人教版高中物理必修第三册第十三章电磁感应与电磁波初步13-1磁场磁感线课件

第十三章电磁感应与电磁波初步学习目标1.能列举磁现象在生产生活中的应用.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响.关注与磁相关的现代技术发展.2.通过演示实验,了解电和磁的联系,体会奥斯特发现的重要意义,知道磁场的基本性质.体会磁场是磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质,进一步强化场的概念,渗透物质的客观性原理.3.结合已经学过的电场线和演示实验中常见磁场分布特点,了解用磁感线描述磁场的优越性.知道条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线分布情况,培养空间想象能力.4.通过观察奥斯特实验,知道电流可以产生磁场,学会用安培定则判断直线电流和通电线圈周围的磁场方向,了解安培“分子电流”假说.1磁场磁感线知识点一电和磁的联系答案:放在桌面上的小磁针静止时,指向南北,这是因为小磁针受地磁场的作用;当条形磁体的磁极靠近小磁针时,小磁针受条形磁体磁极的影响,指向发生变化.1.放在桌面上的小磁针静止时,如何指向?为什么这样指向?当条形磁体的一个磁极从侧面靠近小磁针时,小磁针的指向是否变化?2.丹麦物理学家奥斯特发现,导线通电后,其下方与导线平行的小磁针会发生偏转,如图所示.这一现象说明了什么?这一发现有什么重要意义?答案:这一现象说明导体通电后,在周围产生了磁场,磁场使小磁针发生了偏转,这就是电流的磁效应.这一发现首次揭示了电与磁的联系,开创了电与磁研究的新纪元.知识点二磁场1.如图所示,磁极之间的通电导体会运动,平行导线通电后会弯曲,这些现象说明了什么?这种作用是如何发生的?答案:这些现象说明磁极与电流之间,电流与电流之间都有力的作用;这种作用是通过磁场发生的.2.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

发生的.3.磁场看不见,摸不着,但它与电场类似,是不依赖于我们的感觉而客观存在的

.磁场物质知识点三磁感线1.如图所示,观察条形磁体周围小磁针N极(灰色)指向特点,这说明什么?答案:物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向.在条形磁体的磁场中,各处小磁针N极指向不同,说明条形磁体产生的磁场中各处的磁场方向不同.2.实验中常用铁屑的分布来反映磁场的分布.沿磁场中的细铁屑画出一些曲线,使曲线上每一点的

都跟这点

.一致,这样的曲线就叫作磁感线.条形磁体和通电直导线周围细铁屑的分布情况如图所示.磁感线较密的地方磁场

.切线方向磁场的方向较强知识点四

安培定则1.直线电流的磁场:如图甲所示,用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与

方向一致,

所指的方向就是磁感线环绕的方向.2.环形(或螺线管)电流的磁场:如图乙所示,让

与环形(或螺线管)电流的方向一致,

所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向.电流弯曲的四指右手弯曲的四指伸直的拇指甲乙小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).1.磁场是看不见、摸不着的一种物质,是客观存在的.(

)2.磁感线既可以表示磁场的强弱,也可以表示磁场的方向.(

)3.丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应. (

)4.地球是一个大磁体,地球上存在的磁场叫地磁场.地球的地理两极与地磁两极重合. (

)5.磁场对处在其中的磁极(或电流)有力的作用. (

)6.磁感线可以用细铁屑来反映,因而是真实存在的.(

)√√√×√×探究一电和磁的联系磁场问题情境奥斯特发现电流磁效应的实验装置原理图如图所示.1.闭合开关前,小磁针静止时N极指向哪个方向?为什么?答案:闭合开关前,小磁针静止时N极指向北方,这是因为小磁针受地磁场的影响.3.分析归纳磁场的基本性质.答案:磁场对处于其中的磁体、通电导体有力的作用;磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的.2.闭合开关后,小磁针受电流产生的磁场的影响发生转动,直导线如何放置实验效果比较明显?答案:直导线沿南北方向水平放置.过程建构1.关于奥斯特实验注意以下两点:(1)实验时,直导线要南北方向水平放置,小磁针放在导线的正下方或正上方,以保证电流产生的磁场的方向与地磁场方向不同.(2)由于地磁场使小磁针指向南北方向,直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围存在磁场,这就是电流的磁效应.2.地磁场的特点:地磁场的方向并不是正南正北方向,即地磁两极与地理两极并不重合.地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近.【典例1】下列说法正确的是 (

)A.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的B.通电导体与通电导体间的相互作用是通过电场产生的C.磁体与通电导体间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的D.磁场和电场是同一种物质解析:磁体与磁体间、通电导体与通电导体间、磁体与通电导体间的相互作用都是通过磁场产生的.磁场是一种特殊物质,它的基本特点是对放入其中的磁体、通电导体有力的作用;而电场是电荷周围存在的一种特殊物质,其基本性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用.因此,磁场和电场是两种不同的物质.选项A正确.答案:A探究二磁感线问题情境实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布.如图所示,在条形磁体上方放置一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,轻敲玻璃板,细铁屑就会有规则地排列起来.1.为什么铁屑会有规则地排列起来?试根据铁屑的分布画出条形磁体周围磁感线的分布图.答案:细铁屑被磁场磁化变成一个个“小磁针”,“小磁针”受到磁场的作用按照磁场方向排列.条形磁体周围磁感线的分布图如图所示.2.磁感线是闭合曲线吗?静电场的电场线呢?答案:在磁体的外部,磁感线从N极指向S极,在磁体的内部,磁感线由S极指向N极,磁感线是闭合的曲线.静电场的电场线始于正电荷(或无穷远),止于无穷远(或负电荷),不是闭合曲线.3.根据条形磁体周围磁感线的分布图,如何判断磁场中某点的磁场方向?如何比较两点的磁场的强弱?答案:磁场中某点磁场的方向为磁感线在该点的切线方向.磁感线越密集的地方,磁场越强;磁感线越稀疏的地方,磁场越弱.4.磁感线能相交吗?为什么?在现实中存在磁感线吗?答案:磁感线不能相交.因为磁场中某一点有唯一确定的磁场方向,所以两条磁感线不能相交.磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线,为形象、直观、方便地研究磁场提供了依据.过程建构磁感线和静电场的电场线的比较.比较项磁感线静电场的电场线方向线上各点的切线方向就是该点的磁场方向线上各点的切线方向就是该点的电场方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不相切、不中断除电荷处外,在空间不相交、不相切、不中断是否闭合在磁体外部N→S,在内部S→N,闭合曲线始于正电荷(或无穷远),止于无穷远(或负电荷),不闭合曲线【典例2】(多选)关于磁感线,下列说法正确的是 (

)A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场的方向B.磁场中任意两条磁感线均不相交C.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线D.磁感线总是从磁体的N极指向S极解析:磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场方向,选项A正确;磁场中某点的磁场方向是唯一的,因此两条磁感线不可能相交,选项B正确;磁感线是为了形象描述磁场的强弱分布而引入的,不是真实存在的,而铁屑的分布曲线只能证明用磁感线描述磁场的方法是正确的,而铁屑排成的曲线不是磁感线,选项C错误;在磁体内部,磁感线从S极指向N极,选项D错误.答案:AB【典例3】蹄形磁体周围的磁感线分布如图所示,下列说法正确的是(

)A.A处的磁场强于B处的磁场B.B处的磁场强于A处的磁场C.A处没有磁感线,所以A处没有磁场D.蹄形磁体的磁感线始于蹄形磁体的N极,止于蹄形磁体的S极答案:B解析:由题图可知B处的磁感线较密,A处的磁感线较疏,B处的磁场强于A处的磁场,故选项A错误,选项B正确;A处有磁场存在,故选项C错误;磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,故选项D错误.探究三安培定则问题情境1.电流产生的磁场中,某处小磁针静止时N极的指向如图所示.甲乙丙(1)在图中画出电流的方向,依据是什么?答案:电流方向分别如图所示,判断的根据是安培定则.(2)图甲、乙、丙分别属于哪种磁场?磁场分布特点是什么?答案:图甲是直线电流的磁场,磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆.离导线越近的位置磁场越强,离导线越远的位置磁场越弱.图乙是环形电流的磁场,类似于条形磁体的磁场.因为磁感线是闭合曲线,环内磁感线条数与环外磁感线条数相等,所以环内磁场强,环外磁场弱.图丙是通电螺线管的磁场,通电螺线管外部的磁场跟条形磁体的磁场分布情况相同,两端分别为N极和S极,管内磁场方向由S极指向N极.2.磁场作用力演示仪中的线圈如图所示,在线圈中心处挂上一个可以自由转动的小磁针,使其与线圈在同一平面内静止.当线圈中通以如图所示方向的电流时,小磁针的N极向哪个方向偏转?如果把电流反向呢?答案:根据安培定则知线圈中通以图示方向的电流时,线圈内部磁场方向垂直纸面向内,所以小磁针的N极向纸面内偏转;如果电流反向,小磁针的N极向纸面外偏转.3.分析用安培定则判断直线电流、通电螺线管、环形电流的磁场的方向时,有什么不同.答案:在判定直线电流的磁场的方向时,拇指指“原因”——电流方向,四指指“结果”——磁感线绕向.在判定环形电流或通电螺线管的磁场方向时,四指指“原因”——电流方向,拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向或螺线管内部轴线的磁感线方向.过程建构安培“分子电流”假说.(1)通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场十分相似.安培由此受到启发,提出了“分子电流”假说.(2)“分子电流”假说:在物质内部,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.(3)用“分子电流”假说解释磁现象.①磁化现象:一根铁棒未被磁化时,内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性.当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外界显示出较强的磁性,形成磁极.②磁体的消磁:磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性,这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的取向又变得杂乱无章了.【典例4】(多选)如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方时,小磁针的S极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是 (

)A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束解析:本题考查运用安培定则判断运动电荷(等效电流)的磁场.小磁针静止时N极的指向是小磁针所在处的磁场方向,题中小磁针S极向纸内偏转,说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外,由安培定则可判定,由带电粒子束的定向运动所产生的电流方向为由右向左,若为正离子,则其自右向左运动,选项B正确;若为负离子,则其自左向右运动,选项C正确.答案:

BC等效电流法带电粒子的定向运动可以看作“等效电流”,其方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反.“等效电流”的磁场也可以应用安培定则来判定.【典例5】开关闭合前三个小磁针的方向如图所示,确定开关闭合时三个小磁针的转向及最后的指向.解析:电路稳定后,根据安培定则可以判断螺线管左端为S极,右端为N极,螺线管内部的磁场方向从S极指向N极,