13.1磁場(chǎng)磁感線（教學(xué)課件+課后練習(xí)）高二物理同步備課系列（人教版2019必修第三冊(cè)）

第1節(jié)

磁場(chǎng)

磁感線第十三章

人教版

高中物理必修三電和磁的聯(lián)系01磁場(chǎng)02磁感線03安培分子假說(shuō)05電流的磁場(chǎng)04總結(jié)提升06我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的一些著作已有關(guān)于磁石的記載和描述。東漢學(xué)者王充在《論衡》一書中描述的“司南”,被公認(rèn)為最早的磁性指南工具。指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。課堂引入12世紀(jì)初，我國(guó)已將指南針用于航海，宋俑持羅盤者就記錄了這個(gè)科技史實(shí)。目前，青島磁懸浮列車時(shí)速620km/h。

你是否感受到，凡是用到電的地方，幾乎都有磁現(xiàn)象相伴隨？你知道電和磁有怎樣的聯(lián)系嗎？課堂引入電和磁的聯(lián)系PART01人們很早就發(fā)現(xiàn)電和磁有很多相似的特征：自然界中的磁體總存在著兩個(gè)磁極，自然界中同樣存在著兩種電荷。同名磁極或同種電荷相互排斥，異名磁極或異種電荷相互吸引。這種相似性是否意味著電和磁之間有某種聯(lián)系呢？提出問(wèn)題01

直到19世紀(jì)初很多著名的科學(xué)家——如庫(kù)侖、安培、托馬斯.楊都認(rèn)為電與磁是互不相關(guān)的兩回事。庫(kù)侖安培托馬斯·楊電和磁沒啥關(guān)系物理學(xué)家的觀點(diǎn)02在18世紀(jì)和19世紀(jì)之交人們發(fā)現(xiàn)，自然界各種運(yùn)動(dòng)之間存在著相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，這種思想在哲學(xué)界和科學(xué)界逐漸形成，也影響了奧斯特。內(nèi)能→機(jī)械能機(jī)械能→內(nèi)能科學(xué)與思想的進(jìn)步03

丹麥科學(xué)家奧斯特堅(jiān)信電和磁存在某種聯(lián)系，并開始不懈的探索。由于受當(dāng)時(shí)一些錯(cuò)誤觀點(diǎn)影響，奧斯特做了很多實(shí)驗(yàn)都以失敗告終。1820年4月，在一次講課中，他偶然的把一根導(dǎo)線放在一個(gè)指南針的上方，通電時(shí)，磁針轉(zhuǎn)動(dòng)了?！状伟l(fā)現(xiàn)了電和磁的聯(lián)系。奧斯特的發(fā)現(xiàn)04奧斯特是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了電和磁有聯(lián)系的人。它的這個(gè)發(fā)現(xiàn)震動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界，推動(dòng)了電磁學(xué)的研究。

為此，安培寫道：“奧斯特先生……已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個(gè)新紀(jì)元聯(lián)系在一起了?！眾W斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：電流對(duì)磁體會(huì)產(chǎn)生力的作用，電流具有磁效應(yīng)。奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義05磁場(chǎng)PART02

奧斯特實(shí)驗(yàn)之后，安培等人又做了很多實(shí)驗(yàn)研究。他們發(fā)現(xiàn)，不僅通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力，磁體對(duì)通電導(dǎo)線也有作用力。安培的實(shí)驗(yàn)01思考：既然電流有磁效應(yīng)，那么電流和電流之間是否也存在著相互作用力呢？電流與電流之間的作用力02實(shí)驗(yàn)演示03磁體與磁體、通電導(dǎo)線對(duì)磁體、磁體對(duì)通電導(dǎo)體、任意兩條通電導(dǎo)線之間都有力的作用，這些作用力的產(chǎn)生都不需要直接接觸。F′F總結(jié)與思考04那么，這些相互作用是怎樣發(fā)生的?

正像電荷間相互作用通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生，磁體和磁體之間，磁體和通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體和通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。1.磁場(chǎng)：磁體或電流周圍周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。2.基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或電流會(huì)產(chǎn)生力的作用。3.磁場(chǎng)的方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向。磁場(chǎng)05我們?nèi)绾涡蜗蟮拿枋龃艌?chǎng)呢？磁感線PART03實(shí)驗(yàn)探究01正像在電場(chǎng)中我們用電場(chǎng)線形象地描述電場(chǎng)一樣，在磁場(chǎng)中，我們用磁感線來(lái)描述磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線。磁感線02條形磁鐵磁感線蹄形磁鐵磁感線磁感線021.磁感線是假想的曲線；2.磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉合曲線，磁體外部由N極到S極，內(nèi)部由S極到N極；4.磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱；3.磁感線不相交、不相切；5.磁感線上每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向。磁感線特點(diǎn)031.地球是一個(gè)巨大的磁體。2.地球周圍空間存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)。3.地磁場(chǎng)的三大特點(diǎn)（1）地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。（2）地磁場(chǎng)的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，與地表面并不平行。（3）在赤道平面上，到地心等距離的各點(diǎn)，地磁場(chǎng)強(qiáng)度相等，且方向水平。地球的磁場(chǎng)04磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)是什么樣的呢？電流的磁場(chǎng)PART04直線電流的磁感線是一圈圈的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。實(shí)驗(yàn)表明，改變電流的方向，各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都變成相反的方向。直線電流的磁場(chǎng)01安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。（也叫右手螺旋定則）安培安培定則02I縱截面圖橫截面圖立體圖表示磁感線垂直紙面向里

表示磁感線垂直紙面向外

表示電流垂直紙面向里

表示電流垂直紙面向外

直線電流的磁感線03環(huán)形電流的磁感線實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)形電流的磁感線動(dòng)畫模擬環(huán)形電流的磁感線04安培定則二（也叫右手螺旋定則）：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向。縱截面圖立體圖橫截面圖安培定則二通電螺線管的磁感線實(shí)驗(yàn)?zāi)M通電螺線管的磁感線動(dòng)畫模擬通電螺線管的磁感線05安培定則二（也叫右手螺旋定則）：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向。立體圖橫截面圖縱截面圖安培定則二

與天然磁體的磁場(chǎng)相比，電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱容易控制，因而在實(shí)際中有很多重要的應(yīng)用。電磁起重機(jī)電動(dòng)機(jī)電流磁場(chǎng)的應(yīng)用106磁懸浮列車電磁彈射裝置電流磁場(chǎng)的應(yīng)用206安培分子電流假說(shuō)PART051.分子電流假說(shuō)：任何物質(zhì)的分子中都存在環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)分子都成為一個(gè)微小的磁體。2.安培分子電流假說(shuō)對(duì)一些磁現(xiàn)象的解釋：未被磁化的鐵棒磁化后的鐵棒B安培分子電流假說(shuō)013.安培分子電流假說(shuō)意義(1)成功的解釋了磁化現(xiàn)象和磁體消磁現(xiàn)象；(2)安培分子電流假說(shuō)揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系；(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的.說(shuō)明：安培提出分子電流假說(shuō)時(shí)，人們還不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的說(shuō)法，所以稱為假說(shuō)。如今，“假說(shuō)”已成為真理。安培分子電流假說(shuō)意義02總結(jié)提升PART06奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)磁場(chǎng)磁感線對(duì)放入其中的磁體或電流會(huì)產(chǎn)生力安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。（也叫右手螺旋定則）安培分子電流假說(shuō)課堂小結(jié)【練習(xí)1】（多選）下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說(shuō)法，正確的是A．電場(chǎng)線和磁感線都是假想的曲線B．電場(chǎng)線和磁感線都是閉合的曲線C．電場(chǎng)線和磁感線的疏密都表示場(chǎng)的強(qiáng)弱D．電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示電場(chǎng)方向，磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示磁場(chǎng)方向【參考答案】ACD課堂練習(xí)【練習(xí)2】（2022·四川·樂(lè)山市草堂高級(jí)中學(xué)高二期中）中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進(jìn)一步研究表明，地球周圍地場(chǎng)的磁感線分布示意如圖，結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法正確的是（）A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極是重合的B．地球表面磁場(chǎng)的豎直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D．地磁場(chǎng)對(duì)地球赤道上方任意放置的通電導(dǎo)線都有力的作用【參考答案】B課堂練習(xí)【練習(xí)3】（2022·江蘇連云港·高二期中）如圖，小磁針?lè)旁诰€圈中心，且兩者處于同一平面內(nèi)。當(dāng)在線圈中通入逆時(shí)針?lè)较虻碾娏骱?，小磁針N極的指向是（

）A．向上

B．向下 C．垂直紙面向外

D．垂直紙面向里【參考答案】C課堂練習(xí)【練習(xí)4】（2022·廣西·高二學(xué)業(yè)考試）關(guān)于圖所示的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．磁場(chǎng)方向與小磁針靜止時(shí)南極指向一致B．若知道磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線圈的面積S，則可求出穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)在同一磁感線上位置不同，但它們的強(qiáng)弱相同D．磁感線不能相交【參考答案】D課堂練習(xí)【練習(xí)5】（2022·福建·莆田華僑中學(xué)高二階段練習(xí)）如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)，奧斯特用來(lái)證明電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)是（

）A．圖甲，導(dǎo)線通電后磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．圖乙，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用C．圖丙，當(dāng)電流方向相同時(shí)，導(dǎo)線相互靠近 D．圖丁，當(dāng)電流方向相反時(shí)，導(dǎo)線相互遠(yuǎn)離【參考答案】A課堂練習(xí)【練習(xí)6】如圖所示，系在細(xì)線下端的回形針被磁鐵吸引，現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過(guò)一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了。對(duì)回形針失去磁性所作的解釋正確的是（）A．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流消失了B．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流反向了C．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流排列整齊了D．回形針加熱后，內(nèi)部的磁分子電流排列無(wú)