点可知 地理北极附近为地磁场南极 地理南极附近为地磁场北极 但并不重合 a错误 小磁针由于受到地磁场的作用 静止时 n极总指向地理北极附近 b错误 c正确 在赤道正上方 地磁场方向水平向北 在南半球地磁场的竖直分量向上 在北半球竖直分量向下 d错误 1 单选 在地球表面的某位置 发现能自由转动的小磁针静止时s极竖直指向地面 则该位置是 a地磁北极附近b 地磁南极附近c 赤道附近d 无法确定 a 解析 地球是个大磁体 地球表面附近的大部分地区的磁场方向基本上是沿南北方向的 因为小磁针静止时北极总指向该处磁场的方向 所以在地球表面附近的大部分地区小磁针静止时总是指南北 但是在地球的南 北极附近 即地磁场的北 南极附近 地磁场的方向是竖直方向的 从而出现了小磁针沿竖直方向静止的特殊情况 由于小磁针的s极竖直指向地面 该处应该为地理南极 即地磁场的北极附近 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 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 磁场 3 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 4 磁体与磁体间有力的作用 磁体与可被磁化的非磁体也有磁力的作用 但一定是吸引力 因此 若两物体间磁力是吸引力 则其中必有一个具有磁性 若两物体间是排斥力 则两物体必都具有磁性 双选 关于磁场 下列说法中正确的是 a 磁场和电场一样 都是客观存在的特殊物质b 磁场对处在其中的磁体有磁场力的作用c 磁铁对通电导线不可能有力的作用d 两根通电导线之间不可能有力的作用 解析 磁场和电场虽然看不见 摸不着 但它们都是客观存在的物质 可以通过磁体或电荷检验它们的存在 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用 电流与磁体之间 电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的 ab 2 单选 以下说法中正确的是 a 磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的b 电流与电流间的相互作用是通过电场产生的c 磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的d 磁场和电场是同一种物质解析 由磁场的基本性质可知 磁体与磁体之间 磁体与电流之间 电流与电流之间都是通过磁场相互作用的 故a正确 b c错误 磁场与电场的基本性质不同 产生的原因不同 因此不是同一种物质 故d错误 a 1 磁感线的特点 1 为形象描述磁场而引入的假想曲线 实际并不存在 2 磁感线的疏密表示磁场的强弱 密集的地方磁场强 稀疏的地方磁场弱 3 磁感线的方向 磁体外部从n极指向s极 磁体内部从s极指向n极 4 磁感线闭合而不相交 不相切 也不中断 5 磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向 磁感线 2 磁感线和电场线的区别 形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线 形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线 线上各点的切线方向即该点的磁场方向 是磁针n极受力方向 也是小磁针静止时n极的指向 线上各点的切线方向即该点的电场方向 是正电荷受电场力的方向 表示磁场强弱 表示电场强弱 在空间不相交 不中断 除电荷处外 在空间不相交 不中断 是闭合曲线 静电场始于正电荷或无穷远处 止于负电荷或无穷远处 是不闭合的曲线 特别提醒 磁感线与电场线类似 没有画磁感线的地方 并不表示那里没有磁场存在 磁感线在空间不能相交 双选 关于磁场和磁感线的描述 下列说法中正确的是 a 电场线是一条不闭合曲线 而磁感线是一条闭合曲线b 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向 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 磁感线总是从磁铁的n极出发 到s极终止d 磁感线可以用细铁屑来显示 因而是真实存在的 思路点拨 磁场是一种客观存在的特殊物质 磁感线虽是假想的闭合曲线 但可形象地描述磁场的强弱和方向 ab 解析 电场线起始于正电荷或无穷远 终止于负电荷或无穷远 而磁感线在磁体外部由n极指向s极 在磁体内部由s极指向n极 组成闭合曲线 故a对c错 磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合曲线 实际上并不存在 所以选项d不正确 磁感线上每一点的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n极受力方向和n极指向均为磁场方向 所以选项b正确 3 单选 关于磁感线 下列说法中正确的是 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c 磁感线上任意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 磁感线就可能相交解析 磁感线是为了形象描绘磁场而假设的一组有方向的曲线 曲线上的任一点的切线方向表示该点的磁场方向 曲线疏密表示磁场的强弱 所以c正确 a不正确 在磁铁外部磁感线从n极到s极 内部从s极到n极 磁感线不相交 所以b d不正确 c 1 如图所示为条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线 1 条形磁铁 磁极处磁场最强 2 蹄形磁铁 蹄口内磁感线平行 几种常见磁场磁感线的分布 2 如图所示为直线电流形成的磁场的磁感线 其形态为围绕直线的一族同心圆 离导线越近 磁场越强 3 如图所示为环形电流形成磁场的磁感线 环内的磁场比环外的磁场强 4 通电螺线管的磁场 两端分别是n极和s极 管内磁感线方向由s极指向n极 管外磁感线由n极指向s极 画法如图所示 如图所示 a b是直线电流的磁场 c d是环形电流的磁场 e f是螺线管电流的磁场 试在各图中补画出电流方向或磁感线方向 思维流程 解答本题可按以下思路分析 解析 根据安培定则 可以确定a中电流方向垂直纸面向里 b中电流的方向从下向上 c中电流方向是逆时针 d中磁感线的方向向下 e中磁感线方向向左 f中磁感线的方向向右 如图所示 答案 见解析名师点评应用安培定则时 关键要明确在直线电流 环形电流 通电螺线管的磁场中 弯曲的四指指向各代表什么方向 拇指指向各代表什么方向 4 单选 如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈 线圈中心处挂有一根小磁针 小磁针与线圈在同一平面内 当赫姆霍兹线圈通以如图所示方向的电流时 a 小磁针n极向里转b 小磁针n极向外转c 小磁针在纸面内向左摆动d 小磁针在纸面内向右摆动解析 线圈中通以题图方向的电流时 由安培定则可知 线圈内磁场方向垂直于纸面向里 磁场的方向就是小磁针静止时n极的指向 所以小磁针n极向里转 a 安培定则与力学知识的综合 范例 双选 南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管 如图所示 下列说法正确的是 a 若将a端接电源正极 b端接电源负极 则弹簧测力计示数将减小b 若将a端接电源正极 b端接电源负极 则弹簧测力计示数将增大c 若将b端接电源正极 a端接电源负极 则弹簧测力计示数将