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13.1 磁场 磁感线
第十三章 电磁感应与电磁波初步
问题导入：
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？
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。
一、电和磁的联系
两种电荷：正负
两个磁极：南北
力的相互作用：都是同斥异吸
但是，直到19世纪初，库仑、英国物理学家杨和法国物理学家安培等都认为电与磁是互不相关的两回事。
热机做功：
摩擦生热：
这种相互联系和相互转化的思想，影响了奥斯特。
1、各种运动之间存在着相互联系和转化
热能→机械能
机械能→热能
一、电和磁的联系
2、奥斯特实验：电流具有磁效应
奥斯特
丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted，1777—1851) 1777年8月14日生于丹麦． 12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学， 17岁以优异成绩考取了哥本哈根大学免费生。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．1806年任哥本哈根大学物理学教授，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.．
1.该实验成功的关键
通电直导线要南北水平放置,磁针要平行的
放置于导线的下方或者上方
2.该实验说明了什么
首次揭示了电和磁的联系
一、电和磁的联系
电流磁场的应用
与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。
①电磁起重机
②电动机、发电机
一、电和磁的联系
③磁浮列车
④电磁弹射装置
电流磁场的应用
一、电和磁的联系
二、磁场
1、 安培实验：磁体对通电导线也有作用力。
实验表明：该力与电流的大小和方向、导线的长短、磁体磁性的强弱 有关。
同向电流相互吸引
异向电流相互排斥
二、磁场
2、通电导线之间也有作用力。
都是通过磁场发生的。
①磁体与磁体之间有力
②通电导线对磁体有力
③磁体对通电导体有力
④通电导线之间也有力
二、磁场
3、这些作用力都是不需要相互接触，就能产生。那么，这些相互作用是怎样发生的
电荷周围存在电场
4、磁场：
磁体和电流周围空间客观存在的一种特殊物质。
5、磁场基本性质：
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。
那么，我们如何来形象地描述磁场呢
二、磁场
磁体
磁体
磁场
电流
电流
磁体周围存在磁场
电流周围存在磁场
三、磁感线
1、磁场的方向：在磁场中的小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。
2、磁感线：沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样假想的曲线就叫作磁感线。
①磁感线都是闭合曲线，不相交
（在磁铁外N→S极；在磁铁内S→N极）
②磁感线疏密表示磁场的强弱。
三、磁感线
③磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向
例1．下列关于电场线和磁感线的说法正确的是(　　)
A．二者均为假想的线，实际上并不存在
B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的
C．任意两条磁感线不相交，电场线也是
D．磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的
答案：　ACD
课堂例题
四、安培定则
1、直线电流磁场方向的判定
安培定则(1):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.(右手螺旋定则)
直线电流磁场的几种表示图
垂直纸面向外
＋
垂直纸面向里
立体图
俯视图
侧视图
平面图中电流及磁感线的画法：
四、安培定则
安培定则
(1)：
右手握导线
拇指指电流
四指磁感线
特点：以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
2、环形电流磁场方向的判定
四、安培定则
安培定则（2）：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场的方向。
环形电流磁感线的几种画法
四、安培定则
安培定则(2)：
四指环绕电流方向
拇指指内部磁场方向
右手
纵截面图
立体图
横截面图
磁场特点：环内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
3、通电螺旋管磁场方向的判定
许多环形电流组成的
四、安培定则
安培定则(2)：
右手握导线
拇指指电流
四指磁感线
通电螺线管磁场的几种画法
立体图
横截面图
纵截面图
四、安培定则
磁场特点：内部为匀强磁场且比外部强，内部由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
等效
例3：如图，当导线环中沿递时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时N极的指向。
例2：通电直导线附近的小磁针如图所示，标出导线中的电流方向。
I
垂直纸面向外
课堂例题
例4.下列四图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是(　　)
A．①③　　　　　　　 B．②③
C．①④ D．②④
答案：　C
课堂例题
例5.在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
N
S
X
·
课堂例题
科学漫步
安培
安培分子电流假说
1．内容：所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用．在原子、分子等物质微粒内部，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．对有关磁现象的解释
(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向杂乱无章，磁场相互抵消，对外界不显磁性；在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流取向一致，形成磁极．
对外显示磁性，是磁铁的N极
对外显示磁性，是磁铁的S极
对外不显示磁性
(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得杂乱无章的结果．
科学漫步
安培分子电流假说
1、下列关于电场线和磁感线的说法正确的是(　 　)
A．二者均为假想的线，实际上并不存在。
B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的。
C．任意两条磁感线不相交，电场线也是。
D．磁感线是闭合曲线，静电场的电场线是不闭合的。
ACD
课堂练习
2、(多选)如图是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是(　　)
A.图甲中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B.图甲中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C.图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极
D.图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
AD
课堂练习
3、（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，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向同学们，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
课堂练习
4、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
课堂练习
5、如图所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（ ）
A． a、b、均向左
B． a、b、c均向右　
C． a向左，b向右，c向右
D． a向右，b向左，c向右
C
课堂练习
6、如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是(　　)
A.a、b、c的N极都向纸里转
B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转
D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转
B
课堂练习
7、下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是(　　)
C
课堂练习
8、在下列各图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
N
S
X
·
课堂练习
课堂小结
二、磁场
一、电和磁的联系
奥斯特：通电直导线实验表明电能生磁，即电流的磁效应。
①定义：磁体和电流周围空间客观存在的一种特殊物质。
②基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。
三、磁感线
在磁场中小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。
①磁感线都是闭合曲线:
在外N→S极；
②磁感线疏密表示磁场的强弱。
在内S→N。
四、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，弯曲的四指所指方向就是磁感线的方向。

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