物理31磁現(xiàn)象和磁場導(dǎo)學(xué)案新人教版選修31

1、一、磁現(xiàn)象和磁場 【要點導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)學(xué)習(xí)有關(guān)磁場的基本知識，通過回顧磁學(xué)的發(fā)展歷史和初中學(xué)過的磁學(xué)知識，應(yīng)該掌握磁場的基本概念、磁感線及其物理意義、知道磁鐵、電流和地球磁場的磁感線分布情況，并會用安培定則判定磁場方向2、基本磁學(xué)概念：磁性： 的性質(zhì)。磁極： 。磁場：磁體周圍空間存在_，它的基本性質(zhì)是對放在其中的磁體或電流有_的作用，一切磁相互作用都是一種非直接接觸的相互作用，必須通過_來實現(xiàn)。3、描述磁場分布的常用工具磁感線描述電場用電場線，描述流體用流線，描述磁場用磁感線。磁感線是指在磁場中引入的一系列曲線，其上每一點的_方向表示該點的磁場方向，也是小磁針靜止時_的指向磁感線在磁鐵外部由_

2、極到_極，在磁鐵內(nèi)部由_極到_極，構(gòu)成一閉合的曲線。磁感線越密處磁場越_，磁感線越疏處磁場越_.4、確定電流產(chǎn)生磁場的方向安培定則安培定則又稱為右手螺旋定則，是確定電流磁場的基本法則，不僅適用于通電直導(dǎo)線，同時也適用于通電圓環(huán)和通電螺線管對于通電直導(dǎo)線的磁場，使用時大拇指指向表示_方向，彎曲的四指方向表示_的方向；對于通電圓環(huán)或通電螺線管，彎曲的四指方向表示_方向，大拇指的指向表示螺線管內(nèi)部的_方向5、幾種常見的磁場的磁感線分布圖直線電流的磁場如圖3-1-1所示為直線電流的磁感線分布圖，右手握住直導(dǎo)線，伸直的大拇指方向與 一致，彎曲的四指方向就是通電直導(dǎo)線在周圍空間產(chǎn)生的 的方向通電直導(dǎo)線在周

3、圍產(chǎn)生的磁場是不均勻分布的，垂直于直導(dǎo)線方向，離直導(dǎo)線越遠，磁場 ；反之越強環(huán)形電流的磁場如圖3-1-2所示，右手彎曲的四指方向與 方向一致，伸直的大拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向，大拇指指向磁 的位置螺線管是由多個環(huán)形串聯(lián)而成，所以通電螺線管與環(huán)形電流的磁場的確定的方法是相同的運動電荷的磁場電流是由電荷的定向移動形成的，電流的磁場實質(zhì)是運動電荷產(chǎn)生的氫原子核外的電子由于受到庫侖力的作用，繞氫原子核做勻速圓周運動，產(chǎn)生的電流相當(dāng)于一個環(huán)形電流，由于在一個周期內(nèi)電子通過環(huán)上任意一個截面一次，根據(jù)電流強度的定義，電流強度大小為i=e/t 圓周運動周期滿足ke2/r2=m(2/t)2r

4、，判斷該環(huán)形電流的磁場方向時，必須注意，彎曲的四指必須與負電荷運動的方向相反，即指向正電荷運動的方向。地球磁場地磁場的磁感線的分布與條形磁鐵、通電螺線管的磁場相似如圖3-1-3所示，與地理南極對應(yīng)的是地磁北極，與地理北極對應(yīng)的是地磁南極（不計磁偏角時）。一對條形磁鐵組成的磁場分布（如圖3-1-4）勻強磁場如果某個區(qū)域里磁感應(yīng)強度大小_，且_相同，這個區(qū)域里的磁場叫做勻強磁場,勻強磁場的磁感線是一組平行且_的直線勻強磁場是一種理想化的模型，大的異名磁極之間的磁場、通電螺旋管內(nèi)部（扣除邊緣區(qū)域）的磁場可以近似看作勻強磁場處理，如圖3-1-5所示6、關(guān)于磁偏角指南針并不指向地球的正南和正北公元11世

5、紀，我國科學(xué)家通過長期的觀察發(fā)現(xiàn)，指南針的指向并不是地球的正南和正北，而是略微偏離一點也就是說地的兩極和地磁的兩極并不重合，這個偏差，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中可以用磁偏角來描述如圖3-1-6所示，地理南北極與地磁南北極并不重合，地磁的北極（n極）在南半球南緯70010/和東經(jīng)150045/的地方，地磁的南極（s極）在北半球北緯70050/和西經(jīng)960的地方通過磁針靜止位置所作的豎直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夾的角度叫做磁偏角實際測量的結(jié)果指出，地球各處的磁偏角不同【范例精析】例1、做奧斯特實驗時，把小磁針放在水平的通電直導(dǎo)線的下方，通電后發(fā)現(xiàn)小磁針不動，用手撥動一下小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動

6、180o后靜止不動，由此可知通電直導(dǎo)線放置情況是 ( )a東西向 b南北向 c正西南 d正西北 解析：由于地球磁場的作用，小磁針靜止時n極指向地球的北極，如果通電導(dǎo)線是南北方向放置的，則不論電流方向指向南還是指向北，小磁針靜止時將偏離南北方向而指向東西方向，即磁針轉(zhuǎn)動的角度接近900。如果通電導(dǎo)線是東西方向放置，通以由東向西的電流，則小磁針北極靜止時仍然指向地理的北極；如果通以由西向東的電流，則小磁針靜止時北極指向地理的南極。所以本題中的通電導(dǎo)線應(yīng)東西方向放置，答案a是正確的。 拓展：磁針的偏轉(zhuǎn)是由于受到磁場的作用，做奧斯特實驗時的磁針既受到地球磁場的作用，又受到通電直導(dǎo)線的磁場力的作用，如果

7、導(dǎo)線東西方向放置（電流也是在東西方向上），則有可能出小磁針不發(fā)生新的偏轉(zhuǎn)，從而誤認為電流不能產(chǎn)生磁場，為了有效地演示電流產(chǎn)生的磁場使小磁針偏轉(zhuǎn)的效果，演示奧斯特實驗時，要求導(dǎo)線南北方向放置。 例2、如圖3-1-7所示，在全自動洗衣機中，排水閥由程序控制器控制其動作的當(dāng)洗衣機進行排水和脫水工序時電磁鐵的線圈通電，使電磁鐵的鐵心2動作，牽引排水閥的活塞，排除污水牽引電磁鐵結(jié)構(gòu)如圖所示以下正確的是( ) (a)若a,b初輸入交變電流，鐵心2不能吸入線圈中(b)若a,b初輸入交變電流，鐵心2能吸入線圈中(c)若某時刻輸入控制電流時，a為正，b為負,則鐵心2的b為s極(d)若某時刻輸入控制電流時，a為正

8、，b為負,則鐵心2的b為n極 解析：只要電磁鐵通電就具有磁性，就可能吸合鐵心，因此答案b是正確的；根據(jù)初中學(xué)過的右手螺旋定則可知，若輸入控制電流時，a為正，b為負,則鐵心2的右端b為n極，答案d是正確的。 拓展：電磁鐵是磁性的一種應(yīng)用，常用的電磁鐵大多做成形，目的是讓它兩個磁極可以同時吸引物體巨大的電磁鐵里可以通以強大的電流，從而產(chǎn)生強大的磁場，充當(dāng)電磁起重機的提手，吸引起很重的鐵塊 例3、已知電流磁場的磁感應(yīng)線方向或n、s極方向，請在圖3-1-8上標(biāo)出電流方向。 解析： 根據(jù)安培定則，各圖中的電流方向如圖3-1-9所示。 拓展： 應(yīng)用安培定則時，對于通電直導(dǎo)線的磁場，大母指指向表示電流的方向

9、，彎曲的四指方向表示磁感線的環(huán)繞方向；對于通電圓環(huán)或通電螺線管，彎曲的四指方向表示電流方向，大拇指的指向表示螺線管內(nèi)部的磁感線方向例4、 如圖3-1-10所示的電路中，當(dāng)開關(guān)s斷開時，螺線管中的小磁針的n極指向如圖所示，當(dāng)開關(guān)s閉合后，試確定小磁針的n極指向。解析： 由于小磁針放在通電螺線管的內(nèi)部，就涉及螺線管的內(nèi)部磁場方向問題根據(jù)安培定則，螺線管的內(nèi)部磁感線方向是向左的，所以小磁針靜止時，北極應(yīng)指向左端 拓展：部分同學(xué)用安培定則確定了通電螺線管左端為北極后，就肯定地回答小磁針靜止時，北極應(yīng)指向右端，這是沒有區(qū)分內(nèi)磁場和外磁場的結(jié)果，是受了習(xí)慣思維的影響由于磁感線是閉合的，在內(nèi)部磁場中，磁感線

10、由南極經(jīng)過內(nèi)部空間回到北極 例5、電視機顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖3-1-11，此時電流方向如圖所示。試畫出線圈中心的磁場方向。答案：豎直向下【能力訓(xùn)練】1首先發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場的科學(xué)家是( c )（a）牛頓 （b）阿基米德 （c）奧斯特 （d）伏特 2如圖3-1-12所示,一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過磁針的上方時,磁針的s極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),這一帶電粒子束可能是( bc )(a)向右飛行的正離子束(b)向左飛行的正離子束(c)向右飛行的負離子束(d)向左飛行的負離子束3關(guān)于磁感線的概念和性質(zhì)，以下說法中正確的是( a )(a)磁感線上各點的切線方向就是小磁針靜止時北極的指向(b)磁場中任意兩條磁感

11、線有可能相交(c)鐵屑在磁場中的分布所形成的曲線就是實際存在的磁感線(d)磁感線總是從磁體的n極發(fā)出終止于磁體的s極4在圖3-1-11中，已知下列各圖中的電流方向，請畫出相應(yīng)的磁感線。5不接觸的磁體間的相互作用力，是通過 而發(fā)生的，發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗是由物理學(xué)家 完成的。磁場，奧斯特6如圖3-1-12所示，可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止不動時，靠近螺線管的是小磁針的_極。若將小磁針放到螺線管內(nèi)部，小磁針指向與圖示位置時的指向相_（填“同”或“反”）。n、同7如圖3-1-13所示通電螺線管，試標(biāo)出它的n、s極.并在a(螺線管內(nèi)部一點)，b，c，d四點上各畫一小磁針，標(biāo)出當(dāng)它們平衡時，n極的指向。8如圖3-1-14所示，一個電子做逆時針方向的圓周運動。請標(biāo)出圓心處產(chǎn)生的磁場方向及小磁針南極的轉(zhuǎn)動方向。9地球是一個大磁體：（1）試在圖3-1-15畫出地球磁場的磁感線大致分布圖，不考慮磁偏角（即認為磁軸和地軸重合）（2）19世紀20年代，以塞貝克（數(shù)學(xué)家）為代表的科學(xué)家已認識到：溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由地球的環(huán)形電流引起的，則該假設(shè)中的電流方向是（注：磁子午線是地球磁場n極與s極在地球表面的連線）( b )（a）由西向東垂直磁午線（b）由東向西垂直磁子午線（c）由