人教版高中物理必修第三冊第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步13-1磁場磁感線課件

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步學(xué)習(xí)目標1.能列舉磁現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用.了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響.關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展.2.通過演示實驗,了解電和磁的聯(lián)系,體會奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義,知道磁場的基本性質(zhì).體會磁場是磁體或電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì),進一步強化場的概念,滲透物質(zhì)的客觀性原理.3.結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的電場線和演示實驗中常見磁場分布特點,了解用磁感線描述磁場的優(yōu)越性.知道條形磁體、蹄形磁體、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線分布情況,培養(yǎng)空間想象能力.4.通過觀察奧斯特實驗,知道電流可以產(chǎn)生磁場,學(xué)會用安培定則判斷直線電流和通電線圈周圍的磁場方向,了解安培“分子電流”假說.1磁場磁感線知識點一電和磁的聯(lián)系答案:放在桌面上的小磁針靜止時,指向南北,這是因為小磁針受地磁場的作用;當條形磁體的磁極靠近小磁針時,小磁針受條形磁體磁極的影響,指向發(fā)生變化.1.放在桌面上的小磁針靜止時,如何指向?為什么這樣指向?當條形磁體的一個磁極從側(cè)面靠近小磁針時,小磁針的指向是否變化?2.丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn),導(dǎo)線通電后,其下方與導(dǎo)線平行的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),如圖所示.這一現(xiàn)象說明了什么?這一發(fā)現(xiàn)有什么重要意義?答案:這一現(xiàn)象說明導(dǎo)體通電后,在周圍產(chǎn)生了磁場,磁場使小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),這就是電流的磁效應(yīng).這一發(fā)現(xiàn)首次揭示了電與磁的聯(lián)系,開創(chuàng)了電與磁研究的新紀元.知識點二磁場1.如圖所示,磁極之間的通電導(dǎo)體會運動,平行導(dǎo)線通電后會彎曲,這些現(xiàn)象說明了什么?這種作用是如何發(fā)生的?答案:這些現(xiàn)象說明磁極與電流之間,電流與電流之間都有力的作用;這種作用是通過磁場發(fā)生的.2.磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間,以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用,是通過

發(fā)生的.3.磁場看不見,摸不著,但它與電場類似,是不依賴于我們的感覺而客觀存在的

.磁場物質(zhì)知識點三磁感線1.如圖所示,觀察條形磁體周圍小磁針N極(灰色)指向特點,這說明什么?答案:物理學(xué)中把小磁針靜止時N極所指的方向規(guī)定為該點磁場的方向.在條形磁體的磁場中,各處小磁針N極指向不同,說明條形磁體產(chǎn)生的磁場中各處的磁場方向不同.2.實驗中常用鐵屑的分布來反映磁場的分布.沿磁場中的細鐵屑畫出一些曲線,使曲線上每一點的

都跟這點

.一致,這樣的曲線就叫作磁感線.條形磁體和通電直導(dǎo)線周圍細鐵屑的分布情況如圖所示.磁感線較密的地方磁場

.切線方向磁場的方向較強知識點四

安培定則1.直線電流的磁場:如圖甲所示,用右手握住導(dǎo)線,讓伸直的拇指所指的方向與

方向一致,

所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向.2.環(huán)形(或螺線管)電流的磁場:如圖乙所示,讓

與環(huán)形(或螺線管)電流的方向一致,

所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線(或螺線管)軸線上磁場的方向.電流彎曲的四指右手彎曲的四指伸直的拇指甲乙小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯誤的打“×”).1.磁場是看不見、摸不著的一種物質(zhì),是客觀存在的.(

)2.磁感線既可以表示磁場的強弱,也可以表示磁場的方向.(

)3.丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng). (

)4.地球是一個大磁體,地球上存在的磁場叫地磁場.地球的地理兩極與地磁兩極重合. (

)5.磁場對處在其中的磁極(或電流)有力的作用. (

)6.磁感線可以用細鐵屑來反映,因而是真實存在的.(

)√√√×√×探究一電和磁的聯(lián)系磁場問題情境奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗裝置原理圖如圖所示.1.閉合開關(guān)前,小磁針靜止時N極指向哪個方向?為什么?答案:閉合開關(guān)前,小磁針靜止時N極指向北方,這是因為小磁針受地磁場的影響.3.分析歸納磁場的基本性質(zhì).答案:磁場對處于其中的磁體、通電導(dǎo)體有力的作用;磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的.2.閉合開關(guān)后,小磁針受電流產(chǎn)生的磁場的影響發(fā)生轉(zhuǎn)動,直導(dǎo)線如何放置實驗效果比較明顯?答案:直導(dǎo)線沿南北方向水平放置.過程建構(gòu)1.關(guān)于奧斯特實驗注意以下兩點:(1)實驗時,直導(dǎo)線要南北方向水平放置,小磁針放在導(dǎo)線的正下方或正上方,以保證電流產(chǎn)生的磁場的方向與地磁場方向不同.(2)由于地磁場使小磁針指向南北方向,直導(dǎo)線通電后小磁針改變指向說明通電直導(dǎo)線周圍存在磁場,這就是電流的磁效應(yīng).2.地磁場的特點:地磁場的方向并不是正南正北方向,即地磁兩極與地理兩極并不重合.地磁南極在地理北極附近,地磁北極在地理南極附近.【典例1】下列說法正確的是 (

)A.磁體與磁體間的相互作用是通過磁場發(fā)生的B.通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的C.磁體與通電導(dǎo)體間的相互作用是通過電場與磁場共同產(chǎn)生的D.磁場和電場是同一種物質(zhì)解析:磁體與磁體間、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間、磁體與通電導(dǎo)體間的相互作用都是通過磁場產(chǎn)生的.磁場是一種特殊物質(zhì),它的基本特點是對放入其中的磁體、通電導(dǎo)體有力的作用;而電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì),其基本性質(zhì)是對放入電場中的電荷有靜電力的作用.因此,磁場和電場是兩種不同的物質(zhì).選項A正確.答案:A探究二磁感線問題情境實驗中我們常用鐵屑的分布來反映磁場的分布.如圖所示,在條形磁體上方放置一塊玻璃板,在玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑,輕敲玻璃板,細鐵屑就會有規(guī)則地排列起來.1.為什么鐵屑會有規(guī)則地排列起來?試根據(jù)鐵屑的分布畫出條形磁體周圍磁感線的分布圖.答案:細鐵屑被磁場磁化變成一個個“小磁針”,“小磁針”受到磁場的作用按照磁場方向排列.條形磁體周圍磁感線的分布圖如圖所示.2.磁感線是閉合曲線嗎?靜電場的電場線呢?答案:在磁體的外部,磁感線從N極指向S極,在磁體的內(nèi)部,磁感線由S極指向N極,磁感線是閉合的曲線.靜電場的電場線始于正電荷(或無窮遠),止于無窮遠(或負電荷),不是閉合曲線.3.根據(jù)條形磁體周圍磁感線的分布圖,如何判斷磁場中某點的磁場方向?如何比較兩點的磁場的強弱?答案:磁場中某點磁場的方向為磁感線在該點的切線方向.磁感線越密集的地方,磁場越強;磁感線越稀疏的地方,磁場越弱.4.磁感線能相交嗎?為什么?在現(xiàn)實中存在磁感線嗎?答案:磁感線不能相交.因為磁場中某一點有唯一確定的磁場方向,所以兩條磁感線不能相交.磁感線是為了形象地描述磁場而人為假想的曲線,為形象、直觀、方便地研究磁場提供了依據(jù).過程建構(gòu)磁感線和靜電場的電場線的比較.比較項磁感線靜電場的電場線方向線上各點的切線方向就是該點的磁場方向線上各點的切線方向就是該點的電場方向疏密表示磁場強弱表示電場強弱特點在空間不相交、不相切、不中斷除電荷處外,在空間不相交、不相切、不中斷是否閉合在磁體外部N→S,在內(nèi)部S→N,閉合曲線始于正電荷(或無窮遠),止于無窮遠(或負電荷),不閉合曲線【典例2】(多選)關(guān)于磁感線,下列說法正確的是 (

)A.磁感線上各點的切線方向就是各點的磁場的方向B.磁場中任意兩條磁感線均不相交C.鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線D.磁感線總是從磁體的N極指向S極解析:磁感線上各點的切線方向就是各點的磁場方向,選項A正確;磁場中某點的磁場方向是唯一的,因此兩條磁感線不可能相交,選項B正確;磁感線是為了形象描述磁場的強弱分布而引入的,不是真實存在的,而鐵屑的分布曲線只能證明用磁感線描述磁場的方法是正確的,而鐵屑排成的曲線不是磁感線,選項C錯誤;在磁體內(nèi)部,磁感線從S極指向N極,選項D錯誤.答案:AB【典例3】蹄形磁體周圍的磁感線分布如圖所示,下列說法正確的是(

)A.A處的磁場強于B處的磁場B.B處的磁場強于A處的磁場C.A處沒有磁感線,所以A處沒有磁場D.蹄形磁體的磁感線始于蹄形磁體的N極,止于蹄形磁體的S極答案:B解析:由題圖可知B處的磁感線較密,A處的磁感線較疏,B處的磁場強于A處的磁場,故選項A錯誤,選項B正確;A處有磁場存在,故選項C錯誤;磁感線是閉合曲線,沒有起點和終點,故選項D錯誤.探究三安培定則問題情境1.電流產(chǎn)生的磁場中,某處小磁針靜止時N極的指向如圖所示.甲乙丙(1)在圖中畫出電流的方向,依據(jù)是什么?答案:電流方向分別如圖所示,判斷的根據(jù)是安培定則.(2)圖甲、乙、丙分別屬于哪種磁場?磁場分布特點是什么?答案:圖甲是直線電流的磁場,磁感線是以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓.離導(dǎo)線越近的位置磁場越強,離導(dǎo)線越遠的位置磁場越弱.圖乙是環(huán)形電流的磁場,類似于條形磁體的磁場.因為磁感線是閉合曲線,環(huán)內(nèi)磁感線條數(shù)與環(huán)外磁感線條數(shù)相等,所以環(huán)內(nèi)磁場強,環(huán)外磁場弱.圖丙是通電螺線管的磁場,通電螺線管外部的磁場跟條形磁體的磁場分布情況相同,兩端分別為N極和S極,管內(nèi)磁場方向由S極指向N極.2.磁場作用力演示儀中的線圈如圖所示,在線圈中心處掛上一個可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針,使其與線圈在同一平面內(nèi)靜止.當線圈中通以如圖所示方向的電流時,小磁針的N極向哪個方向偏轉(zhuǎn)?如果把電流反向呢?答案:根據(jù)安培定則知線圈中通以圖示方向的電流時,線圈內(nèi)部磁場方向垂直紙面向內(nèi),所以小磁針的N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn);如果電流反向,小磁針的N極向紙面外偏轉(zhuǎn).3.分析用安培定則判斷直線電流、通電螺線管、環(huán)形電流的磁場的方向時,有什么不同.答案:在判定直線電流的磁場的方向時,拇指指“原因”——電流方向,四指指“結(jié)果”——磁感線繞向.在判定環(huán)形電流或通電螺線管的磁場方向時,四指指“原因”——電流方向,拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向或螺線管內(nèi)部軸線的磁感線方向.過程建構(gòu)安培“分子電流”假說.(1)通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場十分相似.安培由此受到啟發(fā),提出了“分子電流”假說.(2)“分子電流”假說:在物質(zhì)內(nèi)部,存在著一種環(huán)形電流——分子電流,分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體,它的兩側(cè)相當于兩個磁極.(3)用“分子電流”假說解釋磁現(xiàn)象.①磁化現(xiàn)象:一根鐵棒未被磁化時,內(nèi)部分子電流的取向是雜亂無章的,它們的磁場互相抵消,對外不顯磁性.當鐵棒受到外界磁場的作用時,各分子電流取向變得大致相同,鐵棒被磁化,兩端對外界顯示出較強的磁性,形成磁極.②磁體的消磁:磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性,這是因為激烈的熱運動或震動使分子電流的取向又變得雜亂無章了.【典例4】(多選)如圖所示,一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過小磁針上方時,小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),則這束帶電粒子可能是 (

)A.向右飛行的正離子束B.向左飛行的正離子束C.向右飛行的負離子束D.向左飛行的負離子束解析:本題考查運用安培定則判斷運動電荷(等效電流)的磁場.小磁針靜止時N極的指向是小磁針所在處的磁場方向,題中小磁針S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),說明離子束下方的磁場方向由紙內(nèi)指向紙外,由安培定則可判定,由帶電粒子束的定向運動所產(chǎn)生的電流方向為由右向左,若為正離子,則其自右向左運動,選項B正確;若為負離子,則其自左向右運動,選項C正確.答案:

BC等效電流法帶電粒子的定向運動可以看作“等效電流”,其方向與正電荷定向移動的方向相同,與負電荷定向移動的方向相反.“等效電流”的磁場也可以應(yīng)用安培定則來判定.【典例5】開關(guān)閉合前三個小磁針的方向如圖所示,確定開關(guān)閉合時三個小磁針的轉(zhuǎn)向及最后的指向.解析:電路穩(wěn)定后,根據(jù)安培定則可以判斷螺線管左端為S極,右端為N極,螺線管內(nèi)部的磁場方向從S極指向N極,