物理磁場新人教選修PPT學習教案

1、會計學1物理磁場新人教選修物理磁場新人教選修 我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家，早在我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家，早在戰(zhàn)國末年就有磁鐵的記載，我國古代的四大發(fā)明戰(zhàn)國末年就有磁鐵的記載，我國古代的四大發(fā)明之一的指南針就是其中之一，指南針的發(fā)明為世之一的指南針就是其中之一，指南針的發(fā)明為世界的航海業(yè)做出了巨大的貢獻界的航海業(yè)做出了巨大的貢獻在現(xiàn)代，磁現(xiàn)象與日常生活、科技密切相關在現(xiàn)代，磁現(xiàn)象與日常生活、科技密切相關導入導入第1頁/共65頁第2頁/共65頁電磁爐電磁爐采用磁場感應電流（又稱為渦流）的加采用磁場感應電流（又稱為渦流）的加熱原理，通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場、當熱原理，通過電子

2、線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場、當用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割交變磁感用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割交變磁感線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流）線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運動，分子互相碰撞，渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運動，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能使器具本身自行高速發(fā)熱，用來加、摩擦而產(chǎn)生熱能使器具本身自行高速發(fā)熱，用來加熱和烹飪食物。熱和烹飪食物。 第3頁/共65頁 上海上海磁懸浮列車磁懸浮列車專線西起上海地鐵龍陽路站，東專線西起上海地鐵龍陽路站，東至上海浦東國際機場至上海浦東國際機場,列車加速到平穩(wěn)運行之后，速度列車

3、加速到平穩(wěn)運行之后，速度是是430公里公里/小時小時。這個速度超過了。這個速度超過了F1賽事的最高時速賽事的最高時速。第4頁/共65頁“司南司南” 一、磁現(xiàn)象一、磁現(xiàn)象第5頁/共65頁 最初發(fā)現(xiàn)的磁體是被稱為最初發(fā)現(xiàn)的磁體是被稱為“天然磁天然磁石石”的礦物，其中含有主要成分為的礦物，其中含有主要成分為Fe3O4，能吸引其他物體，很像磁鐵，能吸引其他物體，很像磁鐵.一、磁現(xiàn)象一、磁現(xiàn)象第6頁/共65頁1.磁性磁性：能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)：能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì).2.磁磁體：具有磁性的物體叫磁體體：具有磁性的物體叫磁體.3.磁極：磁體上磁極：磁體上磁性最強的部分叫磁極磁性最強的部分叫磁極.小磁針靜

4、止時小磁針靜止時 指南的磁極叫做指南的磁極叫做南極南極,又叫又叫S極極; 指北的磁極叫做指北的磁極叫做北極北極,又叫又叫N極極.4.磁極間的相互作用磁極間的相互作用: 同名磁極相斥，異名磁極相吸同名磁極相斥，異名磁極相吸.5.變無磁性物體為有磁性物體叫變無磁性物體為有磁性物體叫磁化磁化, 變有磁性物體為無磁性物體叫變有磁性物體為無磁性物體叫退磁退磁.一、磁現(xiàn)象一、磁現(xiàn)象第7頁/共65頁【問題問題】 1.電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有何相似電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有何相似?2.電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有何區(qū)別電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有何區(qū)別?3.為什么丹麥物理學家奧斯特相信為什么丹麥物理學家奧斯特相信電和磁之間存在關系電和磁之間存在關系?

5、4.為什么之前的實驗都失敗了為什么之前的實驗都失敗了?縱向力縱向力橫向作用橫向作用第8頁/共65頁1777年年8月月14日生于丹麥朗格蘭日生于丹麥朗格蘭德島一個藥劑師家庭德島一個藥劑師家庭12歲開始幫歲開始幫助父親在藥房里干活，同時堅持學助父親在藥房里干活，同時堅持學習化學由于刻苦攻讀，習化學由于刻苦攻讀，17歲以優(yōu)歲以優(yōu)異的成績考取了哥本哈根大學的免異的成績考取了哥本哈根大學的免費生他一邊當家庭教師，一邊在費生他一邊當家庭教師，一邊在學校學習藥物學、天文、數(shù)學、物學校學習藥物學、天文、數(shù)學、物理、化學等理、化學等1806年任哥本哈根大年任哥本哈根大學物理學教授，學物理學教授，1820年年4月

6、發(fā)現(xiàn)了月發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應電流的磁效應.1821年被選為英國年被選為英國皇家學會會員，皇家學會會員，1823年被選為法國年被選為法國科學院院士，后來任丹麥皇家科學科學院院士，后來任丹麥皇家科學協(xié)會會長協(xié)會會長 二、電流的磁效應二、電流的磁效應第9頁/共65頁二、電流的磁效應二、電流的磁效應奧斯特實驗奧斯特實驗第10頁/共65頁奧斯特實驗奧斯特實驗1、實驗裝置、實驗裝置2、實驗現(xiàn)象、實驗現(xiàn)象當給導線通電時當給導線通電時, ,與導與導線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動動3、注意事項、注意事項:導線應沿導線應沿南北南北方向方向水平水平放置放置4、實驗結論、實驗結論:通電導體對磁體有力

7、的作用通電導體對磁體有力的作用二、電流的磁效應二、電流的磁效應第11頁/共65頁【問題問題】 磁體之間是通過什么發(fā)生相互作用磁體之間是通過什么發(fā)生相互作用的呢的呢?【聯(lián)想聯(lián)想】 電荷之間是通過什么發(fā)生相互作用電荷之間是通過什么發(fā)生相互作用的呢的呢?電荷之間的相互作用是通過電荷之間的相互作用是通過電場電場發(fā)生的發(fā)生的磁體之間的相互作用是通過磁體之間的相互作用是通過磁場磁場發(fā)生的發(fā)生的電場和電場和磁場磁場都都是一種物質(zhì)是一種物質(zhì)第12頁/共65頁1.磁場磁場:磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì).三、磁場三、磁場【問題問題】是否只有磁鐵周圍才存在磁場是否只有磁鐵周圍才存在磁

8、場? 磁體磁體磁磁體體磁場磁場第13頁/共65頁2.電流的磁效應：電流的磁效應： 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場. . 磁鐵不是磁場的唯一來源磁鐵不是磁場的唯一來源. .磁體磁體磁體磁體磁場磁場三、磁場三、磁場1.磁場磁場:磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì).第14頁/共65頁結論：結論： 磁體對通電導磁體對通電導體有力的作用體有力的作用磁體與電流之間的相互作用磁體與電流之間的相互作用第15頁/共65頁問題：問題：磁體和通電導體之間的相互作磁體和通電導體之間的相互作用用 是通過什么發(fā)生的呢是通過什么發(fā)生的呢?磁體磁體電流電流磁場磁場第16頁/共65頁

9、三、磁場三、磁場磁體磁體磁體磁體磁體磁體電流電流磁場磁場磁場磁場2、電流的磁效應：電流的磁效應： 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場. .問題問題:電流與電流之間是否有力的作用電流與電流之間是否有力的作用?第17頁/共65頁結論結論:同向同向電流相互電流相互吸引吸引。結論結論:反向反向電流相互電流相互排斥排斥。問題問題:電流和電流之間的相互電流和電流之間的相互作用是通過什么發(fā)生的呢作用是通過什么發(fā)生的呢?電流電流電流電流磁場磁場問題問題:電流與電流之間是否有力的作用電流與電流之間是否有力的作用?第18頁/共65頁第19頁/共65頁三、磁場三、磁場磁體磁體磁體磁體磁體磁體電流電流磁

10、場磁場磁場磁場2、電流的磁效應、電流的磁效應:電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場.1、磁場、磁場:磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì).電流電流電流電流磁場磁場第20頁/共65頁 磁場對放入其中的磁體或通電導體會磁場對放入其中的磁體或通電導體會產(chǎn)生磁力作用。產(chǎn)生磁力作用。 （磁體與磁體之間、磁體與通電導體（磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間、通電導體與通電導體之間的相互作之間、通電導體與通電導體之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的）用都是通過磁場發(fā)生的）3、磁場的性質(zhì)、磁場的性質(zhì)磁體磁體磁體磁體磁場磁場電流電流電流電流三、磁場三、磁場第21頁/共65頁3.2

11、3.2 磁感應強度磁感應強度 3-1 3-1 第三章第三章 磁場磁場第22頁/共65頁1.1.用哪個物理量來描述電場的強弱和方向？用哪個物理量來描述電場的強弱和方向？用電場強度來描述電場的強弱和方向用電場強度來描述電場的強弱和方向. . 2.2.電場強度是如何定義的？其定義式是什么？電場強度是如何定義的？其定義式是什么？ 電場強度是通過將一試探電荷放在電場電場強度是通過將一試探電荷放在電場中分析電荷所受的電場力與試探電荷量的比中分析電荷所受的電場力與試探電荷量的比值來定義的值來定義的. . 定義式為定義式為E E = = qF. 第23頁/共65頁一一.磁感應強度的方向：磁感應強度的方向： 小

12、磁針北極受力的方小磁針北極受力的方向，亦即小磁針向，亦即小磁針靜止靜止時北時北極極(N)所指的方向規(guī)定為所指的方向規(guī)定為該點的磁感應強度的方向，該點的磁感應強度的方向，簡稱為磁場方向。簡稱為磁場方向。 磁場對電流的作用力通常稱為磁場對電流的作用力通常稱為安培安培力力. .第24頁/共65頁1：保持磁場和通電導線的長度不變，改：保持磁場和通電導線的長度不變，改變電流的大小。變電流的大小。2：保持磁場和導線中的電流不變，改變：保持磁場和導線中的電流不變，改變通電導線的長度。通電導線的長度。探究影響通電導線受力的因素探究影響通電導線受力的因素第25頁/共65頁1：保持磁場和通電導線的長度不變，改變電

13、流的大小。：保持磁場和通電導線的長度不變，改變電流的大小?，F(xiàn)象：電流越大，導線的偏角越大?，F(xiàn)象：電流越大，導線的偏角越大。結論結論：在通電導線的長度和磁場不變時，電流越：在通電導線的長度和磁場不變時，電流越大，導線所受的安培力就越大。大，導線所受的安培力就越大。2：保持磁場和導線中的電流不變，改變通電導線的：保持磁場和導線中的電流不變，改變通電導線的長度。長度。結論：結論：在通電導線的電流和磁場不變時，導線越在通電導線的電流和磁場不變時，導線越長，導線所受的安培力就越大。長，導線所受的安培力就越大。 精確的實驗表明，通電導線在磁場中受到的安培力精確的實驗表明，通電導線在磁場中受到的安培力的大小

14、，既與導線的長度的大小，既與導線的長度L成正比，又與導線中的電流成正比，又與導線中的電流I成正比，即與成正比，即與I和和L的乘積成正比。的乘積成正比。B=F/IL第26頁/共65頁磁感應強度：磁感應強度：1.定義：在磁場中定義：在磁場中垂直垂直于磁場方向的通電導于磁場方向的通電導線，所受的安培力線，所受的安培力F 跟電流跟電流 I 和導線長度和導線長度L的乘積的乘積 IL 的比值叫磁感應強度的比值叫磁感應強度.2.定義式：定義式：B= ILF思考思考1：一根長度為：一根長度為L的導線通有電流的導線通有電流I，當放，當放到磁場中某點時受到的安培力為到磁場中某點時受到的安培力為F，問導線所，問導線

15、所在處的磁感應強度一定為在處的磁感應強度一定為 嗎？嗎？ILF電流元：很短的一段通電導線中的電流電流元：很短的一段通電導線中的電流I I與導線長度與導線長度L L的乘積的乘積ILIL叫做叫做電流元電流元。第27頁/共65頁 思考思考 有人根據(jù)有人根據(jù)B=F/IL提出：磁場中某點的磁提出：磁場中某點的磁感應強度感應強度B B 跟磁場力跟磁場力F成正比，跟電流強度成正比，跟電流強度I I和導線長度和導線長度L的乘積的乘積IL成反比，這種提法有什成反比，這種提法有什么問題？錯在哪里？么問題？錯在哪里？ 磁場中某點的磁感應強度只決定于場源磁場中某點的磁感應強度只決定于場源和該點在場中的位置，與在該點放

16、不放通電和該點在場中的位置，與在該點放不放通電導線、通電導線的長度、導線中的電流以及導線、通電導線的長度、導線中的電流以及導線受力情況無關。導線受力情況無關。第28頁/共65頁 4.4.在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是簡稱特，國際符號是T.T. 1 T=1 N/(A m)3.3.物理意義：物理意義：B B是表示磁場強弱和方向的物理量，是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場力的性質(zhì)的物理量。是描述磁場力的性質(zhì)的物理量。第29頁/共65頁 若在某一空間同時存在若在某一空間同時存在幾個磁場，那么該空間中的幾個磁場，那么該空間中的

17、某點的磁感應強度某點的磁感應強度B應如何應如何確定？確定？想一想想一想 第30頁/共65頁6.磁場的疊加磁場的疊加 若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場應由這幾個磁場疊加而成，某點的磁感應強度應由這幾個磁場疊加而成，某點的磁感應強度為為B，則有，則有B=B1+B2+B3（矢量和）（矢量和） 第31頁/共65頁磁感應強度磁感應強度 B BB B的的方向方向：小磁針靜止：小磁針靜止時時N N極所指的方向。極所指的方向。B B的的大小大?。篒LFB （B BL L）注：磁感應強度注：磁感應強度B B為為矢量矢量，其由磁場本，其由磁場本身屬性決定。身屬性決定。第

18、32頁/共65頁第33頁/共65頁一一.磁感線磁感線第34頁/共65頁磁感線磁感線第35頁/共65頁實驗中常用鐵屑來模擬磁感線的形狀。實驗中常用鐵屑來模擬磁感線的形狀。磁感線磁感線：磁場中畫出一系列有方向的：磁場中畫出一系列有方向的曲線，且使曲線上每一點的切線方向曲線，且使曲線上每一點的切線方向與該點的磁感應強度的方向一致。與該點的磁感應強度的方向一致。第36頁/共65頁磁感線磁感線第37頁/共65頁c.磁感線的疏密可以反映磁場的強弱磁感線的疏密可以反映磁場的強弱 d.任何兩條磁感線都不相交任何兩條磁感線都不相交磁感線的特點：磁感線的特點：a.為形象地描述磁場而人為引入的為形象地描述磁場而人為

19、引入的b.磁感線某點的切線方向表示該點的磁場方向磁感線某點的切線方向表示該點的磁場方向e. 磁感線是封閉曲線磁感線是封閉曲線第38頁/共65頁二、幾種常見磁場磁感線分布二、幾種常見磁場磁感線分布1 1、條形磁鐵、條形磁鐵第39頁/共65頁地磁場地磁場1.地球是一個巨大的磁體地球是一個巨大的磁體2.地球周圍空間存在的磁地球周圍空間存在的磁場叫地磁場場叫地磁場3.地磁的北極在地理的地磁的北極在地理的南極附近南極附近,地磁的南極在地磁的南極在地理的北極附近地理的北極附近,但兩者但兩者并不完全重合并不完全重合,它們之間它們之間的夾角稱為磁偏角的夾角稱為磁偏角4.磁偏角的數(shù)值在地球上磁偏角的數(shù)值在地球上

20、不同地方是不同的不同地方是不同的第40頁/共65頁二、幾種常見磁場磁感線分布二、幾種常見磁場磁感線分布1 1、馬蹄形磁鐵馬蹄形磁鐵第41頁/共65頁3、直線電流周圍磁場直線電流周圍磁場（右手螺旋定則）（右手螺旋定則）安培定則：安培定則：用右手握住導線，讓伸直的大拇用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。磁感線為以導線上的各點磁感線為以導線上的各點為圓心的同心圓，且在跟為圓心的同心圓，且在跟導線垂直的平面上。導線垂直的平面上。二、幾種常見磁場磁感線分布二、幾種常見磁

21、場磁感線分布第42頁/共65頁直線電流直線電流 畫出直線電流的磁場的立體、頂視、底視、正視圖畫出直線電流的磁場的立體、頂視、底視、正視圖課堂練習課堂練習第43頁/共65頁解決方案：用安培定則分析解決方案：用安培定則分析第44頁/共65頁4、環(huán)形電流周圍磁場環(huán)形電流周圍磁場安培定則：安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸線上磁感線的方向是環(huán)形導線中心軸線上磁感線的方向。環(huán)形電流的環(huán)形電流的磁場可等效磁場可等效為小磁針或為小磁針或條形磁鐵條形磁鐵. .第45頁/共65頁畫出下圖環(huán)形電流磁

22、感線的俯視圖和正視圖：畫出下圖環(huán)形電流磁感線的俯視圖和正視圖：立體圖第46頁/共65頁通電螺線管的磁場也就是這些環(huán)通電螺線管的磁場也就是這些環(huán)形電流磁場的疊加。形電流磁場的疊加。環(huán)形電流的安培定則也可以環(huán)形電流的安培定則也可以用來判定通電螺線管的磁場用來判定通電螺線管的磁場。第47頁/共65頁5、通電螺旋管周圍磁場通電螺旋管周圍磁場等效等效安培定則：安培定則：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管向就是螺旋管內(nèi)部內(nèi)部磁感線的方向。磁感線的方向。第48頁/共65頁第49頁/共65頁第50頁/共65頁三、安培分子電流假說三、安培分子電流假說第51頁/共65頁第52頁/共65頁第53頁/共65頁意義意義: :1)成功解釋磁化和消磁現(xiàn)象成功解釋磁化和消磁現(xiàn)象3)揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系2)揭示了磁性的起源揭