1 磁现象 磁场
[学习目标] 1.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的推动和影响． 2.知道磁场的概念，理解一切磁相互作用都是通过磁场来实现的．(重点) 3.知道磁感线，会用磁感线描述磁体和电流周围的磁场．(重点) 4.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向．(重点、难点)
一、磁现象
1．磁体间的相互作用
天然磁石和人造磁铁，都具有吸引铁的现象和指示南北方向的特征，利用磁体对铁、钴、镍的吸引力，人们做成了门吸、提包扣、带磁性的螺丝刀等，利用指示南北方向的特征人们发明了指南针，并用于航海．
2．电与磁的相互联系
奥斯特发现的电流磁效应，翻开了研究电与磁相互关系的新篇章，法拉第发现的电磁感应现象，打开了电气技术时代的大门，利用电与磁的相互联系，人们发明了喇叭、耳机、电动机等．
3．信息技术中的磁现象
某些磁性物质能够把磁场对它的作用记录下来，于是人们制成了信息的磁存储部件或设备，如磁带、磁盘、磁鼓、磁卡等．
4．生物体中的磁现象
研究表明，磁现象广泛存在于生命活动之中，人体器官也存在磁性，利用生物体中的磁现象诊断疾病：如心磁图、脑磁图等．
二、磁场
1．磁场
磁体、电流周围存在磁场．
2．磁场的基本特性
对处在它里面的磁极或电流有力的作用，一切磁相互作用都是通过磁场来实现的．
3．磁感线
(1)定义：磁感线是一些假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向为该点的磁场方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，曲线疏的地方磁场弱，曲线密的地方磁场强．
(2)物理意义：形象地描述磁场的强弱和方向．
(3)磁场的方向：在磁场中某一点小磁针N极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向．
4．磁体周围的磁感线分布
5．电流周围的磁场 安培定则
电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断．
(1)直线电流的磁场
安培定则：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．如图所示．
(2)环形电流的磁场
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感钱的方向．如图所示．
(3)通电螺线管的磁场
通电螺线管是由许多匝环形电流串联而成，因此，通电螺线管的磁场是这些环形电流磁场的叠加，因此利用环形电流的安培定则判断通电螺线管的磁场．如图所示．
三、安培分子电流假说
1．分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．
2．磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的．
四、地磁场
1．地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近．(如图所示)
2．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)磁场是看不见、摸不着的一种物质． ( )
(2)磁感线既可以表示磁场的强弱，也可以表示磁场的方向． ( )
(3)电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和离电流的远近有关． ( )
(4)丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应． ( )
(5)地球是一个大磁体，存在的磁场叫地磁场．地球的地理两极与地磁两极重合． ( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．(多选)关于磁场的下列说法中正确的是( )
A．磁场和电场一样，是同一种物质
B．磁场的最基本特性是对处在磁场里的磁体或电流有磁场力的作用
C．磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场进行的
D．电流和电流之间的相互作用是通过磁场进行的
BCD [磁场和电场一样都是一种特殊物质，客观存在，磁场和电场是不同的物质，A项错误；磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用力都是通过磁场发生的，B、C、D正确．]
3．(多选)如图所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是( )
AD [由安培定则判断知A、D正确；B、C错误．]
对磁场和磁感线的理解
1.磁场的性质
(1)物质性：磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它是客观存在的，具有物质的属性，因此它是一种比较特殊的物质．
(2)方向性：磁场是有方向的，磁场中某一点磁场的方向为小磁针位于该点时，小磁针N极的受力方向或小磁针静止时N极所指的方向．
2．磁感线的特点
(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．
【例1】 以下说法正确的是( )
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而共同产生的
D．磁场和电场是同一种物质
思路点拨：解答该题应注意以下关键点：
①磁场的基本性质．
②磁场的物质性、磁场与电场不同．
A [电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极与磁极间还是电流与电流间、磁极与电流间，都有相互作用的磁场力．磁场是磁现象中的一种特殊物质，它的基本特点是对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其自身的特点．所以只有A正确．]
误区警示：容易将电流与电流之间的相互作用理解成是通过电场产生的，导致错误．
训练角度1 对磁场的理解
1．(多选)下列说法中正确的是 ( )
A．磁场是客观存在的一种物质
B．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极
C．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场
D．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的，而磁体与通电导体之间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的
ABC [磁场是磁体和通电导体周围客观存在的一种物质，磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的．]
训练角度2 对磁感线的理解
2．(多选)关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是( )
A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场的方向
B．磁场中任意两条磁感线均不相交
C．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
D．磁感线总是从磁体的N极指向S极
AB [磁感线的切线方向就是磁场方向，选项A是正确的．两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向，即两个磁场方向，这是不可能的，磁场中某点的磁场强弱是唯一确定的，磁场的方向也只有一个，因此两条磁感线不能相交，选项B是正确的．磁感线是为形象描述磁场的强弱分布而画出的一簇曲线，不是真实存在的，而铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的，而铁屑不是磁感线，选项C是错误的．在通电螺线管内部、在条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极，选项D是错误的．]
安培定则的应用
1.三种电流磁场的特点
(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，所以环内与环外磁感线条数相等，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．
2．安培定则中的“因果”关系
(1)在判定直线电流的磁场的方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕向．
(2)在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流方向，拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向．
【例2】 (多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )
A．放在a处的小磁针的N极向左
B．放在b处的小磁针的N极向右
C．放在c处的小磁针的S极向右
D．放在a处的小磁针的N极向右
思路点拨：解答本题时可按以下思路分析：
→→
BD [通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错，D项对；b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项对；c点磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错．]
小磁针在磁场中受力方向的判断方法
(1)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥、异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向．
(2)当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向．
如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向．请画出对应的磁感线或电流方向．
[解析] 如果已知电流的方向，可用安培定则判断磁感线的方向．如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁场方向．
[答案] 用安培定则来判断，分别如图所示．
地磁场
1.地球本身就是一个大磁体，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近．
2．在赤道平面上，距离地球表面等高的各点，地磁场强弱程度相同，且方向水平向北．
3．在北半球上空某点的地磁场的方向斜向下指向北方；在南半球上空某点的地磁场的方向斜向上指向北方．地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极，而竖直分量则南北相反，在南半球竖直向上，在北半球竖直向下．
【例3】 (多选)下列说法正确的是 ( )
A．地球是一个巨大的磁体，其N极在地球南极附近，S极在地球北极附近
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
AB [地球周围的磁场分布类似于条形磁铁周围的磁场分布，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，选项D错误；在地球上的不同位置，磁偏角的数值是不同的，因此选项C错误．]
对地磁场理解的三个误区
(1)将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当做地磁场的南极(或北极)．
(2)误认为地理两极与地磁场的两极重合．事实上，两者并不重合，地磁场的两极在地理两极的附近．
(3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的．事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直分量．
(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是( )
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
BC [指南针具有两个磁极，分别是N极和S极，选项A错误；指南针静止时，N极的指向为该处磁场的方向，故指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，选项B正确；铁块在磁场中被磁化，会影响指南针的指向，选项C正确；通电直导线在其周围会产生磁场，会影响指南针的指向，选项D错误．]
课 堂 小 结
知 识 脉 络
1.3种磁场——磁铁周围的磁场、电流周围的磁场、地磁场
2.1种场线模型——磁感线
3.1个定则——安培定则
1．(多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是( )
A．这5个位置中，e点的磁感应强度最大
B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零
C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同
D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁感应强度方向相同
AD [从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁感应强度最大，A正确；a处磁感线相对其他位置比较稀疏，a处磁感应强度较小，但并不是零，B错误；在c、d两点切线方向表示c、d点的磁感应强度方向，所以c、d两点的磁感应强度方向并不相同，C错误；b、e两点的切线在同一直线上，所以D正确．]
2．磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是( )
A．磁体的吸铁性
B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律
D．磁场具有方向性
B [同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引．当军舰接近磁性水雷时，磁体间的相互作用引起小磁针的转动，从而接通电路，引起爆炸，故B对．]
3.如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( )
A．小磁针N极向里转
B．小磁针N极向外转
C．小磁针在纸面内向左摆动
D．小磁针在纸面内向右摆动
A [由安培定则判断可知，线圈内部磁场方向垂直纸面向里，故小磁针N极向里转．A项正确．]
4．月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，下列选项中的四种情况能够做到的是 ( )
D [既然月球表面没有磁场，那么在月球上就不能用指南针定向，所以A错误；月球表面周围没有空气，所以无法使用电风扇吹风，而声音的传播需要介质，所以B、C均错误，只有选项D正确．]
5．电路没接通时三个小磁针方向如图所示，试确定电路接通后三个小磁针的转向及最后的指向．
[解析] 接通电源后，螺线管的磁场内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1顺时针转动，小磁针3逆时针转动，小磁针2基本不动．
[答案] 小磁针1顺时针转动，小磁针3逆时针转动，小磁针2基本不动
课件66张PPT。第三章 磁场1 磁现象 磁场铁南北吸引南北指南针电流磁效应电磁感应电动机磁盘磁卡生命活动磁性磁现象磁场磁极电流磁场切线疏密强弱方向N极安培定则右手电流磁感线环形电流轴线串联环形电流磁极运动的电荷北极地磁偏角磁偏角不同对磁场和磁感线的理解 安培定则的应用 地磁场 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十三) 磁现象 磁场
[基础达标练]
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．下列关于磁感线的叙述，正确的说法是( )
A．磁感线是磁场中真实存在的一种曲线
B．磁感线是根据磁场的性质人为地画出来的曲线
C．磁感线总是从N极指向S极
D．磁感线是由磁场中的铁屑形成的
B [磁感线是人们为了方便研究磁场而假想出来的曲线，不是客观存在的，故A错误，B正确；磁感线在磁体外部是从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极，形成一个闭合曲线，C错误；磁感线可以由磁场中的铁屑形成的曲线模拟，但模拟出来的曲线并不是磁感线，因为磁感线并不存在，故D错误．]
2．把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是( )
A．奥斯特 B．爱因斯坦
C．牛顿 D．伽利略
A [奥斯特发现了电流的磁效应，即把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，故A正确．]
3．如图所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右逐渐移动时，弹簧测力计的示数( )
A．不变 B．逐渐减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
C [磁体上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右逐渐移动时，所受磁体的引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大．]
4．为了解释地球的磁场，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )
B [地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近，除地磁场的两极外地表上空的磁场都具有向北的分量，由安培定则可知，环形电流内部磁场方向向南，可知B正确，A、C、D错误．]
5．如图所示是某个磁场的磁感线分布，则A点和B点的磁感应强度的大小关系是( )
A．A点的磁感应强度大
B．B点的磁感应强度大
C．A点的磁感应强度等于B点的磁感应强度
D．无法确定
A [根据磁感线的分布特点知，磁感线密的地方磁感应强度大．A项正确．]
6．如图所示，长直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者串联在同一电路中，它们之间相距较远，产生的磁场互不影响，开关S闭合后，图中所示的四个可自由转动的小磁针a、b、c、d的北极(黑色一端)静止时的指向正确的是( )
A．a B．b C．c D．d
B [由安培定则判断知只有小磁针b的N极指向正确，B项正确．]
二、非选择题(14分)
7．(14分)如果小朋友误吞了金属类物品于腹腔内，如何把它取出来呢？某同学在学习了磁场之后，设计出了这样一个仪器，如图所示．当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，再拉出整条塑料管．
(1)你能说出这种仪器的原理吗？
(2)如果小朋友不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？
(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？
[解析] (1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上的活动永磁铁使固铁磁化，固铁磁化后能吸引磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出．
(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体，而易拉罐拉环是铝合金材料，不是铁磁性物质，因此不能取出；回形针是铁磁性物体，可以用此仪器取出．
(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的金属物品，可通过调节电流大小使磁性增强，从而顺利把金属物品取出来，故使用电磁铁应更实用一些．
[答案] 见解析
