高二物理物理：3.1、2 我们周围的磁现象 认识磁场 课件（粤教选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第一节我们周围的磁现象第二节认识磁场 课标定位学习目标 1 了解我国古代在磁方面的研究成果及对人类文明的影响 2 知道地磁场和软磁性材料 硬磁性材料 3 知道磁场的基本特点是对电流有力的作用 4 学会安培定则和磁感线的应用 重点难点 1 地磁场中磁感线的分布 2 安培定则和磁感线的应用 一 我们周围的磁现象1 无处不在的磁指南针是我国古代的四大发明之一 现代生活要用到磁 更离不开磁 生物也有磁现象 人体心脏的生物电流产生微弱的心磁 因而 已经成为发现某些心脏疾病的重要手段 关于信鸽认家的现象 有一种解释说 信鸽是通过地球的 来导航的 心磁图 磁场 2 地磁场 1 地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫 2 地磁场能够使指南针在 时沿地球的南北方向取向 地球磁体的N极 北极 位于地理 附近 地球磁体的S极 南极 位于地理 附近 但地磁极与地理极并不重合 3 磁性材料 1 磁性材料 像铁那样磁化后磁性很强的物质叫做 所谓磁性材料通常就是指这一类物质 地磁场 静止 南极 北极 铁磁性物质 磁性材料分为 与 按化学成分分为两大类 和 磁性材料 磁化后容易去磁的物质 磁性材料 磁化后不容易去磁的物质 2 应用 软磁性材料 适用于 的场合 常用来制造半导体收音机的天线磁棒 录音机和录像机的磁头 变压器 电动机 发电机 电磁铁等 硬磁性材料 适用于制成 可用于扬声器 话筒等 并广泛用作磁记录材料 可用于录音机磁带 银行卡 计算机硬盘等 硬磁性材料 软磁性材料 金属磁性材料 铁氧体 软 硬 需要反复磁化 永磁铁 思考感悟1 各种磁卡为我们的生活提供了极大的方便 在保存时磁卡能不能与手机 磁铁等磁性物质放在一起 为什么 提示 不能 磁卡上的磁性信息与手机等放在一起时 容易被磁化 造成信息丢失 1 磁场初探 1 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 磁场对放入其中的磁体 的作用 2 奥斯特发现了电流磁效应 即电流能够产生 物理学家 经过反复研究发现 磁场对 可以产生作用力 2 磁场有方向吗磁场是有方向性的 物理学规定 在磁场中的任一点 小磁针 受力的方向 亦即小磁针静止时 所指的方向 就是该点的磁场方向 有力 磁场 安培 电流 北极 北极 3 图示磁场 1 我们可以用磁感线来描述磁场 所谓磁感线就是在磁场中 在这些曲线上 每一点磁场方向都与该点的 一致 2 直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用 来判定 用 握住导线 让伸直的大拇指指向 方向 弯曲的四指所指的是 的环绕方向 3 环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系 也可以用 来判定 即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 画出的一些有方向的曲线 切线方向 安培定则 右手 电流 磁感线 安培定则 4 通电螺线管的电流方向跟它的磁感线之间的关系 仍可用 来判定 右手握住螺线管 让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致 拇指所指的方向就是螺线管 磁感线的方向 或拇指指向螺线管的N极 4 安培分子电流假说任何物质的分子中都存在环形电流 分子电流 分子电流使每个物质分子都成为一个微小的 安培定则 内部 磁体 思考感悟2 磁化后的铁屑在磁力的作用下所呈现出来的形状是磁感线吗 提示 不是 磁感线是人们描述磁场分布 强弱等引入的假想的曲线 它实际是不存在的 物理学家用电场线和磁感线来分析电磁场的问题 既形象又方便 但是 用细铁屑显示的并不是磁感线 它只是形象地说明了磁感线或磁场的分布情况 一 对地磁场的理解1 地磁场特点 地磁场的方向并不是正南正北方向的 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 地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角 2 虽然地磁两极与地理两极并不重合 但它们的位置相对来说差别不是很大 因此 我们一般认为 1 地理南极正上方磁场方向竖直向上 地理北极正上方磁场方向竖直向下 核心要点突破 2 在赤道正上方 地磁场方向水平向北 3 在南半球 地磁场方向指向北上方 在北半球 地磁场方向指向北下方 特别提醒 由于地球上不同位置地磁场的方向不同 因此当涉及到有关导体相对地磁场问题时 应该首先明确所处的位置 然后根据该位置地磁场的方向来求解与地磁场相关的问题 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 单选 关于地磁场 下列叙述正确的是 A 地球的地磁两极和地理两极重合B 我们用指南针确定方向 指南针指南的一极是指南针的北极C 地磁的北极与地理的南极重合D 地磁的北极在地理南极附近解析 选D 地球是一个大磁体 其磁北极 N极 在地理南极附近 磁南极 S极 在地理北极附近 并不重合 指南针指南的一极应该是磁针的南极 S极 选项D正确 二 对磁场的理解1 磁场的基本特性 对处在它里面的磁极或电流有力的作用 磁极之间 磁极与电流之间 电流与电流之间 都是通过磁场发生力的相互作用 2 磁场的客观性 磁场虽然不是由分子 原子组成的 但它能够对放入其中的磁极 电流产生力的作用 它是客观存在的 虽然我们看不见它 但可以通过很多磁现象感知它的存在 因此它与前面学过的电场一样 也是一种物质 3 运动电荷的磁场 电流是由于电荷做定向移动形成的 因此运动电荷周围不但有电场 同时也产生磁场 4 磁体与磁体间有力的作用 磁体与可被磁化的非磁体也有磁力的作用 但一定是吸引力 因此 若两物体间磁力是吸引力 则其中必有一个具有磁性 若两物体间是排斥力 则两物体必都具有磁性 特别提醒 磁场与电场都具有物质性 两者有很多相似之处 学习时可加以类比理解 识记 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 单选 以下说法中正确的是 A 磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B 电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C 磁极与电流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 选A 由磁场的基本性质可知 磁体与磁体之间 磁体与电流之间 电流与电流之间都是通过磁场相互作用的 故A正确 B C错误 磁场与电场的基本性质不同 产生的原因不同 因此不是同一种物质 故D错误 三 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 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 磁感线闭合而不相交 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 磁感线和电场线的区别 特别提醒 磁感线与电场线类似 没有画磁感线的地方 并不表示那里没有磁场存在 磁感线在空间不能相交 若有两条磁感线相交 根据磁感线定义 在交点处磁场就有两个方向 这与事实不符 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 单选 2011年佛山高二检测 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 磁感线是从磁铁的N极指向S极的 解析 选C 电场线与磁感线分别是为了形象描述电场 磁场而引入的假想线 实际不存在 A错 两种场线的切线方向均表示相应的场方向 两种场线都不会相交 B错 电场线起始于正电荷 终止于负电荷 而磁感线在磁体外部由N极指向S极 在磁体内部由S极指向N极 组成闭合曲线 C对 D错 四 几种常见磁场磁感线的分布1 如图3 1 1所示为条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线 1 条形磁铁 磁极处磁场最强 2 蹄形磁铁 蹄口内磁感线平行 图3 1 1 2 如图3 1 2所示为直线电流形成的磁场的磁感线 其形态为围绕直线的一族同心圆 离导线越近 磁场越强 图3 1 2 说明 图中的 号表示磁场方向垂直进入纸面 号表示磁场方向垂直离开纸面 3 如图3 1 3所示为环形电流形成磁场的磁感线 环内的磁场比环外的磁场强 图3 1 3 4 通电螺线管的磁场 两端分别是N极和S极 管内磁感线方向由S极指向N极 管外磁感线由N极指向S极 画法如图3 1 4所示 图3 1 4 特别提醒 直线电流的磁场 环形电流的磁场 通电螺线管的磁场都可以通过安培定则判断 若知道了电流的磁场方向 也可以反过来判断电流的方向 若是自由电荷做定向移动时形成 等效电流 也可以用来判断 等效电流 的磁场 即时应用 即时突破 小试牛刀 4 在蹄形铁芯上绕有线圈 如图3 1 5所示 根据小磁针的指向 画出线圈的绕线方向 图3 1 5 解析 由静止的小磁针指向可判定磁感线的方向 由安培定则可判定线圈的绕线方向 答案 线圈的绕线方向如图所示 单选 铁棒A能吸引小磁针 铁棒B能排斥小磁针 若将磁铁棒A靠近铁棒B时 下列说法中正确的是 A A B一定相互吸引B A B一定相互排斥C A B间可能无磁场力作用D A B可能相互吸引 也可能相互排斥 课堂互动讲练 精讲精析 小磁针本身具有磁性 能够吸引没有磁性的铁棒 故铁棒A可能有磁性 也可能没有磁性 铁棒B能排斥小磁针 说明铁棒B一定有磁性 若A无磁性 当A靠近B时 在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互吸引作用 若A有磁性 则A B两磁体都有N极和S极 当它们的同名磁极互相靠近时 互相排斥 当异名磁极互相靠近时 互相吸引 故正确答案为D 答案 D 方法总结 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 磁铁能吸引无磁性铁棒 无论磁针的哪一个磁极靠近铁棒时 都会把铁棒磁化 并且是相互吸引的 铁棒磁化后 靠近磁针某端的磁极与磁针的该端互为异名磁极 单选 在做 奥斯特实验 时下列操作中现象最明显的是 A 沿电流方向放置磁针 使磁针在导线的延长线上B 沿电流方向放置磁针 使磁针在导线的正下方C 电流沿南北方向放置在磁针的正上方D 电流沿东西方向放置在磁针的正上方 精讲精析 考虑地磁场的作用 放置通电导线一定要南北方向 开始时和磁针平行 把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方 通电时磁针发生明显的偏转 是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向 答案 C 方法总结 注意奥斯特实验的细节问题 导线东西放置或将磁针放在导线的延长线上都不一定能观察到磁针的偏转 如图3 1 6表示一个通电螺线管的纵截面 ABCDE在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向 当螺线管通入如图所示的电流时 5个小磁针将怎样转动 图3 1 6 思路点拨 判断小磁针静止时N极指向时 应根据磁感线方向判断 最好不用 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 这一结论 因为 该结论只适用于磁体外部 在磁体内部结论恰恰相反 自主解答 由安培定则画出螺线管内外磁感线 由小磁针静止时N极指向为磁感线切线方向 可判断小磁针静止时的指向 答案 A C两处小磁针N极向右转 B D E处小磁针N极向左转 最后如图3 1 7所示 变式训练如图3 1 8所示 甲 乙是直线电流的磁场 丙 丁是环形电流的磁场 戊 己是螺线管电流的磁场 试在各图中补画出电流方向或磁感线方向 图3 1 8 解析 根据安培定则 可以确定甲中电流方向垂直纸面向里 乙中电流的方向从下向上 丙中电流方向是逆时针 丁中磁感线的方向向下 戊中磁感线的方向向左 己中磁感线的方向向右 答案 见解析 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全