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第十二章 电能 能量守恒定律
13.1 磁场 磁感线
2022-2023学年高中物理同步备课必修第三册
目录
contents
电和磁的联系
01
02
磁场
03
磁感线
04
安培分子电流假说
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。
新课导入
东汉学者王充在《论衡》一书中写道“司南之杓，投之于地，其柢指南”,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。
上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场，列车加速到平稳运行之后，速度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的最高时速，车厢里上下颠簸很小，左右摇摆得相对还大一些。
电和磁的联系
01
一、电和磁的联系
1、电现象和磁现象的相似性
两种电荷
两个磁极
相似特征：同名磁极或同种电荷相斥，
异名磁极或异种电荷相吸
库仑
安培
电与磁是互不相关的两回事
2、电和磁的联系
电和磁之间应该存在某种联系
奥斯特
3、奥斯特实验
（1）实验现象:
3、奥斯特实验
（2）操作技巧:
（3）实验结论:
（4）实验意义:
当给导线通电时,与导线平行放置的小磁针发生转动.
为了排除地磁场的影响,导线应沿南北方向水平放置在小磁针的正上方.
电流具有磁效应,即电流可以产生磁场.
首次揭示了电与磁之间的联系,揭开了人类对电磁现象研究的新纪元.
磁场
02
磁体与磁体之间
通电导体与磁体之间
通电导体与通电导体之间
这些作用力都不需要相互接触就能产生
那么，这些作用力是怎么发生的？
A磁体或电流
B磁体或电流
磁场
产生
产生
作用于
作用于
磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用都是通过磁场发生的.
1、磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质。
磁场和电场一样是一种物质,是客观存在的
2、磁场的基本性质：对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用.
【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢
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
磁感线
03
如何形象地描述磁场中各点的磁场方向
A
B
C
1、定义:磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致.
外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线
2、几种常见的磁场
1、条形磁铁
2、蹄形磁铁
条形磁体磁感线的实验模拟
条形磁体磁感线
蹄形磁体磁感线的实验模拟
蹄形磁体磁感线
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。
6)与电场线的区别:
磁感线是闭合曲线
电场线不是闭合曲线
直线电流，环形电流，通电螺线管的磁场磁感线它们遵循什么定则呢
它们遵循什么定则呢
安培定则
(右手螺旋定则)
直线电流的磁感线实验模拟
直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。
3、直线电流周围磁感线
磁感线特点：磁感线是以导线上的各点为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上。
安培定则（也叫右手螺旋定则）：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。
立体图
俯视平面图
电流I,“·”表示电流垂直直面向外
正视平面图
磁场B,“×”表示磁场垂直纸面向里
表示磁感线垂直纸面向里
表示磁感线垂直纸面向外
表示电流垂直纸面向里
表示电流垂直纸面向外
【例1】如图，一束带电粒子沿水平方向平行的飞过磁针上方时，磁针的N极向纸内偏转，则这束带电离子可能是（　　）
A.向右飞行的正粒子束
B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负粒子束
D.向左飞行的负离子束
Ｎ　
AD
【小试身手】
环形电流的磁感线实验模拟
环形电流的磁感线动画模拟
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。
4、环形电流周围磁感线
I
立体图
正视平面图
电流I,“×”表示电流垂直直面向里
自右向左看平面图
·
×
磁场B,“·”表示磁场垂直直面向外
[例2] 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
【小试身手】
通电螺线管的磁感线实验模拟
通电螺线管的磁感线动画模拟
5、通电螺线管的磁场的磁感线
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,拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向（N极的方向）。
等效
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方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。
（大拇指指向螺线管北极）
通电螺线管周围的磁感线分布图
立体图
横截面图
纵截面图
[例3] (2019·浙江绍兴检测)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,c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
【小试身手】
例4:(2018·安徽淮北月考)如图所示,当S闭合后,小磁针在电流磁场中的指向正确的是(　 　)
D
【小试身手】
三种电流磁场磁感线的分布
练1：如图所示，当开关闭合时
(1)判断通电螺线管的磁极；
（2）指出每个静止小磁针的N、S极。
N
S
甲
乙
丙
丁
S
N
N
N
N
练2：根据图中所示静止小磁针所指方向，画出通电螺线管的绕线情况。
N
N
练3：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
·
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
★如图所示，A为橡胶圆盘，其盘面竖直.B为紧贴A的毛皮.在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置.当沿图中箭头的方向转动把手C时，小磁针将发生什么现象
小磁针的N极将发生偏转，N极向右，S极向左.
安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究：①发现了安培定则；②发现电流的相互作用规律；③发明了电流计；④提出分子电流假说； ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位以他的姓氏命名。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”，世人称他是电动力学的先创者。
磁体和电流都能产生磁场,它们的磁场是否有什么联系
想一想
安培分子电流假说
04
法国学者安培提出了著名的分子电流假说
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微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.
N
S
分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
1、内容：
N
S
2、利用安培的假说解释一些磁现象
未被磁化的铁棒分子电流取向变得杂乱无章
磁化后的铁棒分子电流取向变得大致相同
去磁后的铁棒分子电流取向又变得杂乱无章
安培分子电流假说意义
1.成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象
2.安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系
3.磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的
注意：安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构、电子绕原子核高速旋转的说法，所以称为假说。但是现在，“假说”成为真理。
磁体
磁体
磁场
电流
电流
磁现象的电本质：
以下说法值得商榷：
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
磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的
安培
安培分子电流的假说，揭示了磁性的起源（磁现象的电本质）即：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。
注：并不是所有磁场都是由运动电荷产生的，在电磁波中我们将学到麦克斯韦发现，变化的电场也能产生磁场。
典例分析
05
例1、关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是( )
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
例2、一根软铁棒在磁场中被磁化.是因为( )
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章
C．软铁棒中分子电流消失了
D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同
D
【小试身手】
C
[例5]如图，当电流通过线圈时，磁针A的N极指向哪里 磁针B的N极指向哪里
I
A　
B　
磁针A的N极指向外
磁针B的N极指向里
【小试身手】
感谢您的耐心聆听
I'd like to finish by saying how grateful I am for your attention.

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