13.1 磁场 磁感线 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册36张PPT

第1节磁场 磁感线
第十三章电磁感应与电磁波初步
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，我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献。在现代，磁现象与日常生活、科技密切相关．
新知探究
电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物。
新知探究
磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。
新知探究
知识点 电和磁的联系
1.磁现象
最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4，能吸引其他物体，很像磁铁.
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新知探究
知识点 电和磁的联系
1.磁现象
(1)磁性：磁体吸引铁质物体的性质．
(2)磁极：磁体上磁性最强的区域．
①北极：自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极．
②南极：自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极．
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新知探究
知识点 电和磁的联系
奥斯特实验
实验装置如图所示
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新知探究
知识点 电和磁的联系
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。
注意事项：通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动．
实验结论：由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围产生了磁场
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新知探究
知识点 磁场
磁体之间是通过什么发生相互作用的呢?
电荷之间是通过什么发生相互作用的呢?
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新知探究
磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
电荷之间的相互作用是通过电场发生的
电场和磁场都是一种物质
知识点 磁场
磁场和电场一样都是一种客观物质,是客观存在的,看不见摸不着,但是很多磁现象感知了它的存在.在同一空间区域,可以有几个磁场共同占有,实物做不到。是否只有磁铁周围才存在磁场?
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新知探究
知识点 磁场
基本性质：对处于磁场中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的，场和实物是物质存在的两种形式，通过跟别的物体发生相互作用时表现出自己的特性。
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新知探究
名师指点
对磁场的理解
基本性质
对放入其中的磁体或电流产生磁力作用
客观性质
磁场虽然不是由分子、原子组成，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
特殊性质
磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而是以一种场的形式存在
磁场的
方向性
磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。
名师指点
对磁场的理解
自然界有两种基本的物质形态：实物和场。
(1)实物即具体的、有形的物质形态，由物质粒子组成。
(2)场是物质的另一种存在形态，和实物一样也是一种客观存在物，具有质量、能量、动量等物质的基本属性。
磁场中各点的磁场方向如何判定呢?
新知探究
将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的磁场方向.
新知探究
电场线可以形象的描述电场强度E的大小和方向，那么我们怎样形象地描述磁感应强度的大小和方向呢？
知识点 磁感线
磁场是一种特殊的物质，不能为人们所看见，英国科学家法拉第在对磁场的描述方面表现出很强的想像力，为了“看见”磁场，法拉第在纸板上均匀洒满细小的铁屑，在其下放置磁铁，然后轻敲纸板，磁化后的铁屑在磁力的作用下就清清楚楚地呈现出“磁感线”来。
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新知探究
知识点 磁感线
定义：用来形象描述磁场的强弱及方向的曲线．
①磁感线的疏密表示磁场的强弱．
②磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．
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新知探究
A
B
C
知识点 磁感线
磁感线与电场线的比较
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新知探究
两种线
比较内容　 　
磁感线
电场线
不同点
闭合曲线
不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远
相
似
点
引入目的
为形象描述场而引入的假想线，实际不存在
疏密
场的强弱
切线方向
场的方向
是否相交
不能相交(电场中无电荷空间不相交)
除了磁铁,直线电流、环形电流、通电螺线管的周围空间也能产生磁场。
直线电流，环形电流，通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点？它们遵循什么定则呢？
新知探究
知识点 安培定则（右手螺旋定则）
(1)直线电流周围的磁场：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
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新知探究
知识点 安培定则（右手螺旋定则）
(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线的方向
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新知探究
知识点 安培定则（右手螺旋定则）
(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极
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新知探究
知识点 安培定则（右手螺旋定则）
例：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
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新知探究
BC
知识点 安培定则（右手螺旋定则）
例2：如图所示，在三维直角坐标系中，若一束电子沿y轴正向运动，则由此产生的在z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是（ ）
A.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴负方向
B.A点磁场沿x轴负方向，B点磁场沿z轴正方向
C.A点磁场沿z轴正方向，B点磁场沿x轴负方向
D.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴正方向
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新知探究
A
1.常见永磁体的磁场
名师指导
名师指导
名师指导
1.1820年，奥斯特把一根很细的铂丝连在伏打电槽上，铂丝下放置一个小磁针，让细铂丝与小磁针平行。当小磁针稳定后接通电源，小磁针发生了偏转下列说法正确的是（?? ）
A.?铂丝通电前，小磁针N极的指向无确定的方向
B.?铂丝通电前，小磁针S极指向地球的北极
C.?铂丝中通有由东向西的电流时，小磁针N极向西偏转
D.?铂丝中通有由北向南的电流时，小磁针N极向东偏转
课堂训练
解析：AB．在地表上方地磁场由地理上南极指向地理上的北极，铂丝通电前，由于地磁场的影响，小磁针N极向北，S极指向地球的南极，AB不符合题意；
C．铂丝中通有由东向的电流时，在小磁针处产生向南的磁场，电流和地磁场产生的合磁场方向仍沿南北方向，磁场力产生的转动效果为零（磁力矩为零），小磁针仍静止不动，C不符合题意；
D．铂丝中通有由北向南的电流时，在小磁针处产生向东的磁场，小磁针N极受到向东的磁场力向东偏转，D符合题意。
故答案为：D。答案：D
课堂训练
2.在量子力学早期的发展中，为了解释一些光谱实验中的现象，物理学家们引入了电子自旋的概念。当时物理学家将电子设想为一个绕着自身对称轴旋转的均匀带负电的小球，如图所示，已知这个小球绕着轴从上往下看逆时针旋转，则轴上各点处的磁场方向为（? ?）
A.?z轴正方向???????????
B.?z轴负方向???????????
C.?垂直于z轴方向???????????????????
D.?以上都不正确
课堂训练
解析：小球带负电，逆时针旋转，形成顺时针的环形电流，根据安培定则可知，轴上各点的磁场方向沿着z轴负方向
故答案为：B。
答案：B
课堂训练
3. 下列关于电、磁描述的说法中正确的是（?? ）
A.?磁场和磁感线都是客观存在的
B.?正电荷在静电场中运动的轨迹必定与电场线重合
C.?电场中某点的场强与该点试探电荷所受的电场力成正比
D.?匀强磁场中，穿过线圈的磁感线条数越多，则磁通量越大
课堂训练
解析：A．磁场是客观存在的，磁感线是为了描述磁场而建立的物理模型，不是客观存在的物理实在，A不符合题意；
B．运动轨迹由电荷的速度方向和电场力方向决定，不一定与电场线重合，B不符合题意；
C．试探电荷在电场中某点所受的电场力与该点的场强成正比，C不符合题意；
D．穿过一定区域内的磁感线的条数越多，说明磁感应强度越大，磁通量就越大，D符合题意。
故答案为：D。
答案：D
课堂训练
4. 如图所示，小磁针甲放在水平通电螺线管的内部，小磁针乙放在水平通电螺线管的正上方，两小磁针均可在水平面内自由转动。闭合开关后，关于两小磁针静止时N极的指向，下列说法正确的是（?? ）
A.?甲、乙的N极均水平向左
B.?甲、乙的N极均水平向右
C.?甲的N极水平向左，乙的N极水平向右
D.?甲的N极水平向右，乙的N极水平向左
课堂训练
解析：根据安培定则（右手螺旋定则），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线的方向（也就是电磁铁的N极），磁感线的方向就是小磁针N极的受力方向，也就是N极静止时的指向。
所以甲的N极水平向左。磁铁外部磁场由电磁铁的N极到S极，所以乙的N极水平向右。
故答案为：C。答案：C
课堂训练
谢谢