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第十三章 电磁感应与电磁波初步
第1节 磁场 磁感线
课堂引入
你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？
一、电和磁的联系
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一、电和磁的联系
奥斯特
库仑
安培
托马斯·杨
安培写道：“奥斯特先生…… 已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了！
光现象
磁现象
电现象
力现象
热现象
奥斯特是第一个发现了电和磁有联系的人。它的这个发现震动了整个科学界，推动了电磁学的研究。
为此，安培写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”
奥斯特实验说明：电流对磁体会产生力的作用，电流具有磁效应。
一、电和磁的联系
奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究。他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。
二、磁场
结论：同方向的电流相互吸引，反方向的电流相互排斥。
既然电流有磁效应，那么电流和电流之间是否也存在着相互作用力呢？
二、磁场
那么，这些相互作用是怎样发生的
磁体与磁体、通电导线对磁体、磁体对通电导体、任意两条通电导线之间都有力的作用，这些作用力的
产生都不需
要直接接触。
F′
F
二、磁场
正像电荷间相互作用通过电场发生，磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。
我们如何形象的描述磁场呢？
二、磁场
1.磁场：磁体或电流周围周围空间存在的一种特殊物质。
2.基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。
3.磁场的方向：小磁针静止时N极的指向。
实验探究
正像在电场中我们用电场线形象地描述电场一样，在磁场中，我们用磁感线来描述磁场。
三、磁感线
在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。
条形磁铁磁感线
蹄形磁铁磁感线
三、磁感线
磁感线的特点：
1.磁感线是假想的曲线；
2.磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极；
4.磁感线的疏密表示磁场的强弱；
3.磁感线不相交、不相切；
5.磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
三、磁感线
地球的磁场:
1.地球是一个巨大的磁体。
2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场。
3.地磁场的三大特点
（1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。
（2）地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。
（3）在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。
三、磁感线
思考：磁铁和电流都能产生磁场，电流产生磁场是什么样的呢？
直线电流的磁感线实验模拟
直线电流的磁感线动画模拟
实验探究
直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。
四、安培定则
安培定则：用右手握住导线，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。（也叫右手螺旋定则）
I
纵截面图
横截面图
立体图
1.直线电流的磁场
表示磁感线垂直纸面向里
表示磁感线垂直纸面向外
表示电流垂直纸面向里
表示电流垂直纸面向外
四、安培定则
环形电流的磁感线实验模拟
环形电流的磁感线动画模拟
2.环形电流的磁场
四、安培定则
安培定则二（也叫右手螺旋定则）：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轴线上磁场的方向。
纵截面图
立体图
横截面图
四、安培定则
通电螺线管的磁感线实验模拟
通电螺线管的磁感线动画模拟
3.通电螺线管的磁场
四、安培定则
安培定则二（也叫右手螺旋定则）：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轴线上磁场的方向。
四、安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。
电磁起重机
电动机
电流磁场的应用
磁悬浮列车
电磁弹射装置
电流磁场的应用
1.分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。
2.安培分子电流假说对一些磁现象的解释：
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
B
五、安培分子电流假说
3.安培分子电流假说意义
(1)成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象；
(2)安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系；
(3)磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.
说明：安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构、电子绕原子核高速旋转的说法，所以称为假说。如今，“假说”已成为真理。
五、安培分子电流假说
课堂小结
奥斯特发现了电流的磁效应
磁场
磁感线
对放入其中的磁体或电流会产生力
安培定则：用右手握住导线，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。
（也叫右手螺旋定则）
安培分子电流假说
【典例1】关于磁场，下列说法正确的是（ ）
A．磁场的基本性质是对处于其中的磁体或通电导体有力的作用
B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是磁体周围或通电导体周围存在的一种物质，有小磁针放入其中时，存在磁场；无小磁针放入时，磁场不存在
D．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
典例分析
【正确答案】A
【典例2】如图所示，在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。在导线中通有某一方向电流，小磁针静止时N极指向西偏北方向，由此可推断（ ）
A．此时导线中的电流方向为由北向南
B．若导线中通有相反方向的电流，小磁针静止时N极将指向东偏南方向
C．若将小磁针放置到导线正上方，小磁针静止时N极仍指向西偏北方向
D．若将导线中的电流增大，小磁针N极将略向西偏转
典例分析
【正确答案】D
【典例3】为了判断一个未知正负极的蓄电池的极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图所示。用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是（ ）
A．蓄电池M端为正极
B．蓄电池N端为正极
C．螺线管P端为S极
D．螺线管内部磁场方向由P指向Q
典例分析
【正确答案】B
【典例4】下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（ ）
A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
B．图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动
C．图丙中两个平行放置的通电线圈之间存在图示方向的磁场
D．图丁中通有方向相反电流的两导线之间存在斥力，两斥力是一对平衡力
典例分析
【正确答案】C
【典例5】如图所示，当开关闭合时
(1)判断通电螺线管的磁极；
（2）指出每个静止小磁针的N、S极。
N
S
甲
乙
丙
丁
S
N
N
N
N
典例分析
【典例6】在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
N
S
X
·
典例分析
