13.1磁場磁感線（教學(xué)課件+課后練習(xí)）高二物理同步備課系列（人教版2019必修第三冊）

第1節(jié)

磁場

磁感線第十三章

人教版

高中物理必修三電和磁的聯(lián)系01磁場02磁感線03安培分子假說05電流的磁場04總結(jié)提升06我國春秋戰(zhàn)國時期的一些著作已有關(guān)于磁石的記載和描述。東漢學(xué)者王充在《論衡》一書中描述的“司南”,被公認(rèn)為最早的磁性指南工具。指南針是我國古代四大發(fā)明之一。課堂引入12世紀(jì)初，我國已將指南針用于航海，宋俑持羅盤者就記錄了這個科技史實。目前，青島磁懸浮列車時速620km/h。

你是否感受到，凡是用到電的地方，幾乎都有磁現(xiàn)象相伴隨？你知道電和磁有怎樣的聯(lián)系嗎？課堂引入電和磁的聯(lián)系PART01人們很早就發(fā)現(xiàn)電和磁有很多相似的特征：自然界中的磁體總存在著兩個磁極，自然界中同樣存在著兩種電荷。同名磁極或同種電荷相互排斥，異名磁極或異種電荷相互吸引。這種相似性是否意味著電和磁之間有某種聯(lián)系呢？提出問題01

直到19世紀(jì)初很多著名的科學(xué)家——如庫侖、安培、托馬斯.楊都認(rèn)為電與磁是互不相關(guān)的兩回事。庫侖安培托馬斯·楊電和磁沒啥關(guān)系物理學(xué)家的觀點02在18世紀(jì)和19世紀(jì)之交人們發(fā)現(xiàn)，自然界各種運動之間存在著相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，這種思想在哲學(xué)界和科學(xué)界逐漸形成，也影響了奧斯特。內(nèi)能→機械能機械能→內(nèi)能科學(xué)與思想的進步03

丹麥科學(xué)家奧斯特堅信電和磁存在某種聯(lián)系，并開始不懈的探索。由于受當(dāng)時一些錯誤觀點影響，奧斯特做了很多實驗都以失敗告終。1820年4月，在一次講課中，他偶然的把一根導(dǎo)線放在一個指南針的上方，通電時，磁針轉(zhuǎn)動了?！状伟l(fā)現(xiàn)了電和磁的聯(lián)系。奧斯特的發(fā)現(xiàn)04奧斯特是第一個發(fā)現(xiàn)了電和磁有聯(lián)系的人。它的這個發(fā)現(xiàn)震動了整個科學(xué)界，推動了電磁學(xué)的研究。

為此，安培寫道：“奧斯特先生……已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個新紀(jì)元聯(lián)系在一起了?！眾W斯特實驗說明：電流對磁體會產(chǎn)生力的作用，電流具有磁效應(yīng)。奧斯特實驗的意義05磁場PART02

奧斯特實驗之后，安培等人又做了很多實驗研究。他們發(fā)現(xiàn)，不僅通電導(dǎo)線對磁體有作用力，磁體對通電導(dǎo)線也有作用力。安培的實驗01思考：既然電流有磁效應(yīng)，那么電流和電流之間是否也存在著相互作用力呢？電流與電流之間的作用力02實驗演示03磁體與磁體、通電導(dǎo)線對磁體、磁體對通電導(dǎo)體、任意兩條通電導(dǎo)線之間都有力的作用，這些作用力的產(chǎn)生都不需要直接接觸。F′F總結(jié)與思考04那么，這些相互作用是怎樣發(fā)生的?

正像電荷間相互作用通過電場發(fā)生，磁體和磁體之間，磁體和通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體和通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。1.磁場：磁體或電流周圍周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。2.基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或電流會產(chǎn)生力的作用。3.磁場的方向：小磁針靜止時N極的指向。磁場05我們?nèi)绾涡蜗蟮拿枋龃艌瞿?？磁感線PART03實驗探究01正像在電場中我們用電場線形象地描述電場一樣，在磁場中，我們用磁感線來描述磁場。在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應(yīng)強度方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線。磁感線02條形磁鐵磁感線蹄形磁鐵磁感線磁感線021.磁感線是假想的曲線；2.磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，磁體外部由N極到S極，內(nèi)部由S極到N極；4.磁感線的疏密表示磁場的強弱；3.磁感線不相交、不相切；5.磁感線上每一點的切線方向即為該點的磁場的方向。磁感線特點031.地球是一個巨大的磁體。2.地球周圍空間存在的磁場叫地磁場。3.地磁場的三大特點（1）地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。（2）地磁場的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，與地表面并不平行。（3）在赤道平面上，到地心等距離的各點，地磁場強度相等，且方向水平。地球的磁場04磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場，電流產(chǎn)生磁場是什么樣的呢？電流的磁場PART04直線電流的磁感線是一圈圈的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。實驗表明，改變電流的方向，各點的磁場方向都變成相反的方向。直線電流的磁場01安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。（也叫右手螺旋定則）安培安培定則02I縱截面圖橫截面圖立體圖表示磁感線垂直紙面向里

表示磁感線垂直紙面向外

表示電流垂直紙面向里

表示電流垂直紙面向外

直線電流的磁感線03環(huán)形電流的磁感線實驗?zāi)M環(huán)形電流的磁感線動畫模擬環(huán)形電流的磁感線04安培定則二（也叫右手螺旋定則）：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場的方向?？v截面圖立體圖橫截面圖安培定則二通電螺線管的磁感線實驗?zāi)M通電螺線管的磁感線動畫模擬通電螺線管的磁感線05安培定則二（也叫右手螺旋定則）：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場的方向。立體圖橫截面圖縱截面圖安培定則二

與天然磁體的磁場相比，電流磁場的強弱容易控制，因而在實際中有很多重要的應(yīng)用。電磁起重機電動機電流磁場的應(yīng)用106磁懸浮列車電磁彈射裝置電流磁場的應(yīng)用206安培分子電流假說PART051.分子電流假說：任何物質(zhì)的分子中都存在環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體。2.安培分子電流假說對一些磁現(xiàn)象的解釋：未被磁化的鐵棒磁化后的鐵棒B安培分子電流假說013.安培分子電流假說意義(1)成功的解釋了磁化現(xiàn)象和磁體消磁現(xiàn)象；(2)安培分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系；(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵和電流的磁場本質(zhì)上都是運動電荷產(chǎn)生的.說明：安培提出分子電流假說時，人們還不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的說法，所以稱為假說。如今，“假說”已成為真理。安培分子電流假說意義02總結(jié)提升PART06奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)磁場磁感線對放入其中的磁體或電流會產(chǎn)生力安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。（也叫右手螺旋定則）安培分子電流假說課堂小結(jié)【練習(xí)1】（多選）下列關(guān)于電場線和磁感線的說法，正確的是A．電場線和磁感線都是假想的曲線B．電場線和磁感線都是閉合的曲線C．電場線和磁感線的疏密都表示場的強弱D．電場線上某點的切線方向表示電場方向，磁感線上某點的切線方向表示磁場方向【參考答案】ACD課堂練習(xí)【練習(xí)2】（2022·四川·樂山市草堂高級中學(xué)高二期中）中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進一步研究表明，地球周圍地場的磁感線分布示意如圖，結(jié)合上述材料，下列說法正確的是（）A．地理南、北極與地磁場的南、北極是重合的B．地球表面磁場的豎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場方向都與地面平行D．地磁場對地球赤道上方任意放置的通電導(dǎo)線都有力的作用【參考答案】B課堂練習(xí)【練習(xí)3】（2022·江蘇連云港·高二期中）如圖，小磁針放在線圈中心，且兩者處于同一平面內(nèi)。當(dāng)在線圈中通入逆時針方向的電流后，小磁針N極的指向是（

）A．向上

B．向下 C．垂直紙面向外

D．垂直紙面向里【參考答案】C課堂練習(xí)【練習(xí)4】（2022·廣西·高二學(xué)業(yè)考試）關(guān)于圖所示的磁場，下列說法中正確的是（）A．磁場方向與小磁針靜止時南極指向一致B．若知道磁感應(yīng)強度B與線圈的面積S，則可求出穿過這個面積的磁通量C．a(chǎn)、b兩點在同一磁感線上位置不同，但它們的強弱相同D．磁感線不能相交【參考答案】D課堂練習(xí)【練習(xí)5】（2022·福建·莆田華僑中學(xué)高二階段練習(xí)）如圖所示的四個實驗，奧斯特用來證明電流能產(chǎn)生磁場的實驗是（

）A．圖甲，導(dǎo)線通電后磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．圖乙，通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用C．圖丙，當(dāng)電流方向相同時，導(dǎo)線相互靠近 D．圖丁，當(dāng)電流方向相反時，導(dǎo)線相互遠(yuǎn)離【參考答案】A課堂練習(xí)【練習(xí)6】如圖所示，系在細(xì)線下端的回形針被磁鐵吸引，現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了。對回形針失去磁性所作的解釋正確的是（）A．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流消失了B．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流反向了C．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流排列整齊了D．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流排列無