第1节 磁场
学 习 目 标
知 识 脉 络(教师用书独具)
1．理解磁场的概念及基本特征．(重点)
2．知道磁极之间，磁极与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的．(重点)
3．了解地磁场的特点，知道磁偏角的概念．(重点)
[自 主 预 习·探 新 知]
[知识梳理]
一、我国古代的磁应用
1．磁石
古人认为磁石吸铁如同慈母召子，故又把磁石称为慈石．
2．磁极
古人发现，不管形状如何，任何磁体都有两个磁极．
3．指南针
指南针是我国古代四大发明之一，由原来的司南发展而来，它的发明对促进人类航海事业起了重大作用．
二、磁场
1．定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质．
2．基本性质：对放入其中的磁极或电流产生力的作用．
3．产生：(1)磁体周围存在磁场；(2)电流周围存在磁场——电流的磁效应(1820年丹麦物理学家奥斯特首先发现)．
4．磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
三、地球的磁场
图5-1-1
1．地磁场：地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近．
2．磁偏角：地磁场的两极与地理的两极并不重合．水平放在地面上的可以自由转动的小磁针的指向与正南正北方向之间的夹角叫磁偏角．
[基础自测]
1．思考判断
(1)磁场看不见，摸不着，实际不存在．(×)
[提示] 磁场是一种客观存在的物质．
(2)磁体和电流都会产生磁场．(√)
(3)磁极与电流的相互作用是通过磁场产生的．(√)
(4)奥斯特发现了电流的磁效应．(√)
(5)应用指南针时，小磁针的S极指向南方．(√)
(6)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．(√)
(7)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用．(√)
(8)地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近．(×)
[提示] 地磁场的北极在地理的南极附近．
2．下列说法正确的是( )
A．只有磁铁周围才有磁场
B．电荷的周围除有电场之外还有磁场
C．电流产生磁场说明电和磁是相互联系的
D．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是形式完全不同的磁场
C [磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确．]
3．把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时，两者互不吸引，则( )
A．甲有磁性，乙无磁性
B．甲无磁性，乙有磁性
C．甲、乙都有磁性
D．甲、乙都无磁性
A [磁体具有磁性，能够吸引铁质物质．磁体各个部分的磁性强弱不同，条形磁体两端的磁性最强，叫作磁极，中间的磁性最弱，几乎没有磁性．当铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，两者互相吸引，说明甲是磁体，具有磁性；当铁棒乙的一端靠近铁棒甲的中部，两者不能相互吸引，说明乙不是磁体，没有磁性．故选项A正确．]
[合 作 探 究·攻 重 难]
对磁场的认识
1.磁场的客观性：磁场是磁体和电流周围存在的一种特殊物质，它虽然看不见，摸不着，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的一种物质．
2．磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁极或电流有力的作用．磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流和电流之间都是通过磁场相互作用的．
3．对磁现象的理解
(1)磁极与磁体之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都会发生相互作用，这些相互作用都是通过磁场发生的，这是磁现象的电本质，图示如下：
(2)任何一个磁体都有N、S两个磁极，不存在单极磁体．
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极或电流有力的作用
B．磁场是看不见摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质
C．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才存在
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
A [磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用，磁场是一种看不见摸不着，但客观存在的特殊物质，它始终存在于磁体或电流的周围，只有选项A正确．]
磁场和电场的区别与联系
磁场
电场
场的存在
电流、磁体、运动电荷周围
电荷周围
对静止电荷
无作用力
有作用力
对磁体
有作用力
无作用力
本质
运动电荷产生的
电荷产生的
相同点
都是特殊形态的物质；力的作用效果都是通过“场”发生的
[针对训练]
1．下列说法中正确的是( )
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的
D．磁场和电场是同一种物质
A [电流的周围存在磁场，不论是磁极与磁极间、电流与电流间还是磁极与电流间，都是通过磁场产生相互作用的．磁场是磁现象中的一种特殊形态的物质，它的基本性质是对放入磁场中的磁极、电流和运动电荷有力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊形态的物质，其基本性质是对放入电场中的电荷有力的作用，它不会对放入其中的磁极产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点．]
地磁场的理解
1．对地球磁场的认识
(1)地磁两极与地理两极的关系：指南针在静止时沿地球南北方向，这表明地球是一个大磁体，如图5-1-2所示，地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近，地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近，但地磁两极与地理两极并不重合．
图5-1-2
(2)指南针指南的原因：地球的磁场很弱，其表面的磁场比一条小条形磁铁近旁的磁场弱得多．然而，能自由旋转的小磁针已能显示出地磁场对它的作用，指南针正是利用这一原理制成的．
(3)地磁场是地球生命的保护伞：来自太阳的高速带电粒子流(太阳风)以及一些宇宙射线进入地磁场后，在磁场的作用下偏离地球，从而避免粒子直射地球，威胁生命，或使大气层的成分发生改变．
2．地磁场的三大特点
(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近．磁场分布与条形磁铁的磁场分布相似．
(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向地理北极，而竖直分量(By)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．
(3)赤道平面上，距离地球表面高度相等的点，磁感应强度相同，且方向水平向北．
关于地磁场，下列叙述正确的是( )
A．地磁两极和地理两极完全重合
B．我们用指南针确定方向，指南的一端是指南针的北极
C．地磁场北极与地理南极重合
D．地磁场北极在地理南极附近
D [地球是一个大磁体，地磁北极(N极)在地理南极附近，地磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合；指南针指南的一端应该是指南针的南极(S极)．故选项D正确．]
分析与地磁场有关的问题时需注意两点
(1)存在地磁偏角，磁针不能准确指南北方向．
(2)地磁偏角在地球表面不同位置时角度大小也略有不同．
[针对训练]
2．(多选)关于地球的磁场，下列说法正确的是( )
A．在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极
B．地磁场的南极在地理的北极附近
C．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的
D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的
BD [小磁针S极指南是因为地磁场的N极在地理的南极附近，选项A错误；地磁场的两极和地理两极是相反的，选项B正确；依据地磁场的空间分布，只有赤道上的磁场方向和地面平行，选项C错误；磁偏角指地面小磁针静止时的指向与地理南北方向的夹角，地球上的不同地点，磁偏角是不同的，选项D正确．]
[当 堂 达 标·固 双 基]
1．指南针是我国古代的四大发明之一．司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图5-1-3所示．它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转动．由于受地磁场作用，司南的磁勺尾部静止时指向南方．下列说法中正确的是( )
图5-1-3
A．磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用
B．磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰
C．磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰
D．磁勺的N极位于司南的磁勺尾部
A [司南能够指向南北，是由于地球具有磁场，A正确；司南指向会受到附近磁铁的干扰，B错误；司南也有一定的磁性，靠近铁块时，会受到附近铁块的干扰，C错误；由于司南的磁勺尾部静止时指向南方，所以磁勺的S极位于司南的磁勺尾部，D错误．]
2．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，则( )
A．A、B一定相互吸引
B．A、B一定相互排斥
C．A、B之间有可能没有磁场力的作用
D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥
D [小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性．铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性．若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互吸引．若A有磁性，则A、B两磁体都分别有N极和S极，当它们的同名磁极互相靠近时，相互排斥；当异名磁极互相靠近时，相互吸引．这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用．故选项D正确．]
3．如图5-1-4所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将( )
图5-1-4
A．指北 B．指南
C．竖直向上 D．竖直向下
D [我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极，根据磁体的同名磁极相斥，异名磁极相吸，所以小磁针的N极将竖直向下，故选D.]
4．(多选)在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知( )
A．可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近磁针
B．可能是小磁针正西方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针
C．可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针
D．可能是小磁针正西方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针
CD [根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理，本题中可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针，或小磁针正西方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针．]
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