第1节　磁场　磁感线 教学设计

第1节磁场磁感线[学习目标]1．了解磁现象，知道磁场的性质。2．了解电流的磁效应，体会奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。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．会用安培定则判断电流周围的磁场方向。5．知道安培分子电流假说的内容，并能解释简单的磁现象。知识点1电和磁的联系1．奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了偏转。2．实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁的联系。知识点2磁场磁体与磁体之间、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，是通过磁场发生的。[判一判]1．(1)首先发现电流的磁效应的是丹麦物理学家奥斯特。()(2)电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的。()提示：(1)√(2)×知识点3磁感线1．定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点磁场的方向一致。2．特点(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏。(2)磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向。知识点4安培定则电流的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断。(1)直线电流的磁场方向的判断：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环绕的方向。(2)环形(螺线管)电流的磁场方向的判断：让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向。[判一判]2．(1)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆。()(2)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场。()提示：(1)√(2)√知识点5安培分子电流假说1．安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。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．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；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。1．(电流的磁效应)如图所示，在长直导线A通电后，小磁针静止在图示位置，则直导线中的电流方向和P点的磁场方向分别为()A．垂直于纸面向里，向上 B．垂直于纸面向里，向下C．垂直于纸面向外，向上 D．垂直于纸面向外，向下解析：选B。由题意可知，小磁针N极指向即为磁场方向，根据右手螺旋定则可知，通电导线电流方向垂直于纸面向里，那么通电直导线右侧的P点的磁场方向向下，故A、C、D错误，B正确。2．(对磁感线的理解)下列关于磁感线的说法不正确的是()A．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向B．磁场中两条磁感线一定不相交C．地球的地理北极的磁感线由地面指向空中D．磁感线分布较密的地方，磁场较强解析：选C。磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，A正确；两条磁感线若相交，在交点处磁感应强度就有两个方向，所以磁场中两条磁感线一定不相交，B正确；地球的地理北极在地磁场S极附近，所以磁感线由空中指向地面，C错误；磁感线分布较密的地方，磁感应强度较强，D正确。3．(对磁感线的理解)某磁场的磁感线如图所示，则下列说法中正确的是()A．M点的切线方向和该点的磁场方向垂直B．M点的磁场比N点的磁场弱C．M点的磁场比N点的磁场强D．M点的磁场方向和N点的磁场方向相同解析：选C。M点的切线方向和该点的磁场方向相同，A错误；磁感线越密集的地方磁场越强，则M点的磁场比N点的磁场强，B错误，C正确；磁感线的切线方向是磁场的方向，因M点切线方向与N点的切线方向不同，则M点的磁场方向和N点的磁场方向不相同，D错误。4．(安培定则的应用)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()解析：选C。通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，小磁针所处的位置磁场方向垂直于纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，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，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于纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，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，D错误。探究一电流的磁效应1．奥斯特实验1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，沿南北方向放置的导线通电后，其下方的小磁针发生了偏转，如图所示。2．实验的注意事项在做奥斯特实验时，为排除地磁场的影响，导线应南北放置。因为地磁场使小磁针静止时指向南北方向，若导线东西放置，小磁针有可能不偏转。3．电流的磁效应的意义电流的磁效应的发现，首次揭示了电与磁之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。【例1】(多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()A．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，磁体对通电导线力的作用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[解析]题图甲中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的，B、C正确。[答案]BC[针对训练1]如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则()A．小磁针B的N极向纸外转B．小磁针B的N极向纸里转C．小磁针B不转动D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动解析：选A。由题图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则可以判断电流从螺线管的左端进电流，从右端出电流，所以电源的左端是正极，右端是负极。而小磁针B在电流产生的磁场中，根据安培定则可知，N极的指向垂直于纸面向外，故A正确，B、C、D错误。探究二对磁感线的理解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，磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向。(3)磁感线在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极指向N极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交。2．磁感线与电场线的比较磁感线电场线不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远相同点引入目的为形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密场的强弱切线方向场的方向是否相交不相交特别提醒：(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。【例2】(多选)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，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强[解析]电场线和磁感线都是假想的，在空间不是实际存在的线，故A错误；电场线和磁感线均不能相交，若相交则在同一位置出现了两个方向，故B错误；磁感线在磁体的周围是从磁体的N极出发回到S极，在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发，回到N极，所以磁感线是闭合的，而电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷，不相交不闭合，故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，故D正确。[答案]CD探究三应用安培定则分析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的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱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，外部类似条形磁铁，由N极指向S极【例3】电流的磁效应揭示了电与磁的关系。下面四幅图中描述磁场方向与电流方向之间的关系，其中磁感线分布正确的是()[解析]根据安培定则可知，因电流方向向上，导线右侧磁场方向垂直向里，而左侧则是垂直向外，故A正确；同理，根据安培定则可知，因电流方向从右旋转到左，则螺线管内部磁场方向由左向右，因此左端是S极，右端是N极，故B错误；同理，根据安培定则可知，因环形电流向里，则环形导线内部磁场方向从右向左，故C错误；因电流竖直向下，依据安培定则可知，磁场方向应该是顺时针方向(从上往下看)，故D错误。[答案]A[针对训练2]如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是()A．全向里 B．全向外C．a向里，b、c向外 D．a、c向外，b向里解析：选D。线圈中的电流方向为顺时针方向，根据安培定则a、cN极向外，bN极向里，故D正确，A、B、C错误。(限时：15分钟)1．关于分子电流，下面说法中正确的是()A．分子电流假说最初是由法国学者法拉第提出的B．分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的C．分子电流是专指分子内部存在的环形电流D．分子电流假说无法解释加热“去磁”现象解析：选B。分子电流假说最初是由安培提出来的，A错误；分子电流并不是专指分子内部存在的环形电流，分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的，C错误，B正确；加热“去磁”现象可以根据分子电流假说解释，磁体受到高温时会失去磁性，是因为激烈的热运动使分子电流的取向又变得杂乱无章，D错误。2．(多选)下列说法中正确的是()A．磁场并不存在，它是人们为了研究问题方便而假想出来的B．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引C．磁体和通电导体都能产生磁场D．若小磁针始终指向南北方向，则小磁针的附近一定没有磁铁解析：选BC。磁场是一种“场”物质，它和我们常见的分子、原子组成的物质不同，它是以一种“场”的形式存在的，A错误；由磁极间相互作用的基本规律及电流的磁效应可知，B、C正确；若磁铁放在小磁针的南方或北方，小磁针仍可能始终指向南北方向，故D错误。3．下列关于电场线和磁感线的说法正确的是()A．任意两条磁感线不相交，两条电场线也不相交B．电场线和磁感线都是闭合曲线C．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线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：选A。任意两条磁感线一定不相交，电场线也不相交，否则交点处有两个方向，违反唯一性的特点，A正确；电场线是不闭合曲线，而磁感线是闭合的曲线，B错误；电场线和磁感线都是假想的曲线，并不存在，C错误；电场线越密的地方，电场强度越大，由公式F＝qE知同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布越密的地方，磁感应强度越大，同一试探电荷所受的磁场力不一定越大，还与电荷的运动方向与磁感应强度方向的夹角有关，D错误。4．(2022·贵州贵阳期末)下列关于甲、乙两图的描述或判断正确的是()A．甲图中的电场线和乙图中的磁感线都是实际存在的曲线B．甲图中的电场线和乙图中的磁感线都既不闭合也不相交C．同一试探电荷在甲图中a处受到的电场力一定比在b处的大D．乙图中，a处的磁场比b处的磁场强，因为b处无磁场解析：选C。题图甲中的电场线和题图乙中的磁感线都是不存在的曲线，A错误；题图乙中的磁感线是闭合曲线，B错误；题图甲中，a点的电场线比b点密，电场强度比b点大，同一试探电荷在题图甲中a处受到的电场力一定比在b处的大，C正确；磁感线的疏密表示磁场的强弱，在没有画磁感线的地方，并不表示没有磁场，D错误。5．(2022·陕西咸阳期末)安培曾经提出分子环形电流的假说来解释为什么磁体具有磁性，他认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体(如图甲所示)。以下说法正确的