一、指南針與遠洋航海二電流的磁場

一、指南針與遠洋航海第二章磁場在茫茫的大海上，遠航的船只怎樣掌握航向，順利抵達目的地？鄭和下西洋鄭和下西洋時用什么方法來指引航向？歐洲人的遠洋探險環(huán)球航行使大地球形的猜想得到了實踐的檢驗，使人類確立了新的地球觀。所有這些遠洋航行的成功，離不開磁學(xué)知識的最初應(yīng)用——指南針。磁場在初中時我們已經(jīng)知道，磁極之間的力，是通過一種場——磁場來傳遞的。磁體在空間產(chǎn)生磁場，磁場使磁體間不必接觸便能相互作用。磁場具有方向性，物理學(xué)規(guī)定：在磁場中的某一點，小磁針北極受力的方向，也就是小磁針靜止時北極所指的方向，就是那一點的磁場方向。我們可以用磁感線來形象地描述各點的磁場方向，所謂磁感線，就是在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點的切線方向都與該點的磁場方向一致。條形磁體和蹄形磁體的磁感線具有什么共同特點？地理兩極與地磁兩極不重合在地球磁場中，其N極在地理的南極附近，其S極在地理的北極附近。在南半球，磁感線向上傾斜，在北半球，磁感線向下傾斜，在赤道上方，磁感線的方向水平向北。所以地球這個大磁體的磁感線是由地理南極（即地磁北極）發(fā)出，進入地理北極（即地磁南極）。地球的地理兩極與地磁兩極不重合，因此，磁針并非準確地指南或指北，其間有一個交角，這就是地磁偏角，簡稱磁偏角。二、電流的磁場第二章磁場自然界中只存在南北兩種磁極，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，這和電現(xiàn)象中同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的情況非常類似。那么，電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間是否有某種聯(lián)系？1.電流的磁效應(yīng)一些電和磁相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象：1731年，一名英國商人發(fā)現(xiàn)，雷電過后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電可使縫衣針磁化。思考：如何電生磁？我們知道，靜止的電荷只能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生磁場。那么，運動的電荷，也就是電流，能不能產(chǎn)生磁場？奧斯特夢圓電生磁1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)：把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方，給導(dǎo)線通電時，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。奧斯特夢圓電生磁奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的故事具體見p31“科學(xué)足跡”。法國的巴斯德

說得好：“在觀察的領(lǐng)域中，機遇只偏愛那種有準備的頭腦?！?.電流磁場的方向奧斯特的發(fā)現(xiàn)極大地震動了科學(xué)界，人們不僅重復(fù)奧斯特的實驗，還提出了新的問題：當(dāng)把小磁針放在電流的磁場中時，小磁針的偏轉(zhuǎn)是否有一定規(guī)律？偏轉(zhuǎn)方向與電流方向有什么關(guān)系？以安培為代表的法國科學(xué)家很快取得了研究成果。觀察直線電流磁感線的形狀直線電流磁場的磁感線，是圍繞導(dǎo)線的一些同心圓直線電流安培定則如果用小磁針來判定磁場的方向，可以得到下述的安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致，那么，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。安培定則是從實驗中概括出來的。觀察環(huán)形電流磁感線的形狀環(huán)形電流的磁場磁感線分布安培定則由多個環(huán)形導(dǎo)線組成的螺線管，通電時產(chǎn)生的磁場如下圖所示：磁感線從螺線管的一端出來，進入另一端，形成閉合的曲線。通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：

右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。在同一幅磁感線的示意圖中，磁感線密的位置，磁場比較強。這一點跟用電場線描述電場相似。根據(jù)通電螺線管外部磁感線的分布做出判斷：什么位置的磁場最強？1.直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線具有什么特點？為閉合曲線3.條形磁鐵與通電螺線管的磁感線有何相似之處？磁感線都是閉合的，在外部從北極到南極，在內(nèi)部從南極到北極。2.磁感線與電場線有什么不同？電場線始于正電荷終于負電荷，磁感線是閉合的。環(huán)形導(dǎo)線可以看做只有一匝的螺線管。通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵十分相似。如果把它看做一個條形磁體，則用安培定則判定