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第十三章 电磁感应与电磁波初步
第一节 磁场 磁感线
目 录/
1.
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
PART 01
学习目标
学习目标
1.知道磁场的概念，知道一切磁作用力都是通过磁场发生的
2.知道磁感线的定义和特点，了解几种常见的磁场的磁感线分布
3.学会用安培定则判断电流的磁感线方向
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 02
情境导入
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
关于磁体与磁性，大家都能想到什么呢？
蹄形磁体
磁悬浮列车
指南针
磁悬浮地球仪
PART 03
新课讲解
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？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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。
库仑
安培
托马斯·杨
电和磁没啥关系
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系
1820年4月，在一次讲课中，他偶然地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。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
磁体对通电导线也有作用力
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？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
磁场
磁体对通电导线产生力的作用力
两条通电导线之间发生相互作用
思考讨论
问题：磁体之间、磁体和电流之间、电流之间不用接触就能产生力的作用，是怎样实现的？
这种现象说明了什么？
磁体之间、磁体和电流之间、电流之间的力的作用，是通过磁场产生的。
通电导体周围存在磁场。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
磁场和电场都是一种客观物质
看不见摸不着却是客观存在的
电荷
电荷
磁体或电流
磁体或电流
电场
磁场
磁场：磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质
磁场的方向：小磁针静止时N极所指的方向
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
用小磁针和细铁屑
感受磁体周围的电场
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
条形磁铁的磁场
蹄形磁铁的磁场
外部：从 N 到 S
内部：从 S 到 N
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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；
④磁感线的疏密表示磁场的强弱；
③磁感线不相交、不相切；
⑤磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
磁场感应强度 B 的方向
磁感线的特点
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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，且方向水平向北。
地磁场
磁铁和电流都能产生磁场，电流产生磁场是什么样的呢？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
安培定则：对直导线，大拇指指向为电流方向，四指弯曲方向是磁感线方向；
安培定则
(立体)图
横截面(俯视)图
纵截面(平视)图
对环形电流和通电螺线管，四指弯曲方向为电流方向大拇指指向为内部轴线上磁感线方向（也叫右手螺旋定则）
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
纵截面图
立体图
横截面图
环形电流和通电螺线管的磁场
立体图
横截面图
纵截面图
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
电磁起重机
电动机
电流磁场的应用
电磁弹射
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。
2.安培分子电流假说对一些磁现象的解释：
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
B
安培分子电流假说
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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.
说明：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。
如今，“假说”已成为真理。
安培分子电流假说的意义
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 04
小试牛刀
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.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。关于指南针，下列说法正确的是( )
A.指南针可以仅具有一个磁极
B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C.指南针的指向不会受到附近铁块的干扰
D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
B
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：B
解析：A.指南针有两个磁极，故A错误；
B.指南针能够工作的原因是其处在地球磁场中，在地磁场的作用下指向南北方向，故B正确；
C.如果指南针附近有铁块，则铁块会影响指南针附近地磁场的分布，指南针的指向会受到干扰，故C错误；
D.在指南针上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电后，根据电流的磁效应可知通电直导线会产生磁场，指针发生偏转，故D错误。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
2.下列关于图中的相关判断和描述正确的是( )
A.甲图中地球赤道表面磁场方向指向南方
B.乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，再从负电荷回到正电荷形成闭合回路
C.丙图中条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
D.丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，其轴心位置小磁针的N极向纸外旋转
D
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：D
解析：A.甲图中地球赤道表面磁场方向指向北方，故A错误；
B.乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，电场线并不会从负电荷回到正电荷形成闭合回路，故B错误；
C.丙图中条形磁铁的磁感线在磁铁外部从N极出发，到S极，从磁铁内部由S极回到N极，故C错误；
D.丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，根据安培定则可知，其轴心磁场方向向外，则其轴心位置小磁针的N极向纸外旋转，故D正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.关于电流及电流周围产生的磁场分布，下列各图中正确的是( )
A. B.
C. D.
D
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：D
解析：A.根据安培定则可知，图中磁场方向与给出的箭头所指方向相反，故A错误；
B.根据安培定则可知，图中磁场方向与给出的箭头所指方向相反，故B错误；
C.根据电源正负极判定电流方向没有问题，根据安培定则可知，图中磁场方向与给出的箭头所指方向相反，故C错误；
D.根据安培定则可知，图中磁场方向与给出的箭头所指方向相同，故D正确。
PART 05
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
① 电和磁的联系
（1）磁现象
①磁性：物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性.
②磁体：具有磁性的物体叫磁体.
③磁极：磁体中磁性最强的区域叫磁极.
（2）磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.
磁场
（1）电流的磁效应：丹麦物理学家奥斯特首先发现通电导线周围存在磁场.
（2）磁场方向：物理学中把小磁针在某点处静止时 N 极所指的方向规定为该点磁场的方向.
（3）基本性质：对放入磁场中的磁体、通电导线或运动电荷有力的作用.
在奥斯特之前，人们一直认为电和磁互不相关
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学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（4）地磁场：地球本身在地面附近空间产生的磁场叫地磁场，地磁场的分布大致就像一个条形磁铁外部的磁场.
磁感线
（1）定义：磁感线是为了形象描绘磁场中各点磁感应强度情况而假想出来的曲线，在磁场中画一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线.
（2）特点
①磁感线上每点的切线方向，都表示该点磁感应强度的方向；
②磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱；
③在磁体外部，磁感线由 N 极到 S 极，在磁体内部，磁感线由 S 极到 N 极，形成一条闭合的曲线，磁感线不相交；
一条闭合的、有方向的曲线
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学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
④磁场是客观存在的，磁感线是人为画出的，实际并不存在.
安培定则：用右手握住导线，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.（这个规律也叫做右手螺旋定则）
用于解释通电直导线
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