第1节　磁场　磁感线

物理观念(1)了解磁现象，知道磁场的性质。(2)了解电流的磁效应。(3)知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点。(4)知道安培分子电流假说的内容。科学思维会用安培定则判断电流周围的磁场方向。科学态度与责任体会奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。一、电和磁的联系磁场1．电和磁的联系(1)自然界中的磁体总是存在着两个_____。(2)磁极间的相互作用：同名磁极相互____，异名磁极相互_____。(3)电流的磁效应：1820年丹麦物理学家奥斯特通过通电导线使小磁针_____的实验发现了电流的_______，揭示了电与磁的联系。磁极吸引偏转磁效应排斥2．磁场(1)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过______发生的。(2)基本性质：磁场对磁极或通电导体有力的作用。(3)通电导线间的相互作用力特点：同向通电导线相互_____，异向通电导线相互____。(4)磁场尽管看不见、摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。磁场吸引排斥二、磁感线安培定则1．磁感线(1)磁场方向规定：物理学中把小磁针静止时_____所指的方向规定为该点磁场的方向。(2)定义：用来形象地描述磁场的一些曲线，使曲线上每一点的_____方向都跟该点磁场的方向______。(3)磁感线可以描述磁场的强弱，磁感线越___，表示磁场越强。2．安培定则电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(右手螺旋定则)来判断。各种电流的磁场磁感线判断方法如下：(1)直线电流：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与________一致，__________所指的方向就是磁感线环绕的方向。N极一致切线密电流方向弯曲的四指(2)环形电流：让右手弯曲的四指与_______________一致，伸直的拇指所指的方向就是_____________________的方向。(3)通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟螺线管___________一致，伸直的拇指所指的方向就是____________________的方向，或者说拇指所指的就是通电螺线管N极的方向。磁感线可以用细铁屑来显示，但它并不真实存在，磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线。

环形电流的方向环形导线轴线上磁场电流的方向螺线管内部的磁场1.奥斯特实验：南北方向的直导线放置在小磁针上方，给直导线通电。观察实验现象。(1)导线通电后观察到什么现象？提示：导线通电后发现小磁针转动了。(2)实验现象说明了什么问题？提示：实验现象说明了通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有力的作用。奥斯特实验发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。2．(1)通电的螺线管相当于一个条形磁体，一端是N极，另一端是S极，把一个小磁针放入螺线管内部，小磁针的N极指向螺线管的哪端？提示：指向螺线管的N极。小磁针N极的指向是N极受到磁场力的方向，N极受力的方向是该位置的磁感线的方向，在螺线管内部，磁感线方向由S极指向N极，所以小磁针的N极指向螺线管的N极。(2)观察三幅图片，请思考：图甲中的小磁针为什么会发生偏转？图乙中的通电导线为什么会运动起来？图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？提示：图甲中小磁针发生偏转、图乙中通电导线运动起来是因为受到了力的作用；图丙中通电导线之间的相互作用是借助磁场发生的。新知学习(一)|对磁场的理解[任务驱动]如图，自然界中有电场、磁场、重力场等多种场，这些场有什么共同点呢？提示：这些场看不见，摸不着，不是由实物粒子组成，但都是客观存在的物质，都对放入其中的物体有力的作用。

[重点释解]1．磁场的存在：磁体的周围、电流的周围都存在磁场。2．磁场的客观性：磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的。场和实物是物质存在的两种形式。3．磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。4．磁场的方向性：有方向，处在磁场中能够自由转动的小磁针，静止时N极的指向，即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向。5．电场和磁场的比较比较项目电场磁场不同点产生电荷周围磁体、电流、运动电荷周围基本性质对放入其中的电荷有静电力的作用对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用作用特点对放入其中的磁体无力的作用对放入其中的静止电荷无力的作用相同点磁场和电场一样，都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，都具有能量[针对训练]1．奥斯特实验说明了

(

)A．磁场的存在

B．磁场的方向性C．电流可以产生磁场

D．磁体间有相互作用解析：奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场，故C正确。答案：C2．下列关于磁场的说法中正确的是

(

)A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用C．把磁体放在真空中，磁场就消失了D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失解析：理解磁场的物质形态时应与电场类比，磁场看不见、摸不着，但不会因主观意识而存在或消失，磁场与电场一样，都是客观存在的物质形态。磁场是磁体、电流或运动电荷周围存在的一种特殊物质，说它“特殊”，是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”，是因为它和我们常见的实物一样，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用，因此我们说磁场是和我们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质。虽然它看不见、摸不着，但可以通过它的基本性质反映出来，故B正确，A、C、D错误。答案：B新知学习(二)|对磁感线的理解[任务驱动]如图所示为一条形磁体的磁感线，则该磁体的哪端是N极？小磁针的N极在左端还是右端？图中a、b两点哪点的磁场较强？提示：磁体的右端为N极；小磁针的N极在左端；图中b点的磁场较强。[重点释解]1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。(4)磁感线闭合且不相交、不相切，也不中断。(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。2．常见永磁体的磁场[针对训练]1．(多选)下列说法正确的是

(

)A．磁场是一种物质

B．磁感线真实存在C．磁体之间通过磁场相互作用

D．磁感线的疏密可以描述磁场的强弱解析：磁场尽管看不见、摸不着，但它是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质，故A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的线，实际并不存在，故B错误；磁体之间通过磁场相互作用，故C正确；磁感线的疏密可以描述磁场的强弱，磁感线越密，表示该处磁场越强，故D正确。答案：ACD2.如图所示，表示蹄形磁体周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是

(

)A.a、b两处的磁场强弱相等B．a、b两处的磁场强弱不等，b点较强C．蹄形磁体的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极D．a处没有磁感线，所以该处没有磁场解析：由于磁感线较密处磁场较强，由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，故b处磁场较强，A错误，B正确；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错误；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错误。答案：B3．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是

(

)A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方，同一试探电荷所受的磁场力也越大解析：电场线和磁感线是为了描述电场和磁场假想的曲线，都不是电场或磁场中实际存在的线，A错误；磁场中两条磁感线一定不相交，所有电场中的电场线也是不相交的，B错误；磁感线是一条闭合的、有方向的曲线，而电场线不是闭合的曲线，C正确；电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强，但同一试探电荷所受的磁场力不一定越大，如静止的电荷不受磁场力，D错误。答案：C

新知学习(三)|安培定则及其应用[重点释解]1．三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁体，由N极指向S极[特别提醒](1)磁场是分布在立体空间的。(2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。(3)利用安培定则判断直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判断环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。(4)环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁体，利用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。2．安培分子电流假说(1)假说内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。(2)假说的意义：安培分子电流假说，揭示了磁铁磁性的起源，它使我们认识到：磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。(3)假说对一些现象的解释：①磁化：一根铁棒，在未被磁化的时候，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性；当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化。②消磁：磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性，这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下，分子电流的取向又变得杂乱了。[解题指导](1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似。(2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向。[解析]

由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误。[答案]

BD[针对训练]1．(2022·贵州学业考试)通电螺线管磁场分布如图所示。图中A、B、C、D四个位置各点磁场方向与图中小磁针所在位置的磁场方向一致的是

(

)A．A位置 B．B位置

C．C位置

D．D位置解析：由题图可知，小磁针N极所指的方向水平向右，而A点磁场方向斜向左上；B点的磁场方向水平向右；C点的磁场方向斜向左下；D点的磁场方向斜向左上，可知图中A、B、C、D四个位置各点磁场方向与图中小磁针所在位置的磁场方向一致的是B位置。故选B。答案：B2．关于电流周围产生的磁场分布，下列图示正确的是

(

)解析：根据通电直导线周围磁场分布规律可知，从导线向远处延伸，磁场强度逐渐减弱，表示磁感线的×和·逐渐稀疏，根据安培定则可知导线左侧磁场方向应垂直纸面向里，右侧磁场方向应垂直纸面向外，故A错误；根据安培定则可知通电直导线产生的磁场方向应为逆时针方向，且从导线向远处延伸，磁感线应逐渐稀疏，故B错误；根据安培定则可知环内部磁场方向应垂直纸面向里，环外侧磁场方向应垂直纸面向外，且环内磁感线分布应当是不均匀的，故C错误；根据安培定则可知该环形导线产生的磁场方向大致向右，且靠近上方磁感线向上弯曲，靠近下方磁感线向下弯曲，故D正确。答案：D一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养

物理观念——地磁场及其成因1．(选自鲁科版教材“科学书屋”)地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(图1)。在地磁两极，磁针竖直指向地面；在赤道上，磁针水平指示南北。磁针指示南北是一种近似的说法，小磁针的指向与地理正南正北方向之间的夹角称为磁偏角。对于地球磁性的成因，目前仍没有确定的说法，部分科学家认为是由地核中熔化了的金属(铁和镍)的环流引起的。

地磁场对人类的生产生活都有重要意义。根据地磁场出现的异常情况，可发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。地磁场能使来自太阳的高速带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。科学家还根据对地球火山岩石的精确测定，发现地磁场强度和方向发生过多次变化(图2)。[讨论与交流]假如地磁场是由地球表面带电荷引起的，试分析地球表面电荷的电性。提示：负电荷。因地球表面带有电荷，地球自转时产生环形电流，根据右手螺旋定则可知地球表面环形电流方向自东向西，而地球自转方向自西向东，故地球表面电荷为负电荷。

科学思维——录音磁头的工作原理2．(选自粤教版教材课后练习)如图所示是录音磁头的工作原理图。录音时，磁带上一层磁性材料通过磁头的作用被磁化成类似于图中的小磁体，从而记录声音。请根据图中小磁体的极性标出此时磁头线圈中电流的方向。提示：图中小磁体的极性及磁头线圈中电流的方向如图所示。二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值1.指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示。它由青铜盘和磁勺