第3节 电生磁的探索及价值
第4节 磁的应用及其意义
学 习 目 标
知 识 脉 络
1．了解奥斯特发现电流磁效应的历程．知道安培定则，能用安培定则判定电流周围磁场的磁感线方向．(重点)
2．了解分子电流假说，能解释生活中磁化和去磁的有关现象．(难点)
3．了解指南针的发展历程和对航海事业的推动作用．
4．了解磁记录技术的应用及其意义．
5．知道磁悬浮列车的基本原理，了解它作为理想交通工具所具有的优势.
一、奥斯特的伟大发现——电流的磁效应
1．哲学思想的魅力：丹麦物理学家奥斯特深受康德哲学思想的影响，坚信自然力统一，电与磁一定存在着某种联系，电一定能够转化为磁．
2．电生磁的探究：1820年首次实验成功，通过实验的方式得出了通电导线的周围存在着磁场，从而揭示了电与磁的内在联系．
3．电流的周围存在着磁场，电流磁场的方向可用安培定则来判定．
(1)直线电流的磁场
安培定则：用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围的环绕方向，如图所示．
(2)环形电流的磁场
安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形载流导线中心轴线上磁感线的方向，如图所示．
(3)通电螺线管的磁场
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，则拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管的北极．如图所示．
二、磁效应产生的秘密、磁的应用
1．安培分子电流假说：安培认为，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，分子的两侧相当于两个磁极．如图所示．
2．磁现象的解释：没有磁性的物体，分子电流的取向杂乱无章，分子电流形成的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性．本来没有磁性的铁钉在外磁场的作用下，内部分子电流取向变得大致相同，而两端显示出较强的磁性，形成磁极，使没有磁性的物体具有磁性的过程叫作磁化．使磁体失去磁性的过程叫作消磁或去磁．
3．指南针：司南是世界上最早的指南工具．在司南的基础上人们进行创新，又先后制成了一些新的指南工具，如指南鱼、指南针等．
4．利用磁可以记忆声音、图像和数据等信息，随着技术的发展，人们所熟知的磁记录从磁带到磁鼓、磁盘、记忆棒、磁卡等．
5．磁悬浮列车主要有两种形式：常规磁铁吸引式悬浮和超导排斥式悬浮．
1．思考判断
(1)法国物理学家安培深受启发，经研究提出了安培定则，奠定了电动力学的基础．(√)
(2)奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”．(√)
(3)通电螺线管内部的磁感线的方向从N极指向S极．(×)
(4)磁感线总是由N极出发指向S极．(×)
(5)安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质．(√)
(6)振动、高温都能使得分子电流取向变得杂乱无章，使有磁性的物体消磁．(√)
(7)指南针自南宋开始用于航海．(×)
(8)被广泛应用的磁卡是一种磁记录介质片．(√)
2．合作探究
(1)通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋定则来判定磁感线的方向，那么在这两种情况下，大拇指与四指所代表的指向意义相同吗？
【提示】 不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指的指向代表磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向．
(2)假设地磁场是由地球表面带电产生的，则地球表面带电的情况是怎样的？
【提示】 假定地磁场是由环形电流形成的，由于地磁场的N极在地理南极附近，则由安培定则可知，环形电流的方向为由东向西．但由于地球的自转方向为自西向东，所以要想形成由东向西的环形电流，则地球表面必须带负电.
奥斯特的伟大发现——电流的磁效应
1．三种电流磁场的判断比较
直线电流磁场
环形电流磁场
通电螺线管的磁场
特点
无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱
环形电流两侧分别是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱
与条形磁铁的磁场相似，两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，磁场最强，管外为非匀强磁场
安培定则图示
立体图
横截面图
纵截面图
2．三点说明
(1)图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．
(2)图中只是表示出了磁感线的方向，对磁感线的疏密没有具体表示．
(3)应用安培定则判定电流周围磁场的方向时，直线电流是判定导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向．
【例】 在做“奥斯特实验”时，下列操作现象最明显的是( )
A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上
B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方
C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方
C [把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转．]
安培定则的应用
通电直导线周围磁场可以通过安培定则进行描述，在某些空间内如果同时存在着多个磁场，则在该区域内的磁场应该是多个磁场的矢量和，即磁场可以进行叠加．
1．小刘同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁，当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即转向左侧，如图所示．则此时( )
A．导线A端接电池正极
B．铁钉左端为电磁铁的N极
C．铁钉内磁场方向向右
D．漆包线内电流由A流向B
C [小磁针静止时N极指向为该处磁场方向，根据通电螺线管磁场分布知，铁钉右端为电磁铁N极，左端为S极，再根据安培定则知C项正确．]
2．如图所示，关于奥斯特实验的意义，下列说法中正确的是( )
A．发现电流的热效应，从而揭示电流做功的本质
B．指出磁场对电流的作用力，为后人进而发明电动机奠定基础
C．发现电磁感应现象，为后人进而发明发电机奠定基础
D．发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来
D [奥斯特实验，发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来．]
磁效应产生的秘密、磁的应用
1．安培分子电流假说：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粒子都成为微小的磁体，它的两侧是极性不同的两个磁极．
2．利用安培分子电流假说解释磁现象
(1)磁化：一般情况下物质内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的作用互相抵消，对外不显磁性，在有外加磁场的作用时，某些物质内部各分子电流的取向变得大致相同，各分子电流的磁场互相叠加，对外显示较强的磁作用，在两端形成两极．
(2)退磁：永磁体之所以具有磁性，是因为它内部的分子电流本来就排列整齐，当永磁体受到高温或猛烈的敲击时会失去磁性，这是因为激烈的热作用(或振动)使分子电流的排列又杂乱无章了．对外不显磁性．
3．关于磁现象的电本质，下列说法正确的是( )
A．磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁
B．不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动
C．永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的
D．根据安培分子电流假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性
B [安培分子电流假说从微观的角度揭示了磁铁磁性的本质，它使人们认识到，磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的．故B正确．]
4．一根软铁棒放在磁铁附近会被磁化，这是因为在外磁场的作用下( )
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流消失了
C．软铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章
D．软铁棒中分子电流的取向变得大致相同
D [软铁棒中的分子电流一直存在，并不因为外界的影响而产生或消失，只是未被磁化时，内部分子电流杂乱无章，对外不显磁性，被磁化时各分子电流的取向变得大致相同，两端显示较强的磁性．故D正确．]
5．(多选)下列说法中正确的是( )
A．一切磁现象都源于电流或运动电荷
B．静止的电荷也能产生磁场
C．永磁体的磁场是固有的，与运动电荷或电流无关
D．在外磁场作用下物体内分子电流取向大致相同时物体就被磁化
AD [磁体的磁场起源于内部的分子电流，电流周围的磁场起源于运动电荷的定向移动．磁体的磁场和电流的磁场一样，都源于电荷的运动．故A、D正确．]
1．电磁铁的应用相当广泛，它是利用电流周围产生磁场的原理工作的，最先发现电流周围存在磁场的科学家是( )
A．库仑 B．奥斯特
C．麦克斯韦 D．亚里士多德
B
2．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．以下对几位物理学家在电磁学领域内所作科学贡献的叙述中，说法错误的是
( )
A．富兰克林不仅发现雷电现象的本质，还最早认识了尖端放电的重要性，并由此提出了避雷针的设想
B．法拉第提出电荷周围存在“场”，并创造性地用“电力线(即电场线)”形象地描述电场
C．英国物理学家焦耳通过一系列实验发现了焦耳定律Q＝I2Rt
D．奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了左手定则
D [奥斯特发现了电流的磁效应，但左手定则不是奥斯特总结的，选项D错误．]
3．如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的( )
A．区域Ⅰ B．区域Ⅱ
C．区域Ⅲ D．区域Ⅳ
A [由安培定则可知，I1电流在其上方产生的磁场方向垂直纸面向里，I2电流在其右方产生的磁场方向向里，故只有在区域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里．选项A正确．]
4．为了判断一个未知正负极的蓄电池极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图所示．用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是( )
A．电源M端为正极
B．电源N端为正极
C．螺线管P端为S极
D．螺线管内部磁感应强度方向由P指向Q
B [小磁针的N极向螺线管偏转，说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管P端为N极，Q端为S极，选项C错误；在螺线管的内部磁场方向由S极指向N极，所以螺线管内部磁感应强度方向由Q指向P，选项D错误；根据安培定则可知，在电源外部电流从N流向M，电源N端为正极，选项A错误，B正确．]
课件41张PPT。第2章 磁及其应用第3节 电生磁的探索及价值
第4节 磁的应用及其意义234奥斯特 电与磁 磁场 电 磁 周围 5电流 磁感线 6弯曲的四指 伸直的拇指中心轴线 7弯曲的四指 拇指所指 磁感线 北极 8分子电流 分子电流 物质微粒 磁极 9杂乱无章 彼此抵消 大致相同 磁性 磁化 10指南鱼 指南针 声音 图像 常规磁铁吸引 超导排斥 11√ √ × × 12√ √ × √ 13141516奥斯特的伟大发现——电流的磁效应 17181920212223242526磁效应产生的秘密、磁的应用 2728293031323334353637383940点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(七)
电生磁的探索及价值 磁的应用及其意义
(时间：20分钟 分值：50分)
[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．我国古代所用的导航工具罗盘的工作原理是( )
A．同名磁极相斥，异名磁极相吸
B．磁场的方向为小磁针静止时北极的受力方向
C．磁体的磁场磁极处最强
D．磁感线是闭合的曲线
B [地球是个大磁体，并且地理北极与地磁南极基本重合，罗盘相当于小磁针，当罗盘静止时，在地磁场的作用下其N极指北．所以选项B正确．]
2．如图所示，a、b为通电螺线管磁场中同一根磁感线上的两点，若用Ba、Bb分别表示a、b两点磁场的强弱，则( )
A．Ba＝Bb B．BaC．a、b两点磁场方向不同 D．a、b两点磁场方向相同
C [根据磁感线的分布可知Ba>Bb，a、b两点磁感线的方向不同，故C对，A、B、D错．]
3．如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的亥姆霍兹线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当亥姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时，则( )
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 [由安培定则可知，螺线管内部的磁感线向里，小磁针N极的受力方向即为该处的磁场方向．]
4．下列物品中必须用到磁性材料的是( )
A．DVD碟片 B．计算机上的磁盘
C．IC电话卡 D．喝水用的搪瓷杯子
B [DVD光盘是塑料做成的，IC电话卡内部是集成电路，喝水用的杯子可以用非磁性材料．故只有B正确．]
5．(多选)下列说法正确的是( )
A．电铃中的电磁铁可以用永磁体代替
B．磁化的过程是一种物质分子变成另外一种物质分子的过程
C．磁化和消磁是物体内部分子电流的取向发生变化
D．磁体及电流的磁性都源于电荷的运动
CD [根据电铃需要用电路的通断控制小锤的运动可知电铃只能用电磁铁，故选项A错误，根据安培分子电流假说可分析判断选项B错误，选项C、D正确．]
6．如图所示，一个小磁针位于圆心，且与圆在同一竖直平面内，现使一个带负电小球在竖直平面内沿圆周逆时针高速旋转，则( )
A．小磁针的N极向纸面里转
B．小磁针的N极向纸面外转
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 [带负电的小球在竖直平面内逆时针旋转，形成顺时针方向的环形电流，根据安培定则，可判断出该环形电流的中心磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针的N极向纸面里转．选项A正确．]
[能力提升练]
二、非选择题(14分)
7．利用电流的磁效应，可以用小磁针和一些导线做成一种简便的灵敏电表(如图所示)，用它可以检查电路或电器是否有断路的地方．使用的时候，先转动底板，使磁针静止的方向跟它上方的导线方向平行，然后用两支表笔去接触要检查的电路的两端，从磁针是否偏转就能知道电路中是否有断路的地方．试说明这种电表的原理．
【解析】 我们知道直线电流产生的磁场的磁感线是一系列以导线上各点为圆心的同心圆，放在导线上面的磁针将受到磁场力的作用，方向与导线垂直．因此，为了检测导线中是否有电流，使用前需要把磁针调整到与导线平行的位置，如果两表笔接触电路时，磁针偏转，说明导线中有电流通过，电路导通；如果两表笔接触电路，磁针不偏转，则电路中存在断路．
【答案】 见解析
