2020春新教材高中物理 第13章 电磁感应与电磁波初步 第1节 磁场 磁感线课件 新人教版必修第三册

第1节磁场磁感线 知识点一电和磁的联系 1 上海磁悬浮列车加速到平稳运行之后 速度是430千米每小时 速度之高竟超过了f1赛车的最高时速 这其中包含的物理知识是什么呢 观图助学 2 指南针是我国古代四大发明之一 它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响 你知道指南针为什么指南吗 3 信鸽有惊人的远距离辨认方向的本领 试猜想 信鸽高超的认路本领是依赖于什么 1 磁现象 1 磁性 物质具有吸引 物体的性质叫磁性 2 磁体 天然磁石和人造磁铁都叫作 3 磁极 磁体的各部分磁性强弱不同 磁性最 的区域叫磁极 能够自由转动的磁体 静止时指 的磁极叫作南极 s极 指北的磁极叫作北极 n极 4 磁极间相互作用规律 自然界中的磁体总存在着两个磁极 同名磁极相互 异名磁极相互 铁质 磁体 强 南 排斥 吸引 2 电流的磁效应 1 1820年 发现 把一根导线平行地放在磁针的上方 给导线通电时 磁针发生了偏转 说明电流能产生 这个现象称为电流的磁效应 2 电流磁效应的发现 用实验展示了 与 的联系 说明 与 之间存在相互作用 奥斯特 磁场 电 磁 电 磁 思考判断 1 奥斯特实验说明了磁场可以产生电流 2 天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体 3 单独一个带电体可以只带正电荷 或负电荷 同样磁体也可以只有n极或s极 4 磁与电紧密联系 有磁必有电 有电必有磁 知识点二磁场 观图助学 观察三幅图片 请思考 甲图中的小磁针为什么会发生偏转 乙图中的通电导线为什么会运动起来 丙图中通电导线之间的相互作用是怎样发生的 1 磁体 电流间的相互作用 1 间存在相互作用 2 通电导线对磁体有作用力 磁体对通电导线也有作用力 3 之间也有作用力 磁体与磁体 两条通电导线 2 磁场 1 定义 磁体与磁体之间 磁体与通电导线之间 以及通电导线与通电导线之间的相互作用 是通过 发生的 是磁体或 周围一种看不见 摸不着的特殊物质 2 磁场的存在形式 磁场和常见的由分子 原子组成的物质不同 不是以微粒的形式存在 而是以场的形式存在 3 磁场的方向 在磁场中的某一点 小磁针 受力的方向 也就是小磁针静止时 所指的方向 就是这一点的磁场方向 4 磁场的基本性质 磁极与磁极之间 磁极与电流之间 电流与电流之间都是通过 相互作用的 磁场的基本性质是对放入其中的 或通电导线能产生力的作用 磁场 磁场 电流 n极 n极 磁场 磁体 思考判断 1 磁场不是真实存在的 而是一种理想化的模型 2 磁极之间的相互作用是通过磁场发生的 磁场和电场一样 也是一种客观存在的特殊物质 3 通电导线和通电导线之间的相互作用是通过电场发生的 4 磁场并不是真实存在的 而是人们假想出来的 5 磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或通电导线有力的作用 知识点三磁感线 观图助学 1 定义 磁感线是为了形象地描述磁场而人为 的曲线 曲线上每一点的 方向都跟该点的磁场方向相同 2 物理意义 用来形象地描述磁场的 和 并不真正存在 3 描述方法 磁感线上每一点的 方向表示该点的磁场方向 曲线的 表示磁场的强弱 假想 切线 强弱 方向 切线 疏密 思考判断 1 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n极所指的方向一致 2 磁感线总是从磁铁的n极出发 到s极终止 3 磁感线可以用细铁屑来显示 因而是真实存在的 观图助学 如图所示 是奥斯特实验装置图 导线通上电流 小磁针发生偏转 奥斯特发现了电流的磁效应 那么通电直导线周围的磁场是怎样分布的呢 知识点四安培定则 1 直线电流的磁场安培定则 右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向与 方向一致 弯曲的四指所指的方向就是 如图甲所示 2 通电螺线管的磁场安培定则 右手握住螺线管 让弯曲的四指与 的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是 磁感线的方向 如图乙所示 电流 甲乙 磁感线环绕的方向 环形电流 螺线管内部 3 环形导线可以看成只有一匝的 如图所示 丙 螺线管 思考判断 1 通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆 2 通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场 观察探究 如图所示 物理学家奥斯特通过该装置得出了电流磁效应 1 小磁针水平放置 若导线中没有通电流 静止时它的n极指向何方 2 若给导线通电时 小磁针发生了明显的偏转 导线应该如何放置 小磁针为何会在导线通电时发生偏转 答案 1 导线没有通电时 n极指向北方 2 导线应沿南北方向水平放置在小磁针上方 原因是电流可以产生磁场 核心要点 对磁场和奥斯特实验的理解 探究归纳 1 电场与磁场的比较 2 理解 1 磁场是一种特殊物质 它的基本性质是对放入磁场中的磁体 电流有磁场力的作用 而电场是电荷周围存在的一种特殊物质 其基本性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用 而不会对放入静电场中的磁体产生力的作用 因此 磁场和电场是两种不同的物质 具有各自的特点 2 磁场与电场一样 都是物质 作为一种特殊的物质 场 电场与磁场有相同点也有不同点 不要认为电场与磁场是同一种物质 不要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用 试题案例 例1 多选 下列有关磁场的说法中 正确的是 a 磁体周围的空间存在看不见 摸不着的磁场b 磁极间的相互作用是通过磁场发生的c 磁场是有方向的 在磁场中的不同位置 其磁场方向一般不同d 在磁场中的某点 小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同 解析磁场虽然看不见 摸不到 但它是一种客观存在的物质 它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用 磁极间的相互作用就是通过磁场发生的 磁场具有方向性 在磁场中的某点 小磁针北极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致 南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反 磁场方向的另一种描述方法 故a b c正确 d错误 答案abc 方法总结对磁场的理解 例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解析小磁针静止时指向南北 说明地磁场的方向为南北方向 当导线南北方向放置时 能产生东西方向的磁场 把小磁针放置在该处时 可有明显的偏转 故选d 答案d 针对训练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 磁体间有相互作用解析奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转 说明电流周围存在磁场 即电流产生了磁场 故正确答案为c 答案c 观察探究 如图所示是电路没接通时两个小磁针的指向 1 接通后 两个小磁针的n极指向一致吗 2 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引的规律在螺线管内部适用吗 答案 1 不一致 2 不适用 核心要点 磁感线和电流的磁场 探究归纳 1 磁感线的特点 1 在磁体外部 磁感线从n极发出 进入s极 在磁体内部由s极回到n极 2 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 磁感线越密的地方磁场越强 磁场方向即过该点的磁感线的切线方向 3 磁感线闭合而不相交 不相切 也不中断 4 磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线 并不真实存在 2 常见永磁体的磁场 如图所示 3 常见的三种电流磁感线分布 说明 用 表示磁场方向垂直于纸面向里 用 表示磁场方向垂直于纸面向外 用 表示电流方向垂直于纸面向里 用 表示电流方向垂直于纸面向外 则可方便 直观地描述磁感线的分布 可想象成从箭尾向箭头看到的情景 可想象成迎着箭头看到的情景 试题案例 例3 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 解析磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线 曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向 曲线的疏密表示磁场的强弱 所以c正确 a错误 在磁体外部磁感线从n极到s极 内部从s极到n极 磁感线不相交 所以b d错误 答案c 例4 电路没接通时三个小磁针方向如图所示 接通电路后确定三个小磁针的转向及最后n极的指向 其中小磁针3在螺线管内部 解析由安培定则可知螺线管内部磁场方向由左向右 故小磁针3顺时针转动 最后n极指右 小磁针1所在位置处磁场方向向左 故小磁针1逆时针转动 最后n极指左 小磁针2所在位置处磁场方向向右 小磁针2顺时针转动 最后n极指右 答案小磁针1逆时针转动 最后n极指左 小磁针2顺时针转动 最后n极指右 小磁针3顺时针转动 最后n极指右 方法总结 1 通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似 也是从n极出来 进入s极 通电螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行 方向由s极指向n极 并和外部的磁感线连接 形成环绕的闭合曲线 2 判断小磁针n极的指向 需要先判断小磁针所在处那一点的磁感线方向 针对训练2 多选 如图是几种常见磁场的磁感线分布示意图 下列说法正确的是 a 图甲中a端是磁铁的s极 b端是磁铁的n极b 图甲中a端是磁铁的n极 b端是磁铁的s极c 图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图 c端是n极 d端是s极d 图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图 c端是s极 d端是n极解析图甲是条形磁铁外部磁感线分布示意图 外部磁场的磁感线是从磁铁的n极出来 进入磁铁的s极 故a正确 b错误 图乙是两异名磁极磁感线分布示意图 磁感线仍然是从磁铁的n极出来 进入磁铁的s极 故c错误 d正确 答案ad 针对训练3 如图所示 一枚小磁针放在半圆形导线环的环心o处 当导线中通以如图所示方向的电流时 小磁针将如何偏转 a 沿顺时针方向转动b 沿逆时针方向转动c n极转向纸里 s极转向纸外d n极转向纸外 s极转向纸里解析由安培定则知 环形电流内部磁场方向垂直纸面向里 故n极转向纸里 选项c正确 答案c 要点归纳 1 安培分子电流假说的内容安培认为 在物质内部 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 2 磁现象的电本质安培的分子电流假说揭示了磁场的起源 它使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样 都是由运动电荷产生的 核心要点 安培分子电流假说 试题案例 例5 关于磁现象的电本质 下列说法中正确的是 a 磁与电紧密联系 有磁必有电 有电必有磁b 不管是磁体产生的磁场还是电流产生的磁场都起源于电荷的运动c 永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的d 根据安培分子电流假说可知 磁体内分子电流总是存在的 因此任何磁体都不会失去磁性