第三章 第一节~第二节

第页第一节我们周围的磁现象第二节认识磁场[学习目标]1.了解磁性材料和地磁场的特点.2.知道电流的磁效应，了解其发现过程.3.知道几种常见磁场磁感线的分布，学会用安培定则判断电流的磁场方向.4.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说．一、地磁场磁性材料[导学探究]指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，但在古代指南针为什么指南曾是一个不解之谜，你知道指南针为什么指南吗？答案因为地球是个大磁体，它对指南针有力的作用．[知识梳理]1．地磁场(1)地磁场：地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场．(2)如图1所示，地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近，地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近．(填“南极”或“北极”)图12．磁性材料(1)定义：通常指磁化后磁性很强的物质．(2)分类①按去磁的难易来分：硬磁性材料和软磁性材料．磁化后容易去磁的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料．②按化学成分来分：金属磁性材料与铁氧体．二、磁场电流的磁效应[导学探究](1)电荷与电荷之间的相互作用是通过电场产生的，那么磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是如何发生的？(2)将一通电直导线水平放置在小磁针的上方，分别观察导线东西放置和南北放置两种情况下，小磁针的转动情况．答案(1)都是通过磁场发生的．(2)导线东西放置时，小磁针不转动；导线南北放置时，小磁针转动．[知识梳理]1．磁场(1)磁场的产生①磁体周围有磁场．②电流周围有磁场．(2)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、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的．2．奥斯特实验(如图2所示)图2(1)导线沿南北方向放置在小磁针的上方．(2)意义：说明通电导体周围存在着磁场，发现了电流的磁效应，揭示了电与磁之间是有联系的．

三、磁场的方向磁感线[知识梳理]1．磁场的方向：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向．2．磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致．3．磁感线的特点(1)磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针N极受力的方向．(2)磁铁外部的磁感线从N极指向S极，内部从S极指向N极，磁感线是闭合(填“闭合”或“不闭合”)曲线．(3)磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线密集处磁场强，磁感线稀疏处磁场弱．(4)磁感线在空间不相交(填“相交”或“不相交”)．4．电流周围的磁场电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断．(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．这个规律也叫右手螺旋定则．特点：以导线上各点为圆心的同心圆，圆所在平面与导线垂直，越向外越疏．(如图3所示)图3(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．特点：内部比外部强，磁感线越向外越疏．(如图4所示)图4(3)通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管中心轴线上磁感线的方向．特点：内部为匀强磁场，且内部比外部强．内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极．(如图5所示)图5四、安培分子电流假说[导学探究]磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的．[知识梳理]安培分子电流假说(1)法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部，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．(如图6所示)图6(2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图7甲)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙)．图7(3)安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极．(×)(2)磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场产生的．(√)(3)电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的．(×)(4)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆．(√)(5)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场．(√)(6)无论是直线电流、环形电流还是通电螺线管的磁场，用安培定则判断时，大拇指指的都是磁场方向．(×)(7)安培认为，磁体内部有许多环形电流，每个环形电流都相当于一个小磁体．(√)(8)一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的取向．(√)2．如图8所示，在通电螺线管外的小磁针1静止时，左侧是______极；在管内的小磁针2静止时，左侧是______极．图8答案NS一、对磁现象和磁场的认识磁体的周围和电流的周围都存在磁场．磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，但却是一种客观存在的特殊物质．可通过分析磁体受力或电流受力来分析磁场的性质．例1(多选)下列说法中正确的是()A．磁场是客观存在的一种物质B．软磁性材料适合制成永磁铁C．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场D．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的，而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的答案AC解析磁场是存在于磁体和通电导体周围的一种客观存在的物质，磁体与磁体间、磁体与通电导体间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的．硬磁性材料剩磁强，不易退磁，适合制成永磁铁．

针对训练1(多选)如图9所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()图9A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的答案BC解析甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的．综上所述，选项B、C正确．二、磁场的方向磁感线1．磁感线：(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线，其疏密程度表示磁场的强弱，切线方向表示磁场方向，在空间不相交．(2)磁感线和电场线的比较相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交．不同点：电场线起于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，不闭合；但磁感线是闭合曲线．2．磁场的方向：小磁针N极受力的方向，也是磁感线的切线方向．例2(多选)关于磁感线的描述，正确的说法有()A．磁感线是磁场中客观存在的一些曲线，可以通过实验观察B．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线C．磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向D．放置在磁场中某点的小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场方向答案CD解析磁感线是假想的曲线，实际上不存在，用细铁屑在磁铁周围排列出的曲线可以模拟磁感线，但并不是磁感线．没有细铁屑的地方同样可以画出磁感线，故A、B错误；小磁针N极受力方向亦即小磁针静止时N极所指的方向是磁场方向，D正确；磁感线上某点的切线方向与该点磁场方向一致，C正确．三、安培定则的理解与应用例3电路没接通时两枚小磁针方向如图10，试确定电路接通后两枚磁针的转向及最后的指向．图10答案见解析解析接通电路后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动至N极向左，小磁针2顺时针转动至N极向右．针对训练2当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()答案C解析通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误．小磁针在磁场中受力的判断方法1．当小磁针处于磁体产生的磁场，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向．2．当小磁针处于直线电流的磁场中，或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向．1．(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是()A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球存在磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案BC解析指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极附近，选项A错误，B正确．因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确．在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误．2．在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是()A．沿导线方向放置磁针，使小磁针在导线的延长线上B．垂直导线方向放置磁针，使小磁针在导线的正下方C．导线沿南北方向放置在小磁针的正上方D．导线沿东西方向放置在小磁针的正上方答案C

3.如图11是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是()图11A．a点的磁场方向为图中Ba指向B．b点的磁场方向为图中Bb指向C．a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度D．a点的磁感应强度小于b的磁感应强度答案C解析磁感线上某点的切线方向表示磁场的方向，图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误．磁感线疏密表示磁场的强弱，a处磁感线比较密，则a点磁感应强度大于b点的磁感应强度，故C正确，D错误．4.如图12所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()图12A．a、b、c的N极都向纸里转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C．b、c的N极向纸里转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转答案B选择题(1～10题为单选题，11～13题为多选题)1．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图1.结合上述材料，下列说法不正确的是()图1A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．在赤道上磁针的N极在静止时指向地理北极附近答案C2．关于磁感线与静电场中电场线的描述，下列说法正确的是()A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的C．磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D．电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到答案B解析磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线．静电场中的电场线不是闭合曲线，起始于正电荷(或无穷远处)，止于无穷远处(或负电荷)，故A错误，B正确；磁感线是曲线时，小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不与其重合，故选项C错误；电场线和磁感线都是为了描述抽象的场而人为引入的曲线，实际上并不存在，选项D错误．

3．如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是()答案D解析电流方向向上，由安培定则可得磁场为逆时针(从上向下看)，故A错误；电流方向向下，由安培定则可得磁场为顺时针(从上向下看)，故B错误；图C、D中电流为环形电流，由安培定则可知，内部磁场应向右，故C错误，故D正确．4.如图2，把一根导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线通有水平向右的电流时()图2A．磁针所在区域磁场方向垂直纸面向里B．磁针所在区域磁场方向垂直纸面向外C．磁针不会发生偏转D．磁针发生偏转，S极向里，N极向外答案A解析由安培定则可知，在导线的正下方磁场方向垂直纸面向里，A对，B错；磁针静止时N极所指为磁场方向，因此N极向里转，C、D错；故选A.5．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是()答案B解析地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，环形电流外部磁场方向向北，由安培定则可知，B正确．

6．磁铁的磁性变弱，需要充磁．充磁的方式有两种，图3甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(充磁时应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同)()图3A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极答案B解析甲图中，因磁铁在螺线管的内部，应使螺线管内磁感线方向从右向左(左端是N极，右端是S极)，由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确．7．如图4，一通电螺线管通有图示电流，1、2、4小磁针放在螺线管周围，3小磁针放在螺线管内部，四个小磁针静止在如图所示位置，则四个小磁针的N、S极标注正确的是()图4A．1B．2C．3D．4答案B解析小磁针的N极指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，故只有2标注正确．8．如图5所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，认为它们的磁场互不影响，当开关S闭合后，小磁针北极(黑色一端)的指向正确的是()图5A．aB．bC．cD．d答案B解析由安培定则可知，直导线AB的磁场方向(从上往下看)为逆时针，根据小磁针静止时N极的指向即为磁场的方向，则有a磁针方向错误；而通电螺线管左端为S极，右端为N极，因此c磁针方向错误，b磁针的方向正确；对于电磁铁D左端相当于N极，右端相当于S极，故d磁针的方向错误，故选B.9.如图6所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，a和c为以O点为圆心的同心圆的两段圆弧，b和d沿半径方向，则以下说法中正确的是()图6A．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越强B．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越弱C．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越强D．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越弱答案D解析由安培定则可知，通电直导线周围的磁场磁感线是以通电导线为圆心的一些同心圆，题给通电直导线产生的磁场方向如图中a或c所示，且离通电直导线越远，磁场越弱，故选项D正确．10．在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图7所示，四根导线中电流I4＝I3>I2>I1，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流()图7A．I1 B．I2C．I3 D．I4答案D解析根据安培定则，I1、I2、I3、I4在O点的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、向里、向外，且I3＝I4，故切断I4中电流可使O点的磁场增强．11．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A．磁体之间