-指南针与远洋航海《电流的磁场》

1、从从1405 1433年，年，郑和先后郑和先后7次下西洋，次下西洋，这不仅是中这不仅是中国海上探险国海上探险事业的巨大事业的巨大成就，也是成就，也是世界航海史世界航海史上伟大的壮上伟大的壮举。举。我国是最早在航海上使我国是最早在航海上使用指南针的国家。郑和用指南针的国家。郑和下西洋的宝船上装备着下西洋的宝船上装备着罗盘，导航时兼用罗盘罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、和观星，二者互相补充、互相修正。互相修正。用罗盘指引航向，探用罗盘指引航向，探索航道，将船舶航向索航道，将船舶航向的变动与指南针指向的变动与指南针指向变动的对应关系总结变动的对应关系总结出来，画出的航线在出来，画出的航线在

2、古代称作古代称作“针路针路”或或“针径针径”。利用。利用“针针路路”，船能够靠指南，船能够靠指南针导航。针导航。基于希腊人关于大地是球基于希腊人关于大地是球形的学说，意大利航海家形的学说，意大利航海家哥伦布于哥伦布于1492年进行了年进行了远洋探险，并到达了巴哈远洋探险，并到达了巴哈马群岛，在这次远航中，马群岛，在这次远航中，哥伦布观测到了磁偏角。哥伦布观测到了磁偏角。中国的沈括早他中国的沈括早他400多年已经观测到磁偏角多年已经观测到磁偏角 航海事业推动了天文学、大地测量学、力航海事业推动了天文学、大地测量学、力学和数学等科学的发展，航海中的观察记学和数学等科学的发展，航海中的观察记录也为这

3、些学科的发展积累了大量数据资录也为这些学科的发展积累了大量数据资料。料。 航海和地理发现使欧洲各国的工商业得到航海和地理发现使欧洲各国的工商业得到很大的发展，实现了资本的原始积累。很大的发展，实现了资本的原始积累。 远洋航海促进了冶金、造船、机械制造等远洋航海促进了冶金、造船、机械制造等技术和行业的发展。技术和行业的发展。 这些为近代科学在欧洲的诞生起到了促进这些为近代科学在欧洲的诞生起到了促进作用。作用。二、磁场二、磁场1、磁体在空间产生磁、磁体在空间产生磁场。磁场是有方向的。场。磁场是有方向的。在磁场中的某一点，小在磁场中的某一点，小磁针北极受力的方向，磁针北极受力的方向，也就是小磁针静止

4、时北也就是小磁针静止时北极所指的方向，就是那极所指的方向，就是那一点的磁场方向。一点的磁场方向。实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来模实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来模拟磁感线的形状。拟磁感线的形状。 磁感线是不存在、不相交的闭合曲线。磁感线是不存在、不相交的闭合曲线。 磁感线某点的切线方向表示该点的磁场磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。方向。 磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线的疏密表示磁场的强弱。地球的地理两极与地球的地理两极与地磁的两极并不重地磁的两极并不重合，因此，磁针并合，因此，磁针并非准确地指南或指非准确地指南或指北，其间有一个交北，其间有一个交角，即地磁偏角，角，即

5、地磁偏角，简称磁偏角简称磁偏角不仅地球具有磁场，宇宙不仅地球具有磁场，宇宙中的许多天体都有磁场。中的许多天体都有磁场。太阳表面的黑子、耀斑和太阳表面的黑子、耀斑和太阳风等活动都与太阳磁太阳风等活动都与太阳磁场有关。月亮也有磁场。场有关。月亮也有磁场。当然也有例外，如火星就当然也有例外，如火星就不像地球那样有一个全球不像地球那样有一个全球性的磁场，所以指南针不性的磁场，所以指南针不能在火星上工作。能在火星上工作。2.2电流的磁场一、电流的磁效应一、电流的磁效应 1 1、前言、前言 ：电现象和磁现象之间存在着许多相似性。例如，电现象和磁现象之间存在着许多相似性。例如，自然界中只有正负两种电荷，同种

6、电荷相互排斥，异种电荷相自然界中只有正负两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。类似地，自然界中只有南北两种磁极，同种磁极相互互吸引。类似地，自然界中只有南北两种磁极，同种磁极相互排斥，异种磁极相互吸引。电现象和磁现象之间是否具有某种排斥，异种磁极相互吸引。电现象和磁现象之间是否具有某种联系？联系？。2、电流产生磁场电流产生磁场（1 1）奥斯特奥斯特实验：如图实验：如图（2 2）现象：）现象：当导线有电流时，当导线有电流时，小磁针会发生转动。小磁针会发生转动。（3 3）电流的磁效应电流的磁效应：电流也电流也能产生磁场。这个现象称为能产生磁场。这个现象称为电流的磁效应。电流的磁效应。二、电

7、流磁场的方向二、电流磁场的方向安培定则安培定则演示实验一演示实验一 观察观察直线电流直线电流磁感线的形状磁感线的形状 使直导线穿过一块硬纸板，在硬纸板使直导线穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撤一层细铁屑。轻敲硬纸板，上均匀地撤一层细铁屑。轻敲硬纸板，同时给导线通电，细铁屑在磁场里被磁同时给导线通电，细铁屑在磁场里被磁化，并在磁场作用下有规则地排列起来。化，并在磁场作用下有规则地排列起来。这时细铁屑排列的形状显示出直线电流这时细铁屑排列的形状显示出直线电流磁场磁感线的形状（图）磁场磁感线的形状（图）实验现象和结果：实验现象和结果：从图乙可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围绕导从图乙可以看出，直线

8、电流磁场的磁感线，是围绕导线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向，线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向，可以得到下述的安培定则。可以得到下述的安培定则。观察观察直线电流直线电流磁感线的形状磁感线的形状 1、安培定则安培定则（也叫右手螺旋定则）（也叫右手螺旋定则）（一）：一）： 用右手握住导线，让伸直的用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向大拇指所指的方向跟电流的方向一致，跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向感线的环绕方向(图乙图乙)图甲表示直线电流磁场的磁图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况感线分布情况 直线电流的磁场的几种图直线

9、电流的磁场的几种图二、电流磁场的方向二、电流磁场的方向安培定则安培定则演示实验演示实验 二二 观察观察环形电流环形电流磁感线的形状磁感线的形状 把把环形环形导线穿过一块硬纸板，导线穿过一块硬纸板，纸板纸板水平放置，水平放置，在纸板上均匀地撤一些铁屑。在纸板上均匀地撤一些铁屑。轻敲纸板，同时给导线通电，可以看到轻敲纸板，同时给导线通电，可以看到铁屑所显示的模拟磁感线。铁屑所显示的模拟磁感线。 如果把小磁针放在环形导线的中央，如果把小磁针放在环形导线的中央，由由NN极所指的方向可以知道环形电流中极所指的方向可以知道环形电流中心附近磁场的方向。心附近磁场的方向。观察观察环形电流环形电流磁感线的形状磁

10、感线的形状2安培定则安培定则（也叫右手螺旋定则）（二）：（也叫右手螺旋定则）（二）：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是环形导线伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线中心轴线上磁上磁感线的方向。感线的方向。环形电流的磁场几种图环形电流的磁场几种图 一个环形电流的磁场与小磁针相一个环形电流的磁场与小磁针相似，故可看成小磁针来处理似，故可看成小磁针来处理通电螺线管通电螺线管的磁感线的磁感线通电螺线管的磁感线方向通电螺线管的磁感线方向也可用也可用安培定则安培定则来判定来判定通电螺线管通电螺线管外部的磁感外部的磁感线和线和条形磁条形磁铁

11、铁外部的磁外部的磁感线相似感线相似.N通电螺线管通电螺线管所产生的磁场的多种视图所产生的磁场的多种视图（正、侧、俯）（正、侧、俯）一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。 小结小结 一、电流的磁效应一、电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个现象称电流也能产生磁场。这个现象称 为为电流的磁效应。电流的磁效应。二、电流磁场的方向：二、电流磁场的方向：由安培定则由安培定则（也叫右手螺旋定（也叫右手螺旋定 则）则）确定确定三、安培定则：内容分三种不同情况。三、安培定则：内容分三种不同情况。1、直线电流：、直线电流：用右手握住导线，让伸直用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，的大拇指所指的方向跟电流的方向一