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第十一章 电磁场与电磁波初步
11.1 磁现象 磁感线
【学习目标】
1.知道磁场的概念，知道磁体与磁体间的作用是通过磁场发生的.
2.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点.
导入新课
上海磁悬浮列车加速到平稳运行之后，速度是430千米每小时，速度之高竟超过了F1赛车的最高时速，这其中包含的物理知识是什么呢？
磁悬浮列车
一、为什么说我国是对磁现象认识最早的国家之一
　　　我国是世界上最早发现磁现象的国家，春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。
东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”
指南针是我国古代四大发明之一。指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献．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。
　　　
最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其主要成分为Fe3O4 ，能吸引铁质物体，很像磁铁.
磁铁多是由铁、钴、镍等金属或某些氧化物制成。
注意：天然磁石和人造磁铁都是永磁体。
天然磁石主要成分是四氧化三铁。现代工业上可以制造出各种各样的人造磁体，20世纪70年代制造出稀土强磁材料使得磁性元件更加小型化，到目前为止具有最强磁力的永久磁体是钕磁体，也称为钕铁硼磁体(右图)。
在生命体中也存在磁现象，有人认为信鸽识途归巢、候鸟千里迁徙等就是利用地磁场辨别方向。人体及器官也有磁性，利用电子技术及超导量子干涉技术可得到心磁图、脑磁图、肺磁图及人体磁场分布。基于磁场的核磁共振技术成像(右图)及磁疗技术也广泛用于医学临床。
　　在现代，磁现象与日常生活、科技密切相关，认识磁现象，我们先从认识磁场开始．
二、如何形象地描述磁场
磁体周围空间存在的一种特殊物质。
磁场和电场一样是一种物质,是客观存在的。
对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的.
.
1、磁场：
2、磁场的基本性质：
磁场具有力的性质
3、磁场的方向：
（1）小磁针静止时N极的指向。
（2）小磁针N极在磁场中受力的方向。
4、磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质.存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围.
如何形象地描述磁场中各点的磁场方向
A
B
C
1、定义:磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致.
2、磁感线的特点
（1）磁感线是假想的，不是真实的。
（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。没有画到磁感线的地方不表示那里没有磁场存在
（3）磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
（4）磁感线是闭合曲线。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。
（5）磁感线不能相交或相切。
磁感线是闭合曲线
电场线不是闭合曲线
3、几种常见的磁场的磁感线
1、条形磁铁
2、蹄形磁铁
外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线
例1　下列有关磁场的说法，错误的是
A.磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场
B.磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C.磁场是有方向的，在条形磁体的磁场中的不同位置，其磁场方向一般
不同
D.在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同
√
解析　磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种客观存在的特殊物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用；磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针北极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反(磁场方向的另一种描述方法)，在条形磁体的磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同，故A、B、C正确，D错误.
1.电场、磁场具有非常接近的性质：看不见，摸不着，但却是客观存在的特殊物质.
2.磁场不仅有大小而且有方向.磁场的方向规定为小磁针N极受力方向或者小磁针静止时N极所指的方向或者磁感线的切线方向.
总结提升
例2　关于磁场和磁感线，下列说法正确的是
A.磁感线总是从磁体的N极出发，到S极终止
B.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和
小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C.两个磁场的叠加区域，磁感线可能相交
D.磁感线可以表示磁场的强弱，沿磁感线方向，磁场逐渐减弱
√
解析　磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N极指向S极，在磁体内部，磁感线由S极指向N极，A错误；
磁感线的切线方向表示磁场方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致，B正确；
磁场重叠时，磁场会相互叠加，但绝对不会出现同一点处有两个磁场方向，磁感线不能相交，C错误；
磁感线的疏密表示磁场的强弱，在同一磁场中，磁感线密的地方磁场较强，磁感线疏的地方磁场较弱，D错误.
磁感线可以和电场线作类比：比如都是人为引入的带有方向的线，可以通过疏密程度反映场的强弱，不能相交等；也有不同点，比如磁感线是闭合的曲线而电场线不闭合.
规律总结
针对训练1　下列关于磁感线的说法正确的是
A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B.磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有
磁感线
D.沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
√
解析　磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，磁感线可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；
在磁铁外部，磁感线从磁铁的N极发出，从磁铁的S极进入，在磁铁内部磁感线由S极回到N极，构成闭合曲线，选项B错误；
磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；
磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误.
三、指南针指向地球南极吗
如图，地球周围存在一个大范围的磁场，就如同一个巨大的条形磁体。在地磁场的作用下，指南针会调整方向，使其取向顺着地磁场的磁感线，N极指向地磁南极；S极指向地磁北极。地磁南极在地理北极附近;地磁北极在地理南极附近。这表明地磁两极与地理两极不完全重合，地磁轴和地球自转轴之间的夹角约为11°。我们将地球表面水平放置的指南针静止时N极所指的方向与地球北极方向之间的夹角称为磁偏角，地球表面不同地区磁偏角是不相同的。不仅如此，由于地球磁极的缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。
我国宋代科学家沈括是历史上第-个提出磁偏角现象的人，他在《梦溪笔谈》中记载了地磁偏角现象:“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”“较系统的研究磁偏现象原始理论的是英国人吉尔伯特。磁偏角的发现对指南针在航海方面的应用十分重要。
假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带有何种电荷？
带负电荷
【例3】地球磁场的磁感线如图所示，磁场中M、N两点的磁感应强度的大小分别为BM、BN，则BM、BN的大小关系正确的是（　　）
【解析】磁感线越密集，磁场越强。故BM>BN
故选A。
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
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