13.1磁场 磁感线(1)课件(共20张PPT) 人教版(2019)必修第三册

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13.1磁场 磁感线(1)课件(共20张PPT) 人教版(2019)必修第三册

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人教版物理必修三
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第一节 磁场 磁感线(1)
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。
在现代,磁现象与日常生活、科技密切相关.
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。
托卡马克磁约束装置
一类控制热核聚变的装置。用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内,使它受控制地发生大量的原子核聚变反应,释放出原子核所蕴藏的能量。磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径,是等离子体物理学的一项重大应用.
讨论交流
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。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。
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。目前,青岛磁悬浮列车时速620km/h。
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?
简单的磁现象
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.任一磁体都具有两个磁极.
4.磁极间的相互作用:同名磁极相斥,异名磁极相吸.
5.变无磁性物体为有磁性物体叫磁化,
变有磁性物体为无磁性物体叫退磁.
6.磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质
一、电和磁的联系
1.讨论交流,提出问题
人们很早就发现电和磁有很多相似的特征:自然界中的磁体总存在着两个磁极,自然界中同样存在着两种电荷。
同名磁极或同种电荷相互排斥,异名磁极或异种电荷相互吸引。这种相似性是否意味着电和磁之间有某种联系呢?
1731年,一英国商人发现雷击后的刀叉竟具有了磁性。1751年,富兰克林发现莱顿瓶放电可使缝衣针磁化。电现象和磁现象间的相似是偶然的吗 那些磁化现象又说明了什么呢
电现象和磁现象存在某种联系吗
2.物理学家的观点
库仑
安培
托马斯·杨
电和磁没啥关系
直到19世纪初很多著名的科学家——如库仑、安培、托马斯.杨都认为电与磁是互不相关的两回事。
3.科学与思想进步
在18世纪和19世纪之交人们发现,自然界各种运动之间存在着相互联系和转化,这种思想在哲学界和科学界逐渐形成,也影响了奥斯特。
1687年牛顿发现万有引力定律,物体间引力方向有何特征?
1785年库仑发现库仑定律,两点电荷间作用力方向有何特征?
由于受“纵向力”的影响,奥斯特总是把小磁针放在通电直导线的延长线上,观察小磁针的偏转情况。
4.奥斯特的发现
丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系,并开始不懈的探索。由于受当时一些错误观点影响,奥斯特做了很多实验都以失败告终。
1820年4月,在一次讲课中,他偶然的把一根导线放在一个指南针的上方,通电时,磁针转动了。——首次发现了电和磁的联系。
奥斯特
奥斯特实验的意义
奥斯特实验说明:电流对磁体会产生力的作用,电流具有磁效应。
奥斯特是第一个发现了电和磁有联系的人。它的这个发现震动了整个科学界,推动了电磁学的研究。
做电流磁效应实验时,通电导线为什么要沿南北方向放置?
地球本身就是一个大磁体,而地球的磁场方向大致是由地理的南极指向地理的北极。为了避免地磁场的影响,在做实验时,通电直导线必须沿南北方向放置。
讨论交流
为此,安培写道:“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”
二、磁场
奥斯特实验之后,安培等人又做了很多实验研究。他们发现,不仅通电导线对磁体有作用力,磁体对通电导线也有作用力。
实验一:电流对磁体的作用(奥斯特实验)
通电时小磁针会发生偏转。
断电时小磁针转回到指南北的方向;
说明:通电直导线周围存在磁场。
通电电流方向相反,小磁针偏转方向 也相反。
说明:磁场方向与电流方向有关。
实验二:磁体对电流的作用力
现象:导体棒由静止变为运动
实验证明:磁体对电流有力的作用。
讨论交流:既然电流有磁效应,那么电流和电流之间是否也存在着相互作用力呢?
现象:同向电流相互吸引,
反向电流相互排斥。
实验证明:电流对电流有力的作用。
实验三:电流对电流的作用力
讨论交流
磁体与磁体、通电导线对磁体、磁体对通电导体、任意两条通电导线之间都有力的作用,这些作用力的产生都不需要直接接触。那么,这些相互作用是怎样发生的
F′
F
正像电荷间相互作用通过电场发生,磁体和磁体之间,磁体和通电导体之间,以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。
1.磁场:磁体或电流周围周围空间存在的一种特殊物质。
2.磁场的基本性质:
对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。
3.磁场的方向:小磁针静止时N极的指向。
磁场看不见摸不着,我们如何形象描述它呢?
讨论交流
三、磁感线
正像在电场中我们用电场线形象地描述电场一样,在磁场中,我们用磁感线来描述磁场。
在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致,这样的曲线就叫作磁感线。
1.条形磁铁磁感线:
2.蹄形磁铁磁感线:
规定小磁针静止时N极所指的方向为磁场方向
讨论交流:磁感线真实存在的吗?它是如何描述磁场的?
磁感线的特点:
1.磁感线是假想的曲线;
2.磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线,磁体外部由N极到S极,内部由S极到N极;
3.磁感线不相交、不相切;
4.磁感线的疏密表示磁场的强弱;
5.磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
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。
(3)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。
磁偏角:地球的地理两极与地磁两极并不重合,因此,指南针并非准确指向南北(磁场的南北极)与地理上的南北极并不完全一致,两者之间存在着夹角,即磁偏角。
地理北极
磁南极
磁北极
地理南极
磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的,由于地球磁极的缓慢移动,磁偏角也在缓慢变化。
地球磁场能抵挡大部分太阳风

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