第1节　磁场　磁感线-物理人教版必修第三册

第1节磁场磁感线学习目标1.了解磁现象，知道磁场是客观存在的物质。了解电和磁的联系，了解电流磁效应的发现过程。2.知道磁场的基本特性，知道如何用磁感线描述磁场，了解几种常见磁场的磁感线分布。3.会用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围的磁场方向。4.了解安培分子电流假说。知识点一电和磁的联系磁场1.磁极之间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。2.奥斯特实验：把导线放置在小磁针的上方，通电时磁针发生了转动。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，首次揭示了电与磁的联系。3.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，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的客观存在的物质。1.对磁场性质的理解基本性质对放入其中的磁体或电流产生力的作用客观性磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质特殊性磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，它是以一种场的形式存在的方向性自由小磁针静止时，N极的指向即为该处的磁场方向，或小磁针N极的受力方向即为该处磁场方向2.电场与磁场的比较比较项目电场磁场不同点产生电荷磁体、电流、运动电荷基本性质对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的磁体、电流、运动电荷有磁场力的作用相同点磁场和电场都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，具有能量例1(多选)如图所示，关于磁体、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，电流对小磁针的力的作用是通过小磁针的磁场发生的B.乙图中，磁体对通电导体的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答案BC解析题图甲中，电流对小磁针的力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中，磁体对通电导体的力的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的。综上所述，选项B、C正确。训练1关于磁场，下列说法正确的是()A.磁极与磁极之间是直接发生作用的B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质C.磁场是客观存在的一种特殊物质D.磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无答案C解析磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫作磁场。磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流能产生力的作用，它的存在是不以人的主观思想而改变的，是一种客观存在的物质，C正确。知识点二磁感线1.磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场的方向。2.磁感线(1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。(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场的方向。【思考】电场线起始于正电荷(或无限远)，终止于负电荷(或无限远)。观察下图磁感线是否起始于N极，终止于S极呢？提示不是，磁感线由N极出来，并从S极进入是闭合曲线。1.磁感线的特点(1)磁感线上任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)磁体外部的磁感线从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。2.磁感线和电场线的比较比较对象磁感线静电场的电场线相同点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、不中断不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，不闭合的曲线例2(多选)关于电场和磁场、电场线和磁感线，下列说法正确的是()A.电场和磁场都是假想的，不是客观存在的物质B.在电场中的电荷一定受到电场力的作用C.电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的客观存在的曲线D.磁场中任何两条磁感线都不相交答案BD解析电场和磁场都是客观存在的，电场线和磁感线才是为了形象描述场而假想的曲线，故A、C错误；在电场中的电荷一定受到电场力的作用，故B正确；磁感线是闭合曲线，磁场中任何两条磁感线都不相交，故D正确。训练2某磁场的磁感线如图所示，则下列说法中正确的是()A.过M点的磁感线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点的磁场方向相同答案C解析过M点的磁感线的切线方向和该点的磁场方向相同，选项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，选项B错误，C正确；过磁场中某点的磁感线的切线方向是该点磁场的方向，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，选项D错误。知识点三安培定则1.直线电流的磁场安培定则：如图甲所示，用右手握住导线，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。直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示。2.环形电流的磁场安培定则：如图甲所示，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场的方向。3.通电螺线管的磁场安培定则：如图所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。【思考】(1)如图所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，判断小磁针N极的指向。(2)为什么无论把磁棒折成多小的一段，它总有两个磁极？提示(1)a的N极指向左，b与c的N极指向右。(2)每个环形分子电流的两个侧面必定同时出现，一面相当于N极，另一面相当于S极。1.常见的三种电流磁感线分布安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流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2.安培分子电流假说(1)法国学者安培提出：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(如图所示)。(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。角度1安培定则例3下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是()答案C解析根据同名磁极相互排斥可知，选项A错误；应用安培定则可知环形电流中心轴线上的磁场方向由右向左，小磁针N极受到的磁场力方向向左，选项B错误；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场方向向右，内部小磁针N极受到的磁场力方向向右，选项C正确；根据安培定则可知通电直导线右边磁场方向垂直纸面向里，小磁针N极受到的磁场力方向垂直纸面向里，选项D错误。角度2安培分子电流假说例4(多选)下列说法正确的是()A.奥斯特提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生B.安培提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生C.根据“分子电流”假说，磁体受到强烈震动时磁性会减弱D.根据“分子电流”假说，磁体在高温条件下磁性会减弱答案BCD解析“分子电流”假说是由安培提出来的，故A错误；根据安培的“分子电流”假说可知，永磁体及通电导线的磁性是由内部运动电荷产生的磁场叠加而成的，故B正确；磁体在高温和强烈震动下分子电流的取向会变得杂乱，从而使磁性减弱，故C、D正确。训练3如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是()A.＋x方向B.－x方向C.＋y方向D.－y方向答案A解析据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向。故A正确。随堂对点自测1.(对磁场的认识)下列关于磁场的说法正确的是()A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C.磁极与磁极间是直接发生作用的D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流之间发生作用时才产生答案A解析电场和磁场都是一种物质，它和我们常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在的，而是以“场”的形式客观存在的，故A正确，B错误；磁极与磁极之间的相互作用，是通过磁场发生的，C错误；磁场是磁体或电流周围存在的一种特殊物质，即使磁极与磁极、磁极与电流之间没有发生相互作用，磁场仍然存在，D错误。2.(对磁感线的认识)关于磁感线与电场线的描述，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；磁感线是描述磁场强弱和方向的曲线，当磁感线是曲线时，小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不一定与其重合，故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，故D错误。3.(安培定则的理解与应用)通电螺线管附近放置四个小磁针，如图所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)()A.a B.bC.c D.d答案B解析由安培定则判断出螺线管的左侧相当于条形磁体的N极，右侧相当于S极，故在小磁针a、c、d处磁场方向水平向左，小磁针b处磁场方向水平向右，小磁针静止时N极应指向磁感线方向，只有小磁针b指向正确，选项B正确。对点题组练题组一磁场和磁感线1.下列说法正确的是()A.只有磁体周围才有磁场B.电荷的周围除有电场之外还有磁场C.电流产生磁场说明电和磁是相互联系的D.磁体周围的磁场与电流周围的磁场是性质不同的磁场答案C解析磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确。2.下列关于磁感线的说法正确的是()A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向B.磁感线总是从磁体的N极发出，到S极终止C.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线D.沿磁感线的方向磁场逐渐减弱答案A解析磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，磁感线可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；在磁体外部，磁感线从磁体的N极发出，从磁体的S极进入，在磁体内部磁感线由S极回到N极，构成闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误。3.如图是条形磁体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()A.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点的磁场比b点强D.a点的磁场比b点弱答案C解析磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点磁场比b点强，故C正确，D错误。题组二安培定则4.如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是()答案D解析题图A中电流方向向上，由安培定则可知磁场方向为逆时针(从上向下看)，故A错误；题图B中电流方向向下，由安培定则可知磁场方向为顺时针(从上向下看)，B错误；题图C、D中电流为环形电流，由安培定则可知，内部磁场方向应向右，故C错误，D正确。5.如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧，闭合开关后，不计其他磁场的影响，小磁针静止时的指向是()A.N极指向螺线管 B.S极指向螺线管C.N极垂直于纸面向里 D.S极垂直于纸面向里答案A解析根据安培定则可以判断通电螺线管左侧为S极，右侧为N极，因此左侧小磁针静止时N极指向右侧，故B、C、D错误，A正确。6.(多选)导线中分别通入图示方向的电流，小磁针静止时N极垂直纸面向里的是()答案AB解析A图中，通电直导线中的电流从左向右，根据右手螺旋定则，电流在小磁针所处的位置产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时N极垂直纸面向里，故A正确；B图中，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针方向(从上向下看)，所以小磁针静止时N极垂直纸面向里，故B正确；C图中，根据环形导线的电流方向，由右手螺旋定则可知，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N极垂直纸面向外，故C错误；D图中，根据右手螺旋定则，结合电流的方向，可知通电螺线管的内部磁场方向由右向左，所以小磁针静止时N极指向左，故D错误。7.为了判断一个未知正负极的蓄电池的极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图所示。用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是()A.蓄电池M端为正极B.蓄电池N端为正极C.螺线管P端为S极D.螺线管内部磁场方向由P指向Q答案B解析小磁针的N极向螺线管偏转说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管P端为N极，Q端为S极，选项C错误；在螺线管的内部，磁场方向由S极指向N极，所以螺线管内部磁场方向由Q指向P，选项D错误；根据安培定则可知，在蓄电池外部电流从N流向M，蓄电池N端为正极，选项A错误，B