(共49张PPT)
第十三章
电磁感应与电磁波初步
1.
磁场
磁感线
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？
信鸽千里归巢是一件再普通不过的事情了，可是鸽子导航的“地图”在哪里？为什么在暴风雨天气或者在有日食的日子鸽子会迷路？
万磁王
科幻人物万磁王有没有
科学依据？
1.能列举磁现象在生产生活中的应用。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影响。关注与磁相关的现代技术发展。
2.通过实验，认识磁场。
3.会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。
1.了解磁现象，知道磁性、磁极、磁体的概念。
2.知道电流的磁效应，体会奥斯特发现的重要意义。
3.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质。
4.理解磁感线概念。知道5种典型磁场的磁感线分布情况。
5.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。
6.知道安培分子电流假说，并能解释有关现象。
7.理解匀强磁场的概念，明确两种情形的匀强磁场。
（物理观念）
（物理观念）
（科学思维）
（物理观念）
（物理观念）
（物理观念）
（科学思维）
（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
一、电和磁的联系
1.
磁体周围空间存在磁场
磁体A
磁体B
磁场
产生
作用于
产生
作用于
古代人们就发现了天然磁石吸引铁器的现象。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,被公认为最早的磁性指
南工具。指南针是我国古代四大发明之一。
磁体磁场——我国古代磁现象的应用
1.磁性：能够吸引铁质物体的性质.
2.磁体：具有磁性的物体叫磁体.
3.磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极.
小磁针静止时指南的磁极叫做南极,又叫S极;指北的磁极叫做北极,又叫N极.
4.磁极间的相互作用:同名磁极相斥，异名磁极相吸.
问题：只有磁体产生磁场吗？有没有其他方法产生磁场？
【探究一：电流的磁效应】
问题1.电现象与磁现象有何相似之处?
问题2.为什么丹麦物理学家奥斯特相信电和磁之间存在联系?
问题3.为什么之前的实验都失败了?
纵向力
横向作用
2.
电流周围空间存在磁场
(1820年
奥斯特实验)
1777年8月14日生于丹麦兰格朗岛一个药剂师家庭。12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学。由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生。他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等。1806年任哥本哈根大学物理学教授，1820年4月发现了电流的磁效应。1821年被选为英国皇家学会会员，1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长。
奥斯特简介：
【探究归纳】
奥斯特实验
1.实验装置
2.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
3.注意事项:导线应沿南北方向水平放置
【探究结论】通电导线对小磁针有力的作用
【互动探究】
磁体间的相互作用是通过什么发生的呢?
【类比】
电荷间的相互作用是通过什么发生的呢?
电荷之间的相互作用是通过电场发生的
磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
1.磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质。
二、磁场
磁体
磁体
磁场
是否只有磁体周围才存在磁场?
2.电流的磁效应：
电流能在周围空间产生磁场。
磁体
电流
磁场
磁体对电流有没有作用力呢？
【探究归纳】
磁体对通电导线有力的作用
磁体
电流
磁场
磁体对通电导线的作用力是通过什么发生的呢?
电流
电流
磁场
【探究归纳】
通电导线对通电导线有力的作用
【规律总结】
磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。
(磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的）
3.磁场的性质
4．对磁场的三点理解
（1）磁场是一种特殊物质，它是客观存在的。
（2）磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间通过磁场发生相互作用。
（3）磁场是有方向的，自由小磁针静止时N极的指向即为该磁场的方向。
5.电场与磁场的比较
比较项目
电场
磁场
不同点
产生
电场周围
磁体、电流、运动电荷周围
基本性质
对放入其中的电荷有力的作用
对放入其中的磁体、电流有力的作用
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人的意志而客观存在的特殊物质，具有能量
三、地球的磁场
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。
地球磁场能抵挡大部分太阳风
沈括在《梦溪笔谈》中指出：“常微偏东，不全南也”。这是世界上最早的关于磁偏角的记载。
11.5°
11.5°
3.磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针的指向与南北方向有一个夹角。
磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的。
地球磁极在缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。
4．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。
观察常见磁场的分布
I在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑就在磁场里磁化成了“小磁针”。轻敲玻璃板，细铁屑就会有规则地排列起来。再将通电直导线穿过另一块玻璃板。重复以上操作。观察条形磁体和通电直导线周围细铁屑的分布情况。
磁感线:在磁场中画出一系列有方向的闭合曲线，且使曲线上每一点的切线方向与该点的磁场方向一致。
四、磁感线
A
B
C
磁感线的特点
1.磁感线是假想的曲线，
用假想的、形象的磁感线来描述实在的、抽象的磁场。
2.磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强,反之，磁场较弱。
3.磁感线不相交，也不相切。
4.磁感线总是闭合曲线，在磁体的外部是从N极出来，进入S极，在内部则由S极回到N极，形成闭合曲线。
【探究归纳】
磁感线
①磁场方向看切线；
②磁场强弱看疏密。
条形磁铁的磁感线分布
【探究归纳】两极分布密，中央疏，且中央正上方处磁场方向与条形磁铁平行。
B
【探究归纳】两极分布密，中央疏，近两极内部分布均匀，在磁体外部：N极→S极；在磁体内部：S极→N极。
B
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，且靠近导线处分布密。
I
正视图
俯视图
直线电流产生的磁场的磁感线
从箭头看
从箭尾看
例1.（多选）如图所示,一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方,并与小磁针指向平行,能使小磁针的N极转向读者,那么这束带电粒子可能是(
)
A.向右飞行的正离子束
B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负离子束
D.向左飞行的负离子束
BC
环形电流磁感线的立体图
横截面图
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，且靠近导线处及环内分布密。
例3.如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后,
三只小磁针N极的偏转方向是(
)
A.全向里
B.全向外
C.a向里，b、c向外
D.a、c向外，b向里
D
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
例4.如图所示，当开关闭合时:
(1)判断通电螺线管的磁极；(2)指出每个小磁针的N、S极。
N
S
甲
乙
丙
丁
S
N
N
N
N
等效
思考
磁体和电流都能产生磁场,
它们的磁场是否有什么联系?
的磁场
1.事实依据：通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场很相似。
2.理论：分子电流假说
法国科学家安培认为：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都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
N
S
五、安培分子电流假说
磁体
磁体
磁场
电流
电流
3.磁现象的电本质：
一切磁场都是由运动电荷产生的；一切磁现象都是运动电荷周围磁场间的相互作用。
运动电荷
磁场
运动电荷
磁场
磁感线
电流
电流的磁效应
产生
描述方法
磁极间的相
互作用规律
方向：小磁针N极指向
磁场客观存在
异名磁极相互吸引
同名磁极
相互排斥
几种磁场
通电直导线的磁场
环形导线周围的磁场
通电螺线管周围的磁场
安培定则：判断磁场方向
1.磁铁吸引小铁钉与摩擦过的塑料尺吸引毛发碎纸屑两现象比较，下列说
法正确的是（
）
A.两者都是电现象
B.两者都是磁现象
C.前者是电现象，后者是磁现象
D.前者是磁现象，后者是电现象
D
2.判断两根钢条甲和乙是否有磁性，可将它们的一端靠近小磁针的N极
或S极。当钢条甲靠近时，小磁针自动远离，当钢条乙靠近时小磁针自
动靠近，则( )
A．两根钢条均有磁性
B．两根钢条均无磁性
C．钢条甲一定有磁性，钢条乙一定无磁性
D．钢条甲一定有磁性，钢条乙可能有磁性
【解题关键】钢条有磁性与磁极间有磁力的作用，当钢条无磁性时，靠近磁极，被磁化后也可有磁力作用。
D
【解题关键】解答本题时应从以下三点进行分析:
(1)磁极总是成对出现,目前为止还没有发现磁单极子。
(2)磁极间相互作用是通过磁场产生的。
(3)铁块被磁化后会产生磁场,通电导线周围也会产生磁场。
3.(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
4.(多选)如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极
间，受到力F的作用，以下说法正确的是(
)
A．这个力是通过磁场产生的作用
B．这个力没有反作用力
C．这个力的反作用力作用在通电导线上
D．这个力的反作用力作用在蹄形磁铁上
AD
5.(2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,
两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。
a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两
点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则
( )
A.b点处的磁感应强度大小为0
B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下
D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
C
6.(多选)(2018·全国卷II)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,
L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于
L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直
于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为
B0和
B0,方向也垂直于
纸面向外。则( )
A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为
AC
7.如图，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行。用磁传感器测
量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是(
)
C
【解题关键】通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，两端磁感应强度最大，沿两端往外磁感应强度减小。
人生是考场，你撕去一张日历时，就是交上了一份答卷。(共29张PPT)
2.
磁感应强度
磁通量
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
1.了解磁感应强度。
2.知道磁通量。
1.理解和掌握磁感应强度的方向、大小及其单位。
2.能用磁感应强度的定义式进行有关计算。
3.通过实验、类比和分析，体会实验探究的思路方法。
（物理观念）
（科学探究）
（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
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堂
【探究一：磁感应强度的方向】
【探究结论】
小磁针静止时北极所指的方向，规定为该点
的磁感应强度的方向，简称该点的磁场方向。
电场
正试探电荷的受力方向
磁场
磁体或电流的受力方向
一、磁感应强度的方向
物理学规定：
小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时N极的指向，规定为该点的磁场方向,
即磁感应强度的方向。
问题1：磁感应强度的大小能否从小磁针N极受力的
情况来研究？
不能。因为N极不能单独存在,小磁针静止时所受合力为零,因而不能用测量N极的受力情况来确定磁感应强度的大小。
引导：
磁场除了对磁体有作用力外，还对通电导线有作用力，能否用很小的一段通电导线来检验磁场的强弱呢？
【探究二：磁感应强度的大小】
电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元.
方法：通过检验电流元来研究磁场强弱.
实验探究：磁感应强度的大小
理想模型
猜想：通电导线受到的磁场力与哪些因素有关？
实验方法:控制变量法
导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）。
1.保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。
2.保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
结论：在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，
导线所受的安培力就越大。
结论：在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，
导线所受的安培力就越大。
现象：电流越大，导线的偏角越大。
【探究结论】
【逻辑推理】
F
L
F
I
F
IL
F
=
B·IL
【推理探究】
精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积
IL
成正比。
（1）同一磁场中
，比值
为恒量；
（2）不同磁场中，比值
一般不同。
二、磁感应强度(B)
1.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受
的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁
感应强度。
3.单位：特斯拉（特：T）
1T=1N/(A?m)
4.方向：磁感应强度是矢量,方向与该点磁场的方向一致
2.定义式：
怎样理解这个物理量？
如果有几个磁场同时存在，则它们的磁场互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和。
5.对磁感应强度的理解
(1)在定义式中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。
(2)磁感应强度反映磁场本身的特性，其值取决于磁场，与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等都无关。
(3)磁感应强度的方向：
①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向。
②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向。
人体感官内的磁场
10－13～10－9
地磁场在地面附近的平均值
5×10－5
我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁体中心
0.1346
电动机或变压器铁芯中的磁场
0.8～1.7
电视机偏转线圈内
约0.1
实验室使用的最强磁场
瞬时103
恒定37
中子星表面磁场
106～108
原子核表面
约1012
一些磁场的磁感应强度/T
【规律比较】磁感应强度B与电场强度E的比较
【电场强度和磁感应强度的区别】
(1)电场力为零，该处电场强度为零；磁场力为零，该处磁感应强度不一定为零。
(2)某点电场强度方向即为放在该处的正电荷所受电场力的方向；某处磁感应强度的方向却不是放在该处的通电导体的受力方向。
(3)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到的电场力是惟一确定的；在磁场中某一确定的位置放入一段导线，电流受到的磁场力还与导线放置的方向及电流方向有关。
例1
关于磁感应强度下列说法中正确的是(
)
A．由B=
知，磁场中某点的磁感应强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比
B．无论I的方向如何都可由B=
求磁感应强度的大小
C．磁场中某处磁感应强度方向与小磁针在该处所受的磁场力的方向相同
D.磁场中某点的磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
【解析】选D。磁感应强度由磁场本身以及在磁场中
的位置共同决定，与磁场力的大小、电流元的大小
无关，A错，D对，只有当通电导线沿垂直磁场方向
放置时，B=
才成立，B错，磁场中某点的磁感应
强度方向与该点的小磁针北极受力方向相同，C错。
三、磁通量（Φ）
1.定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。
2.在匀强磁场中，公式为
Φ=BS⊥（
S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面）
3.单位：韦伯，简称韦，符号Wb，1Wb=1T·m2
的适用条件
(1)匀强磁场
:B是匀强磁场的磁感应强度.
(2)磁场方向垂直平面:
B⊥S。
若S与B不垂直，则S为垂直于磁场方向的投影面积。
当B⊥S时,磁通量最大Φ=BS
当B∥S时,磁通量最小Φ=0。
当磁场B与面积S不垂直时,
ΦΦ=BS垂直
4.物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数.
5.磁通量是有正负的，若在某个面积上有方向相反
的磁场通过，求磁通量时，应考虑相反方向抵消以
后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数
和。
6.磁通密度：B=
1T=1Wb/m2=1N/(A·m)
表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。
7.磁通量的变化
磁通量的变化一般有三种形式：
(1)B不变，S变化；
(2)B变化，S不变；
(3)B和S同时变化。
ΔΦ＝Φ2－Φ1
即ΔΦ取决于末状态的磁通量Φ2与初状态的磁通量Φ1的代数差。
例2.如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它
们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说
法中正确的是( )
A.通过abcd平面的磁通量大小为BL2
C.通过abFE平面的磁通量大小为零
D.通过整个三棱柱的磁通量为零
BCD
磁感应强度B
大小：
方向：小磁针在磁场中静止时N极指向
磁场
定量描述
单位：特斯拉（T
)
矢量
单位：韦伯（Wb)
磁通量Φ
大小：Φ=BS
没有方向但有正负之分
标量
磁场叠加时等于各磁场的矢量叠加
1.关于磁感应强度，下列说法正确的是（
）
A.由B=
可知,磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减
小而增大
B.由B=
可知,磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场
力F的增大而增大
C.通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零
D.放置在磁场中1
m长的通电导线，通入1
A的电流，受到的安培力
为1
N，则该处的磁感应强度就是1
T
C
2.（多选）一小段通电直导线垂直磁场方向放入一蹄形磁铁两磁极间，图中能够正确反映各量关系的是
(
)
【解题关键】磁感应强度由磁场本身因素决定，不随F及IL的变化而变化；由磁感应强度的定义式的变形式F=ILB可以知道F与IL成正比，L一定时，F与I成正比。
BC
3.长10cm的通电直导线，通过1A的电流，在磁场强弱、方向一样的空间
(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4N，则该磁场的磁感应强度( )
A．等于4T
B．大于或等于4T
C．小于或等于4T
D．方向与其所受到的磁场力方向一致
B
4.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5
A，导线长1
cm，它受到的作用力为5×10-2
N，则这个位置的磁感应强度是多大？
解析：
注意：计算时要统一用国际单位制。
黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大的奠基。
停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。(共32张PPT)
3.电磁感应现象及应用
我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？
电磁感应的发现
通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
1.了解法拉第发现电磁感应现象的探索过程；
2.掌握感应电流产生的条件，能够判断具体实例中能够产生感应电流；
3.知道电磁感应现象在生产生活中具体应用。
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堂
一.奥斯特圆梦“电生磁”
1、电与磁有联系吗？19世纪20年代之前的“偏执”
法物理学家安培
英国物理学家托马斯·杨
法物理学家库仑
二者显然肯定是独立的，无关的。
1.电与磁有联系吗？
各种自然现象之间是相互联系和相互转化的！
我坚信：电与磁是有关联的。我一定要找到她！
丹麦物理学家奥斯特
德国哲学家康德
因为：他是我的偶像！
大量事实为证：
机械运动
热运动
摩擦生热
蒸气机
一.奥斯特圆梦“电生磁”
2.奥斯特“碰巧”发现了:电流磁效应
电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切相连的。
在1820年4月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动了。随后的实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应。
电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系。
奥斯特实验：揭示了电流的磁效应
突破：电与磁是有联系的!
二、法拉第心系“磁生电”
1.艰难的探索：众多物理学家“浅尝则止”
伟大安培的尝试：
G
_
+
将磁铁放在闭合回路旁边
将通电直导线放在闭合回路旁边
2、法拉第：历经10年，“痴”心不改
“试验－失败－再试验”：屡战屡败、屡败屡战……
G
_
+
一段通电直导线放在另一段直导线旁边
“试验－失败－再试验”：屡战屡败、屡败屡战……
未通电直导线放在另一段通电线圈内部
G
_
+
法拉第第一个成功实验：十年失败，一朝顿悟
开关
电池组
电流计
法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。
深入探究的真谛
铁心
木筒
变化的电流
将条形磁铁
插入空心线圈
运动的磁铁
在磁铁中
运动的导体
变化的磁场
由磁得到电的现象叫电磁感应。
电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。
电磁感应不是稳态效应，而是动态效应。
法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成五类：
变化的电流
变化的磁场
运动的恒定电流
运动的磁铁
在磁场中运动的导体
“磁生电”现象的本质特征是：变化、运动
法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来.
法拉第1831年制造的发电机
1831年10月28日
法拉第的创新：
圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
例1.(多选)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说
法正确的是(
)
AC
三、产生感应电流的条件
思考与讨论:为了便于分析产生感应电流的条件，我们把“问题”栏目中的实验装置图画成如图所示的示意图。金属棒
AB
静止时，电路中没有感应电流产生；
AB
沿着磁感线运动时，电路中也没有感应电流；只有
AB
切割磁感线时才产生感应电流。
AB
切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路
ABCD
的面积。那么，与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢？
探究一：闭合电路的部分导体切割磁感线
导体棒的运动
表针的摆动方向
导体棒的运动
表针的摆动
方向
向右平动
向后平动
向左平动
向上平动
向前平动
向下平动
结论：
不摆动
只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。
向左
向右
不摆动
不摆动
不摆动
探究二：向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中抽出
磁铁的运动
表针的摆
动方向
磁铁的运动
表针的摆
动方向
N极插入线圈
S极插入线圈
N极停在线圈中
S极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极从线圈中抽出
结论：
向右
不摆动
向左
向左
不摆动
向右
只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。
开关和变阻器的状态
线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片
结论：
探究三：模拟法拉第的实验
有电流产生
有电流产生
无电流产生
有电流产生
只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
分析论证：探究感应电流的产生条件
磁场强弱恒定，闭合电路包围的磁场面积变化时，电路中有感应电流产生；包围的磁场面积不变时，电路中无感应电流产生
线圈中的磁场强弱变化时，线圈中有感应电流产生；线圈中的磁场强弱不变时，线圈中无感应电流产生
线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流产生；磁场不变，线圈B中无感应电流产生
共同点：磁感线的条数变化
磁通量发生变化
归纳结论：探究感应电流的产生条件
感应电流的产生条件：
1）电路闭合
2）磁通量发生变化
只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。
例2.奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生
电，并进行了大量的实验。图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B
两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连接，B与灵敏电流表连接。实
验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是( )
A．线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强
B．线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了
C．线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场
D．线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场
D
例3.（多选）如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中
接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是
（
）
A.先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B.S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C.先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D.S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
AD
四、电磁感应现象的应用
1831
年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指针随之摆动。这是最早的发电机）。当时在场的一位贵妇人取笑地问
：“先生，您发明的这个东西有什么用呢？”法拉第平静地反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”后来，根据电磁感应现象制造的最早的发电机这个新生的“婴儿”，果然成长为电厂里巨大的发电机这一改变世界面貌的“巨人”，它开辟了人类社会的电气化时代。
定义：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时电路中有感应电流产生，这种现象称为电磁感应。
实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电流产生
能量转化：机械能或其他形式的能转化为电能。
电磁感应
应用
发电机：开辟了人类社会的电气化时代
生活中广泛使用的变压器、电磁炉等
1.(多选)如图所示,在正方形线圈的内部有一条形磁铁,线圈与磁铁在同一
平面内,两者有共同的中心轴线OO',关于线圈中产生感应电流的下列说法
正确的是
( )
A.当磁铁向纸面外平移时,线圈中不产生感应电流
B.当磁铁向上平移时,线圈中不产生感应电流
C.当磁铁向下平移时,线圈中产生感应电流
D.当磁铁N极向纸外、S极向纸里绕OO'轴转动时,
线圈中产生感应电流
ABD
2.(多选)如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线框产生感应电流的是( )
A.导线中的电流变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
D.线框以AB边为轴转动
ABD
3.如图所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外。下述操作中能使线圈中产生感应电流的是( )
A.以bc为轴转动45°
B.以ad为轴转动45°
C.将线圈向下平移
D.将线圈向上平移
B
人生是考场，你撕去一张日历时，就是交上了一份答卷。(共23张PPT)
4.
电磁波的发现及应用
电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。那么，电磁波是怎样发现的呢？
1.通过实验，了解电磁波，知道电磁场的物质性；
2.通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响。
3.知道光是一种电磁波。
1.知道变化的电场和磁场的相互联系，了解电磁波产生原理。
2.知道电磁波谱中各个频率的波的特点。
3.了解电磁波在生产生活中的应用实例。
（物理观念）
（物理观念）
（物理观念）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。——麦克斯韦
【分析】：麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
变化的磁场产生电场
【现象】：变化的电场周围小磁针发生摆动
【分析】电荷运动时，周围的小磁针摆动，说明小磁针所在处产生了另一个磁场，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化电场引起的。
变化的电场产生磁场
一、电磁场
在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。这是法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到：既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。因此，麦克斯韦认为：这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。
既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
按照这个理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场.
根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，它就在空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的周期性变化的电场……。于是,变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播。
B
B
E
E
E
E
二、电磁波
1.电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波
2.电磁波传播的速度等于光速。光是一种电磁波。
3.电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。电磁波是横波。
捕捉电磁波
例1.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（
）
A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场
B、变化的磁场在周围产生变化的电场
C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场
D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）
D
三、电磁波谱
按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；
凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长。在
1
s
内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。水波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。波速、波长、频率三者之间的关系是:
波速＝波长
×
频率
四、电磁波的能量
法拉第用“力线”形象地描述了电磁场，麦克斯韦用数学语言表述了电磁场。但在当时，人们只把电磁场看作研究电磁现象的一种方法。赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这意味着，电磁场不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在.
生活中常用微波炉来加热食物。食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。食物增加的能量是微波给它的。可见，电磁波具有能量。
我们有各种各样的仪器，能够探测到各种电磁波。所有这些都表明电磁波具有能量，电磁波是一种物质.
?五、电磁波通信
电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
1、电磁波有效发射的条件：
电磁波的发射
“货物”：要传送的声音、图象等讯号
“汽车”：振荡器产生的高频交变电流(载波)
微波的接收
微波:
频率很高，波长很短；直线传播。
2.电磁波的接收
磁场
电场
变化
产生
电磁波
频率、波长、波速三者关系：c=
电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质
光也是一种电磁波
1.（多选）关于电磁场和电磁波的正确说法是（
）
A.
电场和磁场总是相互联系的，统称为电磁场
B.
电磁场由近向远处传播就是电磁波
C.
电磁波传播速度总是3×108m/s
D.
电磁波可以在真空中传播
BD
2.电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。焊接电弧温度在
3000℃
时，
辐射出大量频率为
1.0×
1015
Hz
的电磁波。根据波长判断，它属于哪种电
磁波？电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔
(如图)，这是为什么？
紫外线
紫外线对人体的危害主要是光化学作用，对人体皮肤和眼睛造成损害。
即使最无足轻重的今天和昨天相比，也具有现实性这一优势。(共22张PPT)
5.
能量量子化
把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。为什么会有这样的变化呢？
1.知道光的能量是不连续的。
2.初步了解微观世界的量子化特征。
1.了解热辐射，知道热辐射与温度之间的关系。
2.知道普朗克的能量子假说。
3.知道原子中的能级结构。
（物理观念）
（物理观念）
（物理观念）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
(开尔文)
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……”
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射实验
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。
迈克尔逊-莫雷实验
黑体辐射实验
迈克尔逊-
莫雷实验
普朗克量子力学的诞生
相对论问世
量子力学
相对论
微观领域
高速领域
经典力学
一、热辐射
我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。
随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化。
思考与讨论
一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？
黑体：如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为黑体
近似黑体
研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。
黑体辐射
只与温度有关。
2
4
λμm
1700K
1500K
1100K
黑体辐射实验规律
实验结论:
1.温度越高,辐射强度越大。
2.与最大辐射强度对应的波长向短波方向移动。
辐射强度
1300K
ε=hν
不可再分的最小能量值ε叫做能量子
3：能量
微观
宏观
h=6.626×10-34J.s
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε,
1
ε,
2
ε,
3
ε,
...
n
ε.
n为正整数，称为量子数
1：能量子
2：量子数
连续
分立的，量子化的
两种理论:
维恩公式:
短波适合;长波不符合
瑞利公式:
长波适合;短波荒唐
紫外灾难
普朗克理论
:
在发射和吸收能量的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。能量是h?
的整数倍。
最小能量为:
ε=h
?
?是波的频率
实验
瑞利公式
维恩公式
黑体辐射理论解释
普朗克理论值
ε=hν
不可再分的最小能量值ε叫做能量子
3.能量
微观
宏观
h=6.626×10-34J.s
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε,
1
ε,
2
ε,
3
ε,
...
n
ε.
n为正整数，称为量子数
1.能量子
2.量子数
连续
分立的，量子化的
二、能量子
年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为
hν，
h
为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子.
例1.下列叙述正确的是（
）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
ACD
2
4
λμm
1700K
1500K
1100K
1300K
辐射强度
例2.黑体辐射的实验规律如图,由图可知
(
)
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
温度越高,辐射强度越大
ACD
温度越高最大辐射强度对应的波长向短波方向移动
例3.氦—氖激光器发出波长为633
nm的激光，当激光器的输出功率为1
mW时，每秒发出的光子数为( )
A．2.2×1015 B．3.2×1015
C．2.2×1014
D．3.2×1014
B
三、能级
微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级（energy
level）。
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线.
黑体
热辐射
定义：原子的能量是量子化的，
这些量子化能量值叫作能级
能级跃迁
原子光谱：原子的光谱是一些分立的亮线
能量子
德国物理学家普朗克最早提出量子假说
物体中不停运动的带电微粒
产生
只吸收不反射电磁波
黑体辐射问题
光子
爱因斯坦发展此理论
提出
能级
1.（多选）下列叙述正确的是（
）
A.
一切物体都在辐射电磁波
B.
一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D.
黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
ACD
2.氦氖激光器发射波长为
632.8
nm
的单色光，这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为
18
mW，则每秒发射多少个光子？
解：ε＝hν
每秒光子数量
集腋成裘，聚沙成塔。几秒钟虽然不长，却能构成永恒长河中的伟大时代。
