磁场磁感线李喜昌实用教案

1、1. 1. 磁体周围空间磁体周围空间(kngjin)(kngjin)存存在磁场在磁场二磁场二磁场(cchng)(cchng)要实现物体间力的作用要实现物体间力的作用, ,可以采取直接接触的方法可以采取直接接触的方法, ,也可也可以采取通过第三者间接以采取通过第三者间接(jin ji)(jin ji)作用的方式作用的方式, ,除此之外除此之外, ,别别无他法无他法. .磁体磁体A磁体磁体B磁场磁场产生产生作用于作用于产生产生作用于作用于第1页/共34页第一页，共35页。2. 2. 电流周围空间存在磁场电流周围空间存在磁场(cchng) (1820(cchng) (1820年年 奥奥斯特实验斯特实

2、验) )？磁体磁体(ct)对电流有没有作用对电流有没有作用力？力？电流电流(dinli)A磁体磁体B磁场磁场产生产生作用于作用于产生产生作用于作用于第2页/共34页第二页，共35页。电流电流(dinli)和电流和电流(dinli)之间有没有之间有没有相互作用力？相互作用力？电流电流(dinli)A磁体磁体(ct)B磁场磁场产生产生作用于作用于产生产生作用于作用于第3页/共34页第三页，共35页。电流电流(dinli)A电流电流(dinli)B磁场磁场(cchng)产生产生作用于作用于产生产生作用于作用于反向电流间相互排斥反向电流间相互排斥同向电流间相互吸引，同向电流间相互吸引，第4页/共34页

3、第四页，共35页。磁场磁场(cchng)(cchng)的基本性质：对处于其中的磁极的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用和电流有力的作用. .这为我们检验磁场这为我们检验磁场(cchng)(cchng)的的存在提供了根据存在提供了根据磁场是媒介物：磁体磁场是媒介物：磁体(ct)(ct)间、磁体间、磁体(ct)(ct)与电流与电流间、电流间的相互作用都是通过磁场发生的间、电流间的相互作用都是通过磁场发生的. .磁场的物质性：磁场是一种特殊形态的物质：场磁场的物质性：磁场是一种特殊形态的物质：场（电场、磁场、引力场等）它虽不同于由原子和分（电场、磁场、引力场等）它虽不同于由原子和分子所组成子

4、所组成(z chn)(z chn)的实物，但也是不依赖于我们的实物，但也是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质的感觉而客观存在的物质磁体和电流都能产生磁场，磁场对磁体和电流都有作用力，磁体和电流都能产生磁场，磁场对磁体和电流都有作用力，那么磁现象的本质是否相同？那么磁现象的本质是否相同？3. 3. 重要说明重要说明第5页/共34页第五页，共35页。3.3.磁现象磁现象(xinxing)(xinxing)的电本质的电本质 运动的电荷（电流）产生运动的电荷（电流）产生(chnshng)磁场，磁场对运动电荷磁场，磁场对运动电荷（电流）有磁场力的作用一切磁现象都可以归结为运动电荷（电流）有磁场力的作用一

5、切磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间通过磁场发生的相互作用这就是磁现象的电本（电流）之间通过磁场发生的相互作用这就是磁现象的电本质质运动运动(yndng)电荷电荷运动电运动电荷荷磁场磁场产生产生作用于作用于产生产生作用于作用于第6页/共34页第六页，共35页。三三. .磁场磁场(cchng)(cchng)的方向的方向1 1磁场磁场(cchng)(cchng)具具有方向性有方向性2 2磁场方向磁场方向(fngxing)(fngxing)的规定，在磁场中的任一点，小磁的规定，在磁场中的任一点，小磁针针N N极受力的方向极受力的方向(fngxing)(fngxing)(小磁针小磁针S S极受力的

6、反方向极受力的反方向(fngxing)(fngxing)），亦即小磁针静止时），亦即小磁针静止时N N极所指的方向极所指的方向(fngxing)(fngxing)为该点的磁场方向为该点的磁场方向(fngxing)(fngxing)N NS SF1F2N NS S如图所示，把小磁针放入如图所示，把小磁针放入磁场中，磁场方向如图所磁场中，磁场方向如图所示，说明小磁针将怎么样示，说明小磁针将怎么样转动以及停在哪个方向？转动以及停在哪个方向？第7页/共34页第七页，共35页。磁场和电场磁场和电场(din (din chng)chng)的比较的比较电荷周围电荷周围(zhuwi)(zhuwi)的特殊的特殊

7、物质物质磁体和通电导线周磁体和通电导线周围的特殊围的特殊(tsh)(tsh)物质物质电荷间通过电场发电荷间通过电场发生相互作用生相互作用磁体和电流间通过磁磁体和电流间通过磁场发生相互作用场发生相互作用放在电场中的正试探放在电场中的正试探电荷受力方向即该点电荷受力方向即该点电场方向电场方向放在磁场中的小磁放在磁场中的小磁针针N N极受力方向即极受力方向即该点的磁场方向该点的磁场方向可以用电场线形象可以用电场线形象地描述电场地描述电场可以用磁感线形象可以用磁感线形象地描述磁场地描述磁场电场电场磁场磁场第8页/共34页第八页，共35页。1.物理意义：磁感线是为了物理意义：磁感线是为了(wi le)形

8、象地描述磁场的形象地描述磁场的强弱及方向而人为画出的一强弱及方向而人为画出的一系列曲线曲线上每一点的系列曲线曲线上每一点的切线方向跟该点的磁场方向切线方向跟该点的磁场方向相同。相同。四磁感线四磁感线（1 1）磁感线是假想）磁感线是假想(jixing)(jixing)的曲线用假想的曲线用假想(jixing)(jixing)的、形象的磁感线来描写实在的、抽象的、形象的磁感线来描写实在的、抽象的磁场的磁场（2 2）磁感线的疏密表示磁场的强弱）磁感线的疏密表示磁场的强弱(qin ru)(qin ru)，磁感线较，磁感线较密的地方磁场较强没有画到磁感线的地方不表示那里没有密的地方磁场较强没有画到磁感线的

9、地方不表示那里没有磁场存在磁场存在（3 3）磁感线不相交，也不相切）磁感线不相交，也不相切（4 4）磁感线总是闭合曲线，在磁体的外部是从）磁感线总是闭合曲线，在磁体的外部是从N N极出来，进入极出来，进入S S极，在内部则由极，在内部则由S S极回到极回到N N极，形成闭合曲线极，形成闭合曲线ACB第9页/共34页第九页，共35页。2. 2. 几种常见几种常见(chn jin)(chn jin)磁场磁感线分布磁场磁感线分布条形磁铁、蹄形磁铁周围条形磁铁、蹄形磁铁周围(zhuwi)(zhuwi)磁场磁场跟等量异种电荷形成跟等量异种电荷形成(xngchng)(xngchng)电场的电场的电场线相似

10、电场线相似N N、S S极之间有一条直线极之间有一条直线电场线电场线第10页/共34页第十页，共35页。直线电流直线电流(dinli)(dinli)周围磁场周围磁场安培定则（右手安培定则（右手(yushu)(yushu)螺旋定则）：用右手螺旋定则）：用右手(yushu)(yushu)握住导线，让伸直握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向的环绕方向第11页/共34页第十一页，共35页。立体图立体图横横截截面面图图纵截面图纵截面图第12页/共34页第十二页，共35页。环形电流环形

11、电流(dinli)(dinli)周围磁场周围磁场安培定则：用右手握住螺线管（或环形导线），让弯曲安培定则：用右手握住螺线管（或环形导线），让弯曲(wnq)(wnq)的四指所指的方向跟电流方向的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管（或环形导线）内部磁感线的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管（或环形导线）内部磁感线的方向第13页/共34页第十三页，共35页。立体图立体图横截面图横截面图纵截面图纵截面图立体图立体图第14页/共34页第十四页，共35页。通电螺旋管周围通电螺旋管周围(zhuwi)(zhuwi)磁场磁场通电的长直螺线管外部的磁场分布跟条形磁铁通电的长直螺线管外部的磁

12、场分布跟条形磁铁(cti)(cti)外部的磁场分布情况相同外部的磁场分布情况相同 安培定则：用右手握住螺线管（或环形安培定则：用右手握住螺线管（或环形(hun xn)(hun xn)导线），让弯曲的四指所指的方导线），让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管（或环形向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管（或环形(hun xn)(hun xn)导线）内导线）内部磁感线的方向部磁感线的方向第15页/共34页第十五页，共35页。立体图立体图横截面图横截面图纵截面图纵截面图第16页/共34页第十六页，共35页。磁倾角磁倾角1.1.地磁场像一个地磁场像一个(y )(y )条

13、形磁条形磁铁形成的磁场地磁场的铁形成的磁场地磁场的N N极极在地理南极附近，地磁场的在地理南极附近，地磁场的S S极在地理北极附近地球内部极在地理北极附近地球内部磁场方向由北向南，地球外部磁场方向由北向南，地球外部磁场方向由南向北磁场方向由南向北2.2.在南（北）半球地磁场的方向向在南（北）半球地磁场的方向向北偏上（下），在赤道上方北偏上（下），在赤道上方(shn (shn fn)fn)磁场方向水平向北磁场方向水平向北3.3.地球上的人类地球上的人类和某些生物和某些生物(shngw)(shngw)常利常利用地磁场来确定用地磁场来确定方向方向地磁场地磁场第17页/共34页第十七页，共35页。磁倾

14、角磁倾角竖直竖直(sh zh)向上向上水水平平(shupng)向向北北水水平平(shupng)向向南南竖直竖直向下向下BB北北B下下在南在南（北）（北）半球地磁场的方向向北偏上半球地磁场的方向向北偏上（下），（下），在赤道上方磁场方向水平向北在赤道上方磁场方向水平向北第18页/共34页第十八页，共35页。磁感线和电场线的比较磁感线和电场线的比较(bjio)磁感线磁感线电场线电场线形象化表示磁场形象化表示磁场(cchng)的方法的方法形象化表示电场形象化表示电场(din chng)的方法的方法线上各点的切线方向线上各点的切线方向即该点的电场方向即该点的电场方向线上各点的切线方向线上各点的切线方向

15、即该点的电场方向即该点的电场方向线的疏密反映电线的疏密反映电场的强弱场的强弱线的疏密反映磁场线的疏密反映磁场的强弱的强弱电场线不闭合，也电场线不闭合，也不相交不相交磁感线是闭合曲线，磁感线是闭合曲线，但不相交但不相交第19页/共34页第十九页，共35页。专题专题(zhunt)一对磁场和磁感线概念一对磁场和磁感线概念的理解的理解磁场虽然磁场虽然(surn)(surn)看不见，摸不着，但它是运动电荷周围客看不见，摸不着，但它是运动电荷周围客观存在的一种物质，而磁感线是为了形象描述磁场而人为观存在的一种物质，而磁感线是为了形象描述磁场而人为引入的假想曲线磁感线每一点的切线方向跟该点的磁场引入的假想曲

16、线磁感线每一点的切线方向跟该点的磁场方向相同，磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线是闭合方向相同，磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线是闭合曲线，而电场线是非闭合曲线曲线，而电场线是非闭合曲线运动运动(yndng)电荷电荷运动电运动电荷荷磁场磁场产生产生作用于作用于产生产生作用于作用于磁场是一种特殊形态的磁场是一种特殊形态的物质物质：场（电场、磁场、引力场等）它：场（电场、磁场、引力场等）它虽不同于由原子和分子所组成的实物，但也是不依赖于我们的虽不同于由原子和分子所组成的实物，但也是不依赖于我们的感觉而感觉而客观存在客观存在的物质的物质熟悉六种常见磁场的磁感线的空间分布学会把空间立体图熟悉六种常见磁场

17、的磁感线的空间分布学会把空间立体图变成平面图变成平面图第20页/共34页第二十页，共35页。A B磁场是客观存在的，而磁感线是一种假想曲线磁感线磁场是客观存在的，而磁感线是一种假想曲线磁感线的形状可用铁屑来模拟只是研究磁场的一种方法，使得的形状可用铁屑来模拟只是研究磁场的一种方法，使得看不见、摸不着的磁场变得具体形象但是决不能认为看不见、摸不着的磁场变得具体形象但是决不能认为磁感线是由铁屑排列形成的另外被磁化的铁屑所显示磁感线是由铁屑排列形成的另外被磁化的铁屑所显示的磁感线分布仅是在一个平面的磁感线分布仅是在一个平面(pngmin)(pngmin)上的磁感线上的磁感线的分布情况，而磁体周围的磁

18、感线应分布在三维空间的分布情况，而磁体周围的磁感线应分布在三维空间内内第21页/共34页第二十一页，共35页。B C D磁场磁场(cchng)(cchng)的方向，的方向，小磁针小磁针N N极的受力方向，极的受力方向，小磁针静止时小磁针静止时N N极的指向，极的指向，磁感线在该点的切向方向，磁感线在该点的切向方向，磁感应强度磁感应强度B B的方向的方向五个方向五个方向(fngxing)是一致的是一致的第22页/共34页第二十二页，共35页。电源电源NSNS+SN第23页/共34页第二十三页，共35页。专题专题(zhunt)二安培定二安培定则的应用则的应用安培定则适用于电流产生磁场这一物理现象中

19、根据安培定则适用于电流产生磁场这一物理现象中根据(gnj)(gnj)电流电流( (磁场）方向，判断磁场（电流）方磁场）方向，判断磁场（电流）方向向电流方向规定电流方向规定(gudng)(gudng)为正电荷定向运动的方向，为正电荷定向运动的方向，跟负电荷定向运动的方向相反跟负电荷定向运动的方向相反磁场的方向，磁场的方向，小磁针小磁针N N极的受力方向，极的受力方向，小磁针静小磁针静止时止时N N极的指向，极的指向，磁感线在该点的切向方向，磁感线在该点的切向方向，磁磁感应强度感应强度B B的方向的方向是一致的是一致的使用安培定则时要注意对直线电流和环形电流使用安培定则时要注意对直线电流和环形电流

20、右手拇指和四指各指什么方向要掌握几种通右手拇指和四指各指什么方向要掌握几种通电导线周围的磁场分布情况，同时又要搞清楚电导线周围的磁场分布情况，同时又要搞清楚所给图示是平面图还是立体图所给图示是平面图还是立体图第24页/共34页第二十四页，共35页。B CNS电流方向规定为正电荷定向运动电流方向规定为正电荷定向运动(yndng)(yndng)的方的方向，跟负电荷定向运动向，跟负电荷定向运动(yndng)(yndng)的方向相反的方向相反第25页/共34页第二十五页，共35页。Axyzo电流方向规定为正电荷定向运动电流方向规定为正电荷定向运动(yndng)(yndng)的方的方向，跟负电荷定向运动

21、向，跟负电荷定向运动(yndng)(yndng)的方向相反的方向相反B培养培养(piyng)(piyng)空间想像能力是磁场和电磁感应两空间想像能力是磁场和电磁感应两章的重要教学目标章的重要教学目标第26页/共34页第二十六页，共35页。B第27页/共34页第二十七页，共35页。NSA磁场磁场(cchng)(cchng)的方向，小磁针的方向，小磁针N N极的受力方向，小磁极的受力方向，小磁针静止时针静止时N N极的指向，磁感线在该点的切向方向，是一极的指向，磁感线在该点的切向方向，是一致的致的判定直线电流和通电螺线管（环形电流）周围的小磁针如何判定直线电流和通电螺线管（环形电流）周围的小磁针如

22、何转动问题，基本思路是判断小磁针所在处的磁场方向小磁针转动问题，基本思路是判断小磁针所在处的磁场方向小磁针将转动到将转动到N N极的指向与所在点的磁场方向相同为止在极的指向与所在点的磁场方向相同为止在说明小磁针的转动方向时，必须说明是从什么方向观说明小磁针的转动方向时，必须说明是从什么方向观察的，而且观察的方向应垂直于小磁针的旋转平面察的，而且观察的方向应垂直于小磁针的旋转平面第28页/共34页第二十八页，共35页。B电流电流(dinli)(dinli)方向跟负电荷定向运动的方向方向跟负电荷定向运动的方向相反相反模型化归：环形模型化归：环形(hun (hun xn)xn)电流电流第29页/共3

23、4页第二十九页，共35页。C电流方向与负电荷定向电流方向与负电荷定向(dn xin)(dn xin)运动的方运动的方向相反向相反模型模型(mxng)(mxng)化归：环化归：环形电流形电流判定小磁针如何转动问题，首先应确定小磁针所在处的磁场判定小磁针如何转动问题，首先应确定小磁针所在处的磁场方向小磁针将转动到方向小磁针将转动到N N极的指向与所在点的磁场方向相极的指向与所在点的磁场方向相同为止同为止NS第30页/共34页第三十页，共35页。例例8 8根据安培的假设的思想，认为磁场是由于运动根据安培的假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现前在地球上并没有发现(fxin)(fxin)相对于地球定向移相对于地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该：动的电荷，那么由此推断，地球应该：A.A.带负电带负电 B. B.不带电不带电 C.C.带正电带正电 D. D.无法确定无法确定 AN NS SN NS S第31页/共34页第三十一页，共35页。专题专题(zhunt)三三 磁场知识与力学知识的综合磁场知识与力学知识的综合应用应用电学搭台，力学电学搭台，力学(l xu)唱戏唱戏2.2.受力分析受力分析(fnx)(fnx)（按顺序受力分析（按顺序受力分析(fnx)