物理人教版（2019）必修第三册13.1磁场 磁感线（共22张ppt）

(共22张PPT)
13.1 磁场 磁感线
我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,被公认为最早的磁性指南工具。指南针是我国古代四大发明之一。
目前，青岛磁悬浮列车时速620km/h。
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？
12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。
一、电和磁的联系
电现象和磁现象有何相似
两种电荷
两种磁极
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
库仑：电流体和磁流体是两种完全不同的实体，他们不可能相互转化
托马斯·杨：没有任何理由去设想电和磁之间存在任何直接的联系
安培：电和磁是相互独立的两种不同实体
一、电和磁的联系
1687年，牛顿万有引力定律
1785年， 库仑定律
2、奥斯特之前的实验都失败了
18世纪和19世纪之交自然界各种运动形式之间存在着相互联系并相互转化的思想在哲学界和科学界逐渐形成，深受康德哲学思想影响的丹麦物理学家奥斯特相信，就像电和热、电和光之间存在联系一样，电和磁也存在联系。
纵向力
总是把磁针放在导线的延长线上，均以失败告终
1、奥斯特相信电与磁之间存在联系
力的方向在他们的连线上
一、电和磁的联系
丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系，并开始不懈的探索。由于受当时一些错误观点影响，奥斯特做了很多实验都以失败告终。
1820年4月，在一次讲课中，他偶然的把一根导线放在一个指南针的上方，通电时，磁针转动了。——首次发现了电和磁的联系。
实验结论:通电导体对磁体有力的作用
法拉第：他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明
安培：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.
一、电和磁的联系
自奥斯特实验之后，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。他们还发现，任意两条通电导线之间也有作用力。
磁场对通电导线有力的作用
两条通电导线之间发生相互作用
二、磁场
电流
电流
这些作用是通过什么发生相互作用的呢
类比：电荷之间的相互作用是通过电场发生的
磁体
磁场
磁体
磁体
电流
磁场
磁场
二、磁场
2、磁场的性质：
1、磁场:磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质，它是客观存在的。
磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的。
磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生力的作用。
【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢
将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的磁场方向。
在学习电场时为了形象的描述电场的强弱和方向，我们引入了电场线，
我们为了形象地描述磁场，引入磁感线。
3.磁场的方向：小磁针静止时N极的指向。
三、磁感线
1、概念：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上
每一点的切线方向都跟这点的磁场的方向一致。
A
B
C
2．磁感线的基本特点：
磁感线上每一点的切线方向表示该处的磁场方向。
任何一条磁感线都是闭合曲线，
磁体外部磁感线从N极出发指向S极，
在磁体内部由S极到N极，
磁感线不相交（不相切）。
磁感线的疏密程度表示该处的磁场的强弱。
磁感线是假想的曲线；
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。
磁铁和电流都能产生磁场，电流产生磁场是什么样的呢？
四、电流的磁场
1、直线电流的磁场
安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指
所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所
指的方向就是磁感线的环绕方向。
特点：一系列的同心圆，且近导线处分布密.
I
纵截面图
横截面图
立体图
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、电流的磁场
2、环形电流周围的磁感线
安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.
特点：一系列的同心圆，且近导线处及环内分布密.
纵截面图
立体图
横截面图
四、电流的磁场
3、通电螺线管的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加。所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,大拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向。
立体图
横截面图
纵截面图
电流磁场的应用
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
磁悬浮列车
电磁弹射装置
五、安培分子电流假说
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
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
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
【练习1】（多选）下列关于电场线和磁感线的说法，正确的是
A．电场线和磁感线都是假想的曲线
B．电场线和磁感线都是闭合的曲线
C．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱
D．电场线上某点的切线方向表示电场方向，磁感线上某点的切线方向表示磁场方向
【参考答案】ACD
【练习2】（2022·四川·乐山市草堂高级中学高二期中）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地场的磁感线分布示意如图，结合上述材料，下列说法正确的是（　　）
A．地理南、北极与地磁场的南、北极是重合的
B．地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场对地球赤道上方任意放置的通电导线都有力的作用
【参考答案】B
【练习3】（2022·江苏连云港·高二期中）如图，小磁针放在线圈中心，且两者处于同一平面内。当在线圈中通入逆时针方向的电流后，小磁针N极的指向是（ ）
A．向上 B．向下
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
【参考答案】C
【练习4】（2022·广西·高二学业考试）关于图所示的磁场，下列说法中正确的是（　　）
A．磁场方向与小磁针静止时南极指向一致
B．若知道磁感应强度B与线圈的面积S，则可求出穿过这个面积的磁通量
C．a、b两点在同一磁感线上位置不同，但它们的强弱相同
D．磁感线不能相交
【参考答案】D