13.1磁场磁感线（教学课件+课后练习）高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第1节

磁场

磁感线第十三章

人教版

高中物理必修三电和磁的联系01磁场02磁感线03安培分子假说05电流的磁场04总结提升06我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,被公认为最早的磁性指南工具。指南针是我国古代四大发明之一。课堂引入12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。目前，青岛磁悬浮列车时速620km/h。

你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？课堂引入电和磁的联系PART01人们很早就发现电和磁有很多相似的特征：自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。这种相似性是否意味着电和磁之间有某种联系呢？提出问题01

直到19世纪初很多著名的科学家——如库仑、安培、托马斯.杨都认为电与磁是互不相关的两回事。库仑安培托马斯·杨电和磁没啥关系物理学家的观点02在18世纪和19世纪之交人们发现，自然界各种运动之间存在着相互联系和转化，这种思想在哲学界和科学界逐渐形成，也影响了奥斯特。内能→机械能机械能→内能科学与思想的进步03

丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系，并开始不懈的探索。由于受当时一些错误观点影响，奥斯特做了很多实验都以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然的把一根导线放在一个指南针的上方，通电时，磁针转动了。——首次发现了电和磁的联系。奥斯特的发现04奥斯特是第一个发现了电和磁有联系的人。它的这个发现震动了整个科学界，推动了电磁学的研究。

为此，安培写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”奥斯特实验说明：电流对磁体会产生力的作用，电流具有磁效应。奥斯特实验的意义05磁场PART02

奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究。他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。安培的实验01思考：既然电流有磁效应，那么电流和电流之间是否也存在着相互作用力呢？电流与电流之间的作用力02实验演示03磁体与磁体、通电导线对磁体、磁体对通电导体、任意两条通电导线之间都有力的作用，这些作用力的产生都不需要直接接触。F′F总结与思考04那么，这些相互作用是怎样发生的?

正像电荷间相互作用通过电场发生，磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。1.磁场：磁体或电流周围周围空间存在的一种特殊物质。2.基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。3.磁场的方向：小磁针静止时N极的指向。磁场05我们如何形象的描述磁场呢？磁感线PART03实验探究01正像在电场中我们用电场线形象地描述电场一样，在磁场中，我们用磁感线来描述磁场。在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。磁感线02条形磁铁磁感线蹄形磁铁磁感线磁感线021.磁感线是假想的曲线；2.磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极；4.磁感线的疏密表示磁场的强弱；3.磁感线不相交、不相切；5.磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。磁感线特点031.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.地磁场的三大特点（1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。（2）地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。（3）在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。地球的磁场04磁铁和电流都能产生磁场，电流产生磁场是什么样的呢？电流的磁场PART04直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。直线电流的磁场01安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。（也叫右手螺旋定则）安培安培定则02I纵截面图横截面图立体图表示磁感线垂直纸面向里

表示磁感线垂直纸面向外

表示电流垂直纸面向里

表示电流垂直纸面向外

直线电流的磁感线03环形电流的磁感线实验模拟环形电流的磁感线动画模拟环形电流的磁感线04安培定则二（也叫右手螺旋定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。纵截面图立体图横截面图安培定则二通电螺线管的磁感线实验模拟通电螺线管的磁感线动画模拟通电螺线管的磁感线05安培定则二（也叫右手螺旋定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。立体图横截面图纵截面图安培定则二

与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。电磁起重机电动机电流磁场的应用106磁悬浮列车电磁弹射装置电流磁场的应用206安培分子电流假说PART051.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，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。2.安培分子电流假说对一些磁现象的解释：未被磁化的铁棒磁化后的铁棒B安培分子电流假说013.安培分子电流假说意义(1)成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象；(2)安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系；(3)磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.说明：安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构、电子绕原子核高速旋转的说法，所以称为假说。如今，“假说”已成为真理。安培分子电流假说意义02总结提升PART06奥斯特发现了电流的磁效应磁场磁感线对放入其中的磁体或电流会产生力安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。（也叫右手螺旋定则）安培分子电流假说课堂小结【练习1】（多选）下列关于电场线和磁感线的说法，正确的是A．电场线和磁感线都是假想的曲线B．电场线和磁感线都是闭合的曲线C．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱D．电场线上某点的切线方向表示电场方向，磁感线上某点的切线方向表示磁场方向【参考答案】ACD课堂练习【练习2】（2022·四川·乐山市草堂高级中学高二期中）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地场的磁感线分布示意如图，结合上述材料，下列说法正确的是（）A．地理南、北极与地磁场的南、北极是重合的B．地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对地球赤道上方任意放置的通电导线都有力的作用【参考答案】B课堂练习【练习3】（2022·江苏连云港·高二期中）如图，小磁针放在线圈中心，且两者处于同一平面内。当在线圈中通入逆时针方向的电流后，小磁针N极的指向是（

）A．向上

B．向下 C．垂直纸面向外

D．垂直纸面向里【参考答案】C课堂练习【练习4】（2022·广西·高二学业考试）关于图所示的磁场，下列说法中正确的是（）A．磁场方向与小磁针静止时南极指向一致B．若知道磁感应强度B与线圈的面积S，则可求出穿过这个面积的磁通量C．a、b两点在同一磁感线上位置不同，但它们的强弱相同D．磁感线不能相交【参考答案】D课堂练习【练习5】（2022·福建·莆田华侨中学高二阶段练习）如图所示的四个实验，奥斯特用来证明电流能产生磁场的实验是（

）A．图甲，导线通电后磁针发生偏转 B．图乙，通电导线在磁场中受到力的作用C．图丙，当电流方向相同时，导线相互靠近 D．图丁，当电流方向相反时，导线相互远离【参考答案】A课堂练习【练习6】如图所示，系在细线下端的回形针被磁铁吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了。对回形针失去磁性所作的解释正确的是（）A．回形针加热后，内部的磁分子电流消失了B．回形针加热后，内部的磁分子电流反向了C．回形针加热后，内部的磁分子电流排列整齐了D．回形针加热后，内部的磁分子电流排列无