3.1磁场磁感线（教学课件）——高中物理教科版（2019）必修第三册(共31张PPT)

(共31张PPT)
第三章 电磁场与电磁波初步
3.1磁场 磁感线
教科版（2019）高中物理必修第三册
目 录
1
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3
4
新课导入
学习目标
新课讲解
经典例题
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课堂练习
6
课堂小结
学习目标
1. 知道奥斯特的实验——通电导线周围存在磁场。
2. 理解磁感线的概念，会用磁感线描述电流的磁场。
3. 掌握安培定则，会用安培定则判断磁场的方向。
一、我国古代对磁现象的认识及应用
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。指南针是我国古代四大发明之一。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。
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？
二、磁场与磁感线
1.磁现象
最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4，能吸引其他物体，很像磁铁。
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
1687年，牛顿万有引力定律
1785年， 库仑定律
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。
总是把磁针放在导线的延长线上，均以失败告终
奥斯特相信电与磁之间存在联系
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
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
实验结论:通电导体对磁体有力的作用
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.
自奥斯特试验之后，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。
两条通电导线之间发生相互作用
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
磁性：能够吸引铁质物体的性质
磁极：磁体上磁性最强的区域。
磁体间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸
磁体：具有磁性的物体
①北极：自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极。
②南极：自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极。
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.
3、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。
2.磁场
2.磁感线
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。
【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢
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。
演示实验：观察常见磁场的分布
点击播放视频
视频：通电直导线周围磁场分布
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。
1．定义
A
B
C
强弱？
疏密！
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。
　 磁感线的疏密程度表示该处的磁场的强弱。
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，形成闭合曲线。
磁感线不相交（不相切）。
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、安培定则
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.
1.直线电流磁场的磁感线
特点：一系列的同心圆，且近导线处分布密.
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.
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.
环形电流的磁场
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.
3.通电螺线管周围的磁感线
通电螺线管内外小磁针的指向
典例分析
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
典例分析
2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
典例分析
3 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
课堂练习
1.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
课堂练习
2.如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转(　　)
A.沿顺时针方向转动
B.沿逆时针方向转动
C.N极转向纸里，S极转向纸外
D.N极转向纸外，S极转向纸里
解析　由安培定则知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，选项C正确。
答案　C
课堂练习
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极到S极
C.磁感线上每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述磁场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误。
答案　C
课堂练习
4. 电路没接通时三个小磁针方向如图所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向。(其中小磁针3在螺线管内部)
解析　由安培定则可知螺线管内部磁场方向由左向右，故小磁针3顺时针转动，最后N极指右；小磁针1所在位置处磁场方向向左，故小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2所在位置处磁场方向向右，小磁针2顺时针转动，最后N极指右。
答案　小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2顺时针转动，最后N极指右；小磁针3顺时针转动，最后N极指右。
感谢观看
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