2022_2023学年新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步1磁场磁感线课件新人教版必修第三册（54张PPT）

(共54张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
1．磁场　磁感线
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
目标体系构建
1．知道丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电与磁的联系。
2．知道磁场的概念，知道一切磁作用力都是通过磁场发生的。
3．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见的磁场的磁感线分布。
4．学会用安培定则判断电流的磁感线方向。
【学习目标】
【思维脉络】
课前预习反馈
1．磁极：自然界中的磁体总是存在着两个_______。
2．磁极间的相互作用：同名磁极相互_______，异名磁极相互_______。
3．电流的磁效应：1820年丹麦物理学家奥斯特通过通电导线使小磁针_______的实验发现了电流的_________，揭示了电与磁的联系。
知识点 1
电和磁的联系
磁极　
排斥　
吸引　
偏转　
磁效应　
1．磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，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．基本性质：磁场对磁极或___________有力的作用。
3．通电导线间的相互作用力特点：同向通电导线相互_______，异向通电导线相互_______。
4．磁场尽管看不见、摸不着，但它与_______类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。
知识点 2
磁场
磁场　
通电导体　
吸引　
排斥　
电场　
1．磁场方向规定：物理学中把小磁针静止时______所指的方向规定为该点磁场的方向。
2．定义：用来形象地描述磁场的一些曲线，使曲线上每一点的_______方向都跟该点磁场的方向_______。
3．特点
(1)磁感线是闭合曲线。
(2)磁感线的疏密程度表示磁场_______，磁场强的地方磁感线_______，磁场弱的地方磁感线_______。
知识点 3
磁感线
N极　
切线　
一致　
强弱　
较密　
较疏　
1．通电直导线周围磁场
用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟_______的方向一致，_____________所指的方向就是磁感线的环绕方向。(如图所示)
知识点 4
安培定则
电流　
弯曲的四指　
2．环形电流产生的磁场
让右手弯曲的四指和___________的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是_____________________的磁感线的方向。(如图所示)
环形电流　
环形导线中心轴线上　
3．通电螺线管产生的磁场
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟_______的方向一致，大拇指所指的方向就是___________________的方向。(如图所示)
电流　
螺线管内部磁感线　
预习自测
『判一判』
(1)磁场看不见，摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。
(　　)
(2)磁体与磁体之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通电导线之间的作用是通过电场发生的。 (　　)
(3)奥斯特实验说明了电流可以产生磁场。 (　　)
×　
×　
√　
(4)用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布，所以磁感线是客观存在的。 (　　)
(5)磁感线所指的方向就是磁场的方向。 (　　)
(6)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。 (　　)
(7)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场。 (　　)
×　
×　
√　
√　
『选一选』
在下图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。
解析：用安培定则来判断，分别如下图所示。
『想一想』
下图是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器。当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管。
(1)你能说出这种仪器的原理吗？
(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个
回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？
(3)如果把活动永磁体换成电磁铁，你认为是
不是更实用呢？
解析：(1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上的活动永磁铁使固铁磁化，磁化后吸引铁磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出。
(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体，而易拉罐环是铝合金材料的，不是铁磁性物质，因此不能取出；而回形针是铁磁性物体，可以用此仪器取出。
(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的金属，可通过调节电流大小使磁性增强，把它取出来。故使用电磁铁应更实用一些。
课内互动探究
如图所示，磁体间、通电导线和磁体间都可以在不接触的情况下发生作用。
对磁场的理解
情景导入
探究
一
(1)甲图中两磁铁作用时，悬挂的磁铁两种情况下转动的方向不同，这说明了磁极间的作用有何特点？
(2)乙图中当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动，表明电流和磁场存在什么关系？
提示：(1)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
(2)电流周围产生磁场。
1．磁场的性质
要点提炼
基本性质 对放入其中的磁体或电流产生磁力作用
客观性质 磁场虽然不是由分子、原子组成，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质
特殊性质 磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而是以一种场的形式存在
磁场的 方向性 磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。
2．电流的磁效应
(1)电现象与磁现象的联系：
①磁体总存在着两个磁极，自然界中存在两种电荷。
②同种电荷相互排斥，同名磁极相互排斥；异种电荷相互吸引，异名磁极相互吸引。
(2)奥斯特的实验：
①实验装置如图所示。
②实验现象：当给导线通电时，与导线平行放置
的小磁针发生转动。
③注意事项：为了排除地磁场的影响，使实验现象明显，导线应沿南北方向水平放置在小磁针的正上方。
④实验结论：电流具有磁效应，即电流可以产生磁场。
⑤实验意义：电流磁效应的发现，首次揭示了电与磁之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。
自然界有两种基本的物质形态：实物和场。
(1)实物即具体的、有形的物质形态，由物质粒子组成。
(2)场是物质的另一种存在形态，和实物一样也是一种客观存在物，具有质量、能量、动量等物质的基本属性。
特别提醒
下列关于磁场的说法正确的是 (　　)
A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的
B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用
C．把磁体放在真空中，磁场就消失了
D．当磁体周围撒上细铁屑时才能形成磁场，不撒细铁屑磁场就消失
典例1
典例剖析
B　
思路引导：理解磁场的物质性时应与电场类比，磁场与电场一样，都是场物质，磁场看不见、摸不着，但不会因人的主观意志而存在或消失。
解析：磁场是磁体、电流或运动电荷周围存在的一种特殊物质。说它“特殊”，是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”，是因为它和我们常见的一些实物一样，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。因此我们说磁场和我们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质。虽然它看不见、摸不着，但可以通过它的基本性质反映出来。故选项B正确。
1．下列关于磁场的说法中正确的是 (　　)
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为引入的
C．磁极与磁极间是直接发生作用的
D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
解析：磁场是客观存在于磁极或电流周围的一种物质，所以B、D选项错误；磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间、运动电荷之间的作用都是通过磁场发生的，不是直接发生的，故C选项错误。
对点训练
A　
图甲表示条形磁铁的磁感线的分布情况，图乙表示通电螺线管的磁感线的分布情况，观察两幅图，请思考：
磁感线的特点及安培定则的应用
情景导入
探究
二
从图中可以看出，通电螺线管的磁感线是闭合的，而条形磁铁的磁感线不闭合，这种判断对吗？
提示：不对，不管是磁铁的磁场，还是电流的磁场，磁感线都是闭合的。
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。磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向。
(3)磁感线的方向在磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。即磁感线是闭合的曲线，它不相交，不相切，也不中断。
要点提炼
2．常见永磁体的磁场(如图)
3．安培定则(三种常见的电流的磁场)
4．磁感线与电场线的比较
两种线 比较内容 磁感线 电场线
不同点 闭合曲线 不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远
相 似 点 引入目的 为形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 是否相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交)
(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。
(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。
特别提醒
(多选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是
(　　)
A．磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用
B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，其上每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
典例 2
典例剖析
AB　
思路引导：用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它是一种理想化模型，并不是真实存在的。由于磁体的N极和S极是密不可分的，所以磁感线总是闭合的曲线。
解析：磁场是一种特殊物质，磁极、电流间发生的作用都是通过磁场发生的，选项A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的线，不是真实存在的，选项D错误；磁感线的切线方向表示磁场的方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，选项B正确；磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，选项C错误。
2．一小磁针放置在某磁场(未标出方向)中，静止时的指向如图所示，下列分析正确的是 (　　)
A．N极指向该点磁场方向
B．S极指向该点磁场方向
C．该磁场是匀强磁场
D．a点的磁场方向水平向右
解析：小磁针静止时的N极指向为该点的磁场方向，也为磁感线上某点的切线方向，故A正确，B、D错误；匀强磁场中的磁感线为等间距的平行线，故C错误。
对点训练
A　
(多选)(2021·江苏扬州中学高二上期中)下列所示各图中，小磁针的指向正确的是 (　　)
思路引导：应用安培定则判断直线电流的磁场时，四指指的是磁场的方向；判断环形电流和通电螺线管的磁场时，拇指指的是轴线上磁场的方向。如果已知小磁针的指向，那么小磁针N极所指的方向就是磁场的方向。
典例 3
ABD　
解析：由安培定则可知，螺线管右侧为S极，左侧为N极，则处在螺线管内部小磁针的N极应向左，故A正确；地磁场在外部的方向从地球的南极附近指向北极附近，结合小磁针静止时N极指向为磁场的方向，因此赤道处小磁针N极指向地球的北极，故B正确；根据安培定则，垂直纸面向里的直线电流产生的磁感线是顺时针方向，所以图中小磁针的N极应该指向下方，故C错误；U形磁铁，小磁针处的磁场从N极指向S极，则小磁针N极向右，故D正确。
3．如图所示，一离子束沿水平方向平行于NS连线飞过小磁针上方时，小磁针的N极向纸里偏转，则该离子束 (　　)
A．一定是向左飞行的正离子束
B．一定是向右飞行的负离子束
C．可能是向左飞行的正离子束
D．可能是向左飞行的负离子束
对点训练
D　
解析：向左飞行的正离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子束在下方产生的磁场方向向外，则N极转向纸外，S极转向纸里，A错误；向右飞行的负离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子束在下方产生的磁场方向向外，则N极转向纸外，S极转向纸里，B错误；向左飞行的正离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子束在下方产生的磁场方向向外，则N极转向纸外，S极转向纸里，C错误；向左飞行的负离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子束在下方产生的磁场方向向里，则N极转向纸里，S极转向纸外，D正确。
核心素养提升
(1)分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，拇指指“原因”——电流方向；四指指“结果”——磁感线绕向。在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向；拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极。
(2)优先采用整体法：一个任意形状的电流(如三角形、矩形等)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场，再根据安培定则确定磁场的方向，即磁感线的方向。
安培定则的应用技巧
(3)若研究磁体与环形电流、通电螺线管的相互作用力，可根据安培定则将环形电流或通电螺线管等效成小磁针或条形磁铁，如图所示，然后根据磁极之间的相互作用规律进行分析。
接通电源后，小磁针A按图所示方向运动，则电源的___ (填“左”或“右”)侧为电源正极，小磁针B的N极指向______________方向。
解析：小磁针A的N极向右运动，故说明螺线管左侧为S极，右侧为N极，电流从左侧流入，则电源的左侧为电源的正极；将整个线路等效为一个环形电流，其电流方向沿顺时针，由安培定则判断出下方小磁针B处的磁场方向向外，小磁针B的N极指向为垂直纸面向外。
案例
左　
垂直纸面向外　
课堂达标检测
1．(2021·黑龙江省绥化市安达七中高二下学期期中)丹麦物理学家奥斯特用实验证明了 (　　)
A．电荷周围存在磁场
B．电流周围存在磁场
C．电流在磁场中受到力的作用
D．运动电荷在电场中受到力的作用
解析：丹麦物理学家奥斯特用实验证明了电流周围存在磁场，B对。
B　
2．(2021·河南豫西名校高二上学期期中)磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是 (　　)
A．磁体的吸铁性
B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律
D．磁场对电流的作用原理
B　
解析：磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，就会使水雷中的小磁针发生转动，而触发水雷发生爆炸。故B正确，ACD错误。
3．(多选)(2021·山东省烟台市高三模拟)如图所示，螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距甚远，当开关闭合后小磁针N极(黑色的一端)的指向正确的是 (　　)
A．小磁针a的N极指向正确
B．小磁针b的N极指向正确
C．小磁针c的N极指向正确
D．小磁针d的N极指向正确
BCD　
解析：由安培定则可知，通电螺线管左端为N极，右端为S极，螺线管的内部磁场由右指向左，外部由左到右，则有a磁针方向错误，b磁针方向正确，故A错误，B正确；而对于U形螺线管左端相当于S极，右端相当于N极，故c磁针的方向正确；对于环形导线，左端相当于S极，右端相当于N极，因此d磁针方向正确，故D正确，故选BCD。