2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第三章 第二节 认识磁场

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第二节　认识磁场
1．磁场：磁场是存在于______和__________周围的一种特
殊物质；磁体与磁体、磁体与通电导体以及通电导体与通电导
体之间的相互作用都是通过______发生的．
2．磁感线：磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一
些有________ 的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的
______方向一致；磁感线的疏密反映磁场的________，磁感线
越密的地方表示磁场______，磁感线越疏的地方，表示磁场
________．
磁体
通电导体
磁场
方向
磁场
强弱
越强
越弱
3．安培分子电流假说
(1)假说：任何物质的分子中都存在着一种环形电流——
__________ ， 分子电流使每个物质分子都成为一个微小的
________，它的两侧相当于两个______．
(2)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场一样，都是
由电荷的________产生的．
4．奥斯特实验说明了(　　)
A．磁场的存在
B．磁场具有方向性
C．通电导线周围存在磁场 D．磁体间有相互作用
解析：奥斯特实验中通过导线周围的小磁针在导线中通入
电流时发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，C 正确．
C
分子电流
磁体
磁极
运动
5．如图 3－2－1 所示，直导线与小磁针位于同一竖直平面
内．当水平导线中有电流通过时小磁针 N 极转向读者，那么通
过导线中的电流方向是(　　)
A．水平向左
B．水平向右
C．向左、向右均有可能
D．无法判断
图 3－2－1
A
知识点 1 对磁场概念及奥斯特实验的理解
1．磁体、电流的周围都存在一种特殊物质，叫______；磁
场的基本特征是对处在它里面的______或__________产生力的
作用．磁场的方向规定为小磁针 N 极________的方向，或小磁
针静止时________所指的方向．
磁场
磁体
通电导体
受力
N极
2．在探究电流磁场的实验时，观察到了这样一种现象：当
电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针指
向与无电流时一样；当电流由北向南流过水平放置的直导线，
直导线下方的小磁针会发生偏转．这是否说明电流周围产生磁
场是有条件的？
解析：电流周围产生磁场是没有条件的，但如果电流的磁
场与地磁场方向大致相同时，将观察不到小磁针的转动，故实
验时应当注意通电导线的方向．
1．磁场
(1)磁场的基本特征：对处在它里面的磁极或电流有力的作
用．磁极与磁极之间、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的．
(2)磁场的物质性：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)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
物体必都有磁性．
(4)磁场是有方向的， 规定小磁针静止时 N 极的指向或小
磁针 N 极所受磁场作用力的方向为该处磁场的方向；磁场中任
何点的磁场方向都是唯一的．
2．关于奥斯特实验
(1)此实验说明电流和磁体一样，也能在周围空间激发磁
场，这个现象称为电流的磁效应．
(2)由于地磁场的影响，实验时通电直导线要南北方向水平
放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方，以保
证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动．
【例 1】以下说法正确的是(　　)
A．磁极与磁极之间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流的相互作用是通过电场而实现的
C．磁极与电流之间的相互作用是通过电场与磁场共同产
生的
D．磁场与电场属于同一种物质
解析：磁场的最基本的性质是对放入其中的磁极或电流产
生力的作用，即磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电
流之间都是通过磁场产生的相互作用，故 A 正确，B、C 错误．
磁场和电场都是物质，但两种物质的特点不同，故 D 错误．
答案： A
【触类旁通】
1．下列说法正确的是(　　)
A．只有磁铁周围才有磁场
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与磁是相互联系的
D．磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种完全不同形式的
磁场
解析：磁铁和电流周围都产生磁场，并且性质相同，则 A、
D 两项错误；电流是由于电荷定向移动形成的，所以只有运动
电荷周围才既有电场又有磁场，静止电荷周围只有电场，则 B
项错误；电流产生磁场说明电与磁相互联系，则 C 项正确．
C
【例 2】一位同学设计实验以验证奥斯特实验的结论，以
下操作及判断正确的是(　　)
A．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方
的小磁针 N 极指向南方
B．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方
的小磁针 N 极指向北方
C．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方
的小磁针 N 极指向东方
D．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方
的小磁针 N 极指向西方
解析：受地磁场的影响，小磁针静止不动时指南北方向，
当电流由东向西流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场
与地磁场方向相反，则小磁针静止不动或轻拨一下后转动 180°
而静止，故 A、B 错；当电流由北向南流过水平放置的直导线
时，直导线下方的磁场方向由西向东，故小磁针 N 极指向东方，
C 对 D 错．
答案：C
【触类旁通】
2．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
解析：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．
C
知识点 2 磁感线
如图 3－2－2 所示为磁场中某区域的磁感线，由图得出以
下结论，请分析是否正确？
(1)A 处的磁感线较密，B 处的磁感线较疏，所以沿磁感线
的方向，磁场总是减弱的．
(2)磁感线疏密表示磁场强弱，A 处没有磁感线，所以 A 处
磁场为零．
图 3－2－2
答案：两结论均不正确．
(1)磁场的强弱只与磁感线的疏密有关，与磁感线的方向没
有关系，所以利用磁感线方向无法判定磁场强弱．
(2)磁感线是用来描述磁场的，而又不可能在存在磁场的区
域内全部画磁感线，所以 A 处没画磁感线并不代表 A 处磁场为
零．
1．定义：在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的
切线方向都跟该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线．
2．特点
(1)磁感线在磁体的外部都是从北极出来进入南极，在磁体
的内部则是由南极指向北极形成一条闭合曲线．
(2)磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．
(3)磁感线的切线方向为该点的磁场方向．
(4)磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，为形
象、直观、方便地研究磁场提供了依据．
(5)磁感线与电场线类似，在空间不能相交，若有两条磁感
线相交，据磁感线定义，在交点处就有两个方向，这与事实不
符．
【例 3】关于磁感线，下列说法中正确的是(　　)
A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B．磁感线总是从 N 极指向 S 极
C．磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一
致
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
解析：磁感线是为了形象描绘磁场而假设的一些有方向的
曲线，曲线上的每一点的切线方向表示磁场方向，曲线疏密表
示磁场的强弱，所以 C 正确，A 不正确．在磁铁外部磁感线从
N 极到 S 极，内部从 S 极到 N 极，磁感线不相交，所以 B、
D 不正确．
答案：C
【触类旁通】
3．关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是(　　)
A．放入磁场中的小磁针受力的方向就是该点的磁场方向
B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
C．磁感线不可能是闭合曲线
D．磁感线上每一点的切线方向就是放入该点的小磁针静
止时 N 极的指向
解析：磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，
即放入该点的小磁针静止时 N 极的指向或小磁针 N 极受力的方
向，选项 A 错 D 对．磁感线是假想曲线，选项 B 错．磁感线为
闭合曲线，在磁体的内部磁感线由 S 极指向 N 极，选项 C 错．
D
知识点 3 电流的磁场
1．如图 3－2－3 所示，两块软铁放在螺线管轴线上，当
螺线管通以图示电流时，两软铁之间将相互 ________( 填“吸
引”、“排斥”或“无作用力”)，A 端将感应出__________极．
图 3－2－3
吸引
S
2．判定电流磁场的右手定则
(1)对于通电直导线，右手大拇指代表______方向，四个弯
曲的手指方向代表______________方向．
(2) 对 于 环 形 电 流 和 通 电 螺 线 管 ， 右 手 大 拇 指 代 表
__________________________方向，四个弯曲的手指方向代表
________方向．
电流
磁感线的环绕
螺线管内部磁感线
电流
1．电流磁场方向的判定
直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向都可以用右
手安培定则来判定．
(1)直线电流(通电直导线)：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．如图 3－2－4 甲所示．
(2)环形电流和通电螺线管：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
是环形导线中心轴线上的磁感线
的方向或螺线管内部磁感线的方
向．如图乙、丙所示．
图 3－2－4
2．注意
(1)应用安培定则判定电流的磁场时，直线电流是判定导线
外部的磁场方向，而环形电流和通电螺线管是判定线圈轴线上
磁场的方向．
(2)利用安培定则不仅可以判定磁场的方向，也可以根据磁
场方向判定电流的方向．
3．几种常见磁场的分布
(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场，如图 3－2－5 所示．
图 3－2－5
(2)电流的磁场．
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场
安培定则
立体图
横截面图
【例 4】如图 3－2－6 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，小磁
针 N 极的指向是(　　)
A．a、b、c 均向左
B．a、b、c 均向右
C．a 向左，b 向右，c 向右
D．a 向右，b 向左，c 向右
解析：由右手定则可判断出螺线管磁场左边是 S 极，右边
是 N 极，螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似，是由 S 极到 N
极的，向右，所以放置其中的小磁针 N 极必然是指向磁场方向，
即螺线管的北极．故选项 C 正确．
答案：C
图 3－2－6
【触类旁通】
4．(双选)如图 3－2－7 所示，一束带电粒子沿水平方向的
虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针 N 极
转向读者，那么这束带电粒子可能是(　　)
A．向右飞的正离子
B．向左飞的负离子
C．向右飞的负离子
D．向左飞的正离子
图 3－2－7
解析：带电粒子沿水平方向虚线飞过小磁针上方，并与小
磁针方向平行，能使小磁针 N 极转向读者．则知电流的磁场在
小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的．依据右手安培定则可
得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离子，
则向左飞行；如果是负离子则向右飞行．
答案：CD
知识点 4 安培分子电流假说
1．根据安培分子电流假说，磁铁在高温下或受到猛烈敲击
时会失去磁性，是因为在外界机械作用下分子电流取向由
________变得________；而一根软铁棒在磁场中能被磁化，是
因为当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向由
________变得________，两端对外界显示较强的磁作用，形成
磁极，软铁棒就被磁化了．
有规则
无规则
无规则
有规则
2．如图 3－2－8 将一条形磁铁从中间切断分成两半，则左
边部分为单个磁极 S 极， 右边部分为单个磁极 N 极，对吗？
图 3－2－8
答案：不对；根据分子电流假说，各分子电流取向有规则，
切断分成两半取向不变，故两部分依然是左端是 S 极，右端是
N 极．
1．安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，
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．
2．对有关磁现象的解释
(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电
流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当
软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同，
两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了．
(2)磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运
动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁
性消失．
3．意义
(1)安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质内部电子
绕原子核高速旋转这一微观结构，所以称为假说，但现在我们
知道分子电流假说是真实存在的．
(2)分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性的
起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的，即磁铁的磁场和
电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．
【例 5】一根软铁棒被磁化是因为(　　)
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章
C．软铁棒中分子电流消失
D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同
解析：软铁棒中分子电流是一直存在的，并不因为外界的
影响而产生或消失，故 A、C 错误．根据磁化过程实质知 D 正
确．
答案：D
【触类旁通】
5．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的
分子电流假说，其原因是(　　)
A．分子电流消失
B．分子电流的取向变得大致相同
C．分子电流的取向变得杂乱
D．分子电流的强度减弱
C