磁现象和磁场-

第三章磁场

§3.1磁现象和磁场

我国是世界上最早发现磁现象的国家,我国古代的四大发明之一的哪项发明是利用了磁现象?

司南创设情境一、磁现象

最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4，能吸引其他物体，很像磁铁.一、磁现象

东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓[sháo]（同勺），投之于地，其柢[dǐ]（树木的根，根深柢固）指南”磁与生活在现代，磁现象与日常生活、科技密切相关．生活中哪些东西利用了磁？电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物。

上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后，速度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的最高时速。磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。托卡马克磁约束装置

一类控制热核聚变的装置。用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出原子核所蕴藏的能量。磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径,是等离子体物理学的一项重大应用.

阅读课本80页,填空1.磁性：能够

的性质.2.磁体：具有

的物体叫磁体.3.磁极：磁体上

的部分叫磁极.小磁针静止时指南的磁极叫做

极,又叫

极;

指北的磁极叫做

极,又叫

极.4.磁极间的相互作用:同名磁极

，异名磁极

.5.变无磁性物体为有磁性物体叫

,

变有磁性物体为无磁性物体叫

.自主学习磁化吸引铁质物体磁性磁性最强南S北N相互排斥相互吸引退磁【思考】

1.电现象与磁现象有何相似?

2.电现象与磁现象有何不同?

3.电现象与磁现象有何联系?问题探究磁体间的相互作用是通过什么发生的呢?【联想】电荷间的相互作用是通过什么发生的呢?电荷之间的相互作用是通过电场发生的磁体之间的相互作用是通过磁场发生的磁场和电场都是客观存在的物质问题探究1.磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质.二、磁场【问题】是否只有磁体周围才存在磁场?

磁体磁体磁场问题归纳2、电流的磁效应奥斯特实验问题归纳1.奥斯特实验2.实验现象当给导线通电时,与导线平行放置的小磁针发生转动3、注意事项:导线应沿南北方向水平放置4、实验结论:通电导线对小磁针有力的作用，即电流可以产生磁场。问题归纳、1，地磁场的方向是沿南北方向的，也就是说不加导线时候小磁针受力平衡后的指向是南北方向；出了重力之外，只有地磁场力让它指向南北。

2，奥斯特实验是为了证明通电导体的周围存在磁场，你在后续章节会知道通电导体周围的磁场是什么样的。

3，将导线沿南北方向平行放在小磁针的上方，这样放的时候恰好导线产生的磁场作用于小磁针的方向就是东西方向；

4，这样的话，小磁针就会同时受到两个磁场力（南北方向的地磁场力,东西方向的导线磁场力）；比起最开始没有放导线的时候受力不平衡了，小磁针会向东西方向偏，所以就证明了通电导体周围存在磁场。

因为通电直导线产生的磁场分布在一族以导线为轴的同心圆柱面上（磁场方向可用右手定则判断，大拇指指电流方向，四指弯曲指向磁场方向），小磁针自然静止时是指向南北方向的，如果导线沿东西方向放的话产生的磁场对小磁针的力矩为零，不会观察到小磁针偏转的现象。只有当导线南北放置时，导线产生的磁场对小磁针的力矩不为零才有可能观察到小磁针偏转的现象。

2.电流的磁效应：磁体磁体磁场二、磁场1.磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质.问题归纳电流能在周围空间产生磁场.磁体不是磁场的唯一来源.磁体电流磁场问题探究电流能产生磁场，小磁针在电流的磁场中受到了力的作用。根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，既然电流对磁体有力的作用，那么，磁体对电流有没有力呢？实验：把一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导线就会运动。问题探究结论：磁体对通电导体有力的作用问题：磁体和通电导体之间的相互作用是通过什么发生的呢?问题归纳磁体电流磁场问题归纳问题:电流与电流之间是否有力的作用?

如果有，力的作用是怎样发生的?实验：平行通电直导线之间的相互作用现象：同向电流相互吸引反向电流相互排斥结论：电流与电流之间有力的作用问题探究电流电流磁场

磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。3、磁场的性质二、磁场问题归纳问题归纳磁体磁体磁场电流磁体磁场电流电流磁场三、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4.磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的你知道吗？美丽的极光的发生与地球的磁场有密切关系。

地球为什么是个大磁场？

因为地核内存在大量熔融铁，科学家相信，由于地核的体积极大，温度和压力又相对较高，使地层的导电率极高，使得电流就如同存在于没有电阻的线圈中，可以永不消失地在其中流动，这使地球形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。另外，电子的分布位置并不是固定不变的，并会因许多的因素影响下会发生变化，再加上太阳和月亮的引力作用，地核的自转与地壳和地幔并不同步，这会产生一强大的交变电磁场，地球磁场的南北磁极因而发生一种低速运动，造成地球的南北磁极翻转。关于地球磁场的形成原因，一种关于地球磁场成因的假说认为：地球磁场的形成原因和其它行星的磁场的形成原因是类似的，地球或其它行星由于某种原因而带上了电荷或者导致各个圈层间电荷分布不均匀。这些电荷由于随行星的自转而做圆周运动，由于运动的电荷就是电流，电流必然产生磁场。这个产生的磁场就是行星的磁场，地球的磁场也是类似的原因产生的。这个假说和各个行星磁场的有无和强弱现象符合的非常完美。但形成原因至今没有定论。

形象地说，地球磁场类似一个条形磁铁，存在两个极，南磁极和北磁极。由于历史的原因，我们称地理北极附近的地磁极为地磁南极，称地理南极附近的地磁极为地磁北极，现代科学观测表明，这两个磁极每年都在一定范围内移动。而所谓地磁倒转是指原来的地磁北极变成地磁南极，而地磁南极变成地磁北极。

没有理论准确描述地磁倒转原因

由于目前地磁学界还未能建立可被验证为真实、准确的关于地磁场起源的数学物理模型，因此还没有一个理论能准确描述地磁倒转的原因。地球从地表往下，分为地壳、地幔和地核三部分，地核又分为固态的内核与液态的外核两部分。大多数地磁学者认为液态外核的受热对流及由此产生的平流等磁流体动力学过程产生了地磁场，相当于一部超级“地核发电机”。而自然的推论是：该磁流体动力学活动模式的改变导致了地磁倒转。

一般地磁倒转之前，地磁场的强度会变弱。但依据以往测定的古地磁数据，倒转过程中几乎不可能出现零磁力的状况，只存在磁力变小的可能。一般地磁倒转前地磁场减小，为现在磁场的一半或者1/3左右。

从1900年至今的地磁观测记录看，地磁场的能量确实是在不断减弱，目前已经减少了10%左右。但不能因此简单推论今后地磁场会持续减弱至地磁倒转，因为1900年至今地磁场能量减弱的过程并不是持续稳定的，有些年减小的速度大，有些年减小的速度小，有些年份甚至出现略微上升的“反弹”。因此今后地磁场是否持续减弱，尚待检验。

同时，地磁倒转也并没有严格的周期性，所以很难对何时出现地磁倒转的现象预先判断。地球的磁场是因为地球的自转产生的，如果地球停止自转，磁场就会消失；而永久磁体是指不管处于什么状态，都具有磁场的物体。地磁场与地磁偏角沈括，中国宋代科学家，在其著作《梦溪笔谈》中最早提及磁偏角。“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。近百年地球磁场衰减

地磁场的减弱是可能导致磁场方向倒转的预兆。

宇宙中的磁场

不但地球具有磁场，宇宙中的许多天体都有磁场：太阳表面的黑子、耀斑和太阳风等活动都与太阳磁场有关。阿波罗登月计划的重要科研活动之一，就是观测月岩磁性，并由此推断，月球内部全部为固态物质，这是其他天文学方法不能做到的。对火星磁场的观察显示，火星不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作。课堂小结磁现象和磁场日常生活中，磁的应用给我们带来很多方便。例如，在柜门上安装“门吸”能方便地把门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。请同学们课后注意关注自己的生活，看看还有那些地方如果应用磁性可以带来方便。写出你的创意，并画出你设计的示意图。学以致用

1.首先发现电流产生磁场的科学家是()A．富兰克林

B．法拉第

C．安培

D．奥斯特例题分析D

2、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,则（）A.A、B一定互相吸引B.A、B一定互相排斥C.A、B间有可能无磁场力作用D.A、B间可能互相吸引,也可能互相排斥D3、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BCD4、下列说法中正确的是（）A．磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极B．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C．地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体