鲁科版高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第1节第1课时磁场磁感线课件（51页ppt）

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第5章　初识电磁场与电磁波
第1节　磁场及其描述
第1课时　磁场　磁感线
核心素养：1.知道磁场、磁感线的概念. 2.知道磁体之间、磁体与电流之间、电流与 电流之间都是通过磁场相互作用的. 3.会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围 磁感线的方向. 4.认识磁的应用对生产、生活和科技发展的作用，拓宽视野，培养学 习兴趣及科学精神.
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研习任务一　磁场
合作　讨论
我国是世界上最早发现磁现象的国家，早在战国末年就有磁铁的记载.我国古代 四大发明之一的指南针（司南）就利用了磁现象，指南针的发明为世界的航海业作出 了巨大的贡献.你知道指南针为什么指南吗？
提示：地球是一个巨大的磁场，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南 极附近.指南针在地球的磁场中受磁场力的作用，所以会一端指南一端指北.
教材　认知
　磁场
（1）定义：磁体或 周围的空间存在的一种特殊物质.
（2）基本性质：对放入其中的 产生力的作用.
（3）磁极间的相互作用：同名磁极相互 ，异名磁极相互 .
电流　
磁体　
排斥　
吸引　
核心　归纳
1. 对磁场性质的理解
基本性 质 对放入其中的磁体或电流产生力的作用
客观性 磁场虽然不是由分子、原子组成的，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 磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，它是以一种场的形式存在 的
方向性 自由小磁针静止时，N极的指向即为该处的磁场方向，或小磁针N极的受 力方向即为该处磁场方向
作用形 式 磁体与磁体间，磁体与电流间，电流与电流间通过磁场发生作用
2. 电场与磁场的比较
比较项目 电场 磁场
不
同
点 产生 电荷 磁体、电流、运动电荷
基本
性质 对放入其中的电荷有电场 力的作用 对放入其中的磁极、电流、运动电荷有磁 场力的作用
作用
特点 对放入其中的磁体无力的 作用 对放入其中的静止电荷无力的作用
相同点 磁场和电场都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，具有能量
研习　经典
甲
乙
丙
BC
A. 甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针的力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B. 乙图中，磁体对通电导体的力的作用是通过磁体的磁场发生的
C. 丙图中，电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D. 丙图中，电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
[解析]　题图甲中，电流对小磁针的力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中， 磁体对通电导体的力的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流间的相互作用 是通过电流的磁场发生的.综上所述，选项B、C正确.
甲
乙
丙
1. 磁体、电流周围产生磁场，磁场的基本性质是对放入场中的磁体和电流有力 的作用.
2. 磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的作用不是直接发生 的，而是通过磁场发生的.
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相互作用而人为规定的
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、磁极与电流之间发生作用时才产生
解析：电场和磁场都是一种物质，它和我们常见的由分子、原子组成的物质不同，不 是以微粒形式存在的，而是以“场”的形式客观存在的，故A正确，B错误；磁极与 磁极之间的相互作用，是通过磁场发生的，C错误；磁场是磁体或电流周围存在的一 种特殊物质，即使磁极与磁极、磁极与电流之间没有发生相互作用，磁场仍然存在， D错误.
A
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研习任务二　磁感线
合作　讨论
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：
　　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.电流产生磁场的磁感线是闭合的，条形磁铁磁场的磁感线内部是从S 极到N极，外部是从N极到S极，磁感线是闭合的.
教材　认知
1. 磁感线
在磁场中画出的一些有方向的 曲线.
2. 特点
（1）在磁感线上，任意一点的 方向都跟该点的磁场方向 ，都代表 磁场中该点小磁针 受力的方向.
（2）磁感线的 表示磁场的强弱.磁感线分布越密的地方，磁场 ；磁 感线分布越疏的地方，磁场 .
（3）磁感线是 曲线.在磁体外部，磁感线从 到 .在磁体内 部，磁感线从 到 .
假想　
切线　
相同　
N极　
疏密　
越强　
越弱　
闭合　
N极　
S极　
S极　
N极　
核心　归纳
1. 对磁感线的理解
（1）磁感线在磁体的外部都是从N极出来进入S极，在磁体的内部则是由S极指向N 极，形成一条闭合曲线.
（2）在磁场中，某一点有唯一确定的磁场方向，所以两条磁感线不能相交或相切.
（3）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.
（4）磁感线越密集表示磁场越强，磁感线越稀疏表示磁场越弱.
2. 磁感线与静电场电场线的比较
比较项目 磁感线 静电场的电场线
不同点 闭合曲线 始于正电荷或无穷远处，止于无穷远处 或负电荷，不闭合的曲线
相 同 点 方向 线上各点的切线方向就是 该点的磁场方向 线上各点的切线方向就是该点的电场方 向
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点 在空间中不相交、不相 切、不中断 除电荷处外，在空间中不相交、不相 切、不中断
A. 磁场并不真实存在，而是人们假想出来的
B. 磁铁周围磁感线的形状与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状， 磁感线是磁场的客观反映
C. 磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向
D. 磁感线类似于电场线，它总是从磁体的N极出发，回到S极终止
C
[解析]　小磁针放在磁体的周围受到力的作用，说明磁体在周围空间产生了磁场，磁 场是一种客观存在的物质，由此可知A错误；人们为了形象地描绘磁场，用图形—— 磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线，其客观上并不存在，铁屑在磁 场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下运动，最终规则地排列起来，显示出磁感线的 分布特点，并非磁场的客观反映.磁感线都是闭合曲线，在磁体外部从N极到S极，在 磁体内部从S极到N极，不像电场线是从正电荷出发到负电荷终止的不闭合曲线.由此 可知B、D错误，C正确.
（1）磁场是客观存在的，而磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的不存在 的曲线，分布在三维空间内；
（2）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，而电场 线则是不闭合的，这是两者的显著区别.
A. M点的切线方向和该点的磁场方向垂直
B. M点的磁场比N点的磁场弱
C. M点的磁场比N点的磁场强
D. M点的磁场方向和N点的磁场方向相同
C
解析：过M点的磁感线的切线方向和该点的磁场方向相同，选项A错误；磁感线越密 集的地方磁场越强，则M点的磁场比N点的磁场强，选项B错误，C正确；过磁场中某 点的磁感线的切线方向是该点的磁场方向，因M点切线方向与N点的切线方向不同， 则M点的磁场方向和N点的磁场方向不相同，选项D错误.
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研习任务三　几种常见的磁场　安培定则
合作　讨论
如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针静止时N极指向右，试判定电源 的正、负极.
提示：小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以螺线管内部磁感线方向由 a→b.根据安培定则可判断出电流由电源的c端流出，d端流入，故c端为正极，d端为 负极.
核心　归纳
1. 常见磁体磁场的磁感线分布（如图所示）
2. 三种常见的电流的磁场
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线
电流
以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越 弱
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
环形
电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电
螺线管
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由 N极指向S极
特别提醒：（1）磁场是分布在立体空间的.
（2）利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流 的方向.
（3）应用安培定则判断直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判定 环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向.
（4）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时， 拇指所指的一端为它的N极.
研习　经典
[典例3]　如图所示，图a、图b是直线电流的磁场，图c、图d是环形电流的磁场，图 e、图f是通电螺线管电流的磁场.试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向.
[解析]　根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b内中电流的方向自下 而上，c中电流方向是逆时针方向，d中磁感线的方向向上，e中磁感线的方向向左，f 中磁感线的方向向右.
[答案]　如图所示
常见电流磁场的特点
1. 直线电流：通电导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆.离导线越 近磁场越强，离导线越远磁场越弱.
2. 环形电流：环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场.由于磁感线均为闭合曲 线，所以环内磁感线条数与环外相等，故环内磁场强，环外磁场弱.
3. 通电螺线管：通电螺线管外部的磁场跟条形磁铁外部的磁场分布情况相同， 两端分别为N极和S极；管内是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极.
A. F为蓄电池正极
B. 螺线管P端为S极
C. 流过电阻R的电流方向向下
D. 管内磁场方向由Q指向P
AD
解析：闭合开关后，小磁针N极偏向螺线管Q端，说明小磁针所在位置磁场方向向 左，即螺线管的P端为N极，Q端为S极，螺旋管内部的磁感应强度方向由Q指向P，由 安培定则可知，电流从右端流出、左端流入，因此，电源的F为正极，E为负极，流 过电阻R的电流方向向上，故B、C错误，A、D正确.
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课后提素养
√
√
×
√
A. 指南针的两个磁极相排斥
B. 指南针的两个磁极相吸引
C. 指南针能吸引铁、钴、镍等物质
D. 地磁场对指南针的作用
D
A. 磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极
B. 磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场而发生的
C. 地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹 角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的
D. 在地球表面各点磁场强弱相同
解析：地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，故D错 误；在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，故C错误.
AB
A. 最基本的性质是对处于其中的磁体和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. 地球的磁场不是真实存在，是假想出来的
D. 磁场存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
解析：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，故A正确；磁场 虽然看不见、摸不着，但是它是客观存在的，与人的思想无关，故B、C、D错误.
A
A. 一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷间通过磁 场而发生的相互作用
B. 除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的
C. 据安培的分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致 相同时，物体就被磁化，两端形成磁极
D. 有磁必有电，有电必有磁
AC
解析：一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通 过磁场而发生的相互作用，故A正确，B错误；没有磁性的物体内部分子电流的取向 是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时，分子 电流的取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形 成磁场，故C正确；磁和电是两种不同的物质，故磁是磁，电是电，有变化的电场或 运动的电荷就能产生磁场，但静止的电荷不能产生磁场，恒定的电场不能产生磁场， 同样恒定的磁场也不能产生电场，故D错误.
A. 地理南、北极与地磁场的北、南极不重合
B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D. 在赤道上小磁针的N极在静止时指向地理北极附近
解析：地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，并不重 合，地球内部也存在磁场，故A、B正确；只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平 行，故C错误；小磁针静止时N极指向与磁场方向相同，故D正确.
C
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析：小磁针静止时N极的指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管 的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，故只有2小磁针的N、S极标 注正确.
B
甲
乙
C
A. 地球仪根据异名磁极互相排斥的原理工作
B. 线圈中的电流的频率可能为50 Hz
C. 电路中的a端点需连接直流电源的正极
D. 增大线圈中的电流，地球仪悬浮的高度会降低
解析：地球仪根据同名磁极互相排斥的原理工作，故A错误；为使地球仪稳定悬浮在 空中，线圈磁场方向应不变，线圈应通直流电，故B错误；磁铁下端是S极，因此线 圈上端应是S极，根据右手螺旋定则，可知电路中的a端点需连接直流电源的正极，故 C正确；增大线圈中的电流，线圈与磁铁的磁场力增大，则地球仪悬浮的高度会升 高，故D错误.
甲
乙
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课时作业
A. 磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B. 磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C. 磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D. 沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
解析：磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描绘磁场而引入了磁感线这一 假想的曲线，它的疏密可以反映磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向为该点的磁场 方向（磁感应强度的方向），选项A正确，D错误；磁感线都是闭合曲线，选项B错 误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 保持不动
B. 向下转动
C. 垂直纸面向里转动
D. 垂直纸面向外转动
解析：当通入如题图所示向左的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针处的磁场方向 是垂直纸面向外的，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极 将垂直于纸面向外转动，故A、B、C错误，D正确.
D
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 向正东方向转动
B. 向正西方向转动
C. 向正南方向移动
D. 向正北方向移动
解析：由于在磁勺正上方放置一根由南向北通电的直导线，根据安培定则可知电流在 磁勺处的磁场方向指向正西方向，则磁勺的N极向正西方向转动，S极向正东方向转 动，根据题意可知，勺柄为磁勺的S极，即勺柄将向正东方向转动.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
D
解析：通电直导线中的电流方向向上，根据安培定则可知，从上往下看，直导线周围 的磁场方向为逆时针方向，而小磁针的N极指向磁场方向，故题图D中小磁针的指向 正确.
1
2
3
4
5
6
7
8
A. ＋x方向 B. －x方向
C. ＋y方向 D. －y方向
解析：据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电 流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看），通过y轴A点时方向向 外，即沿x轴正向.故A正确.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 这5个位置中，e点的磁场最强
B. a点没有磁感线穿过，所以a点没有磁场
C. c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁场方向相同
D. b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同
解析：从磁感线分布情况看，e位置的磁感线分布最密集，磁场最强，A正确；磁感 线是人为绘制的描述磁场强弱及方向的曲线，并非真实存在的，a点没有画磁感线， 但a点有磁场，B错误；磁感线在c、d两点的切线方向表示c、d两点的磁场方向，所以 c、d两点磁场方向并不相同，C错误；磁感线在b、e两点的切线方向相同，所以b、e 两点磁场方向相同，D正确.
AD
1
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8
A. 向下 B. 向上
C. 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外
解析：由安培定则可知左侧线圈上端为N极，下端为S极，右侧线圈也是上端为N极， 下端为S极，再结合磁感线是闭合曲线，可知圆环的圆心O处磁场方向向下，故选项A 正确.
A
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4
5
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8
B
A. 垂直指向纸里的方向为南极
B. 小磁针的N极向左侧偏转
C. 小磁针的N极向右侧偏转
D. 小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流
1
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解析：小磁针静止时N极垂直指向纸里，故垂直指向纸里的方向为北方，故A错误； 圆盘绕中轴线按如题图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，即负电荷顺时针方 向旋转，产生的电流方向为逆时针，根据安培定则，可知环形电流产生的磁场左侧为 N极，故小磁针的N极向左侧偏转，故B正确，C错误；小磁针发生偏转的原因是橡胶 圆盘上电荷定向移动产生了电流，而电流周围产生了磁场，故D错误.
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