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新人教版 必修三
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第1节 磁场 磁感线
新课引入
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。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？
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？
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
学习任务一： 电和磁的联系
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。
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。”
学习任务一： 电和磁的联系
学习任务一： 电和磁的联系
奥斯特实验
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。
同方向电流相互吸引，反方向电流相互排斥
学习任务二： 磁场
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。
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。
磁场的方向:在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向（小磁针静止时北极的指向）为该点的磁场方向．
磁场的基本性质：磁场具有力的性质对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用.
学习任务二： 磁场
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。
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。
学习任务三 ： 磁感线
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。
学习任务四 ： 右手定则
1.通电直导线的磁场
二、光的折射
安培定则1：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。（也叫右手螺旋定则）
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
学习任务四 ： 右手定则
学习任务四： 右手定则
2.环形电流的磁场
环形电流的磁场可以等效成小磁针产生的磁场
安培定则2（也叫右手螺旋定则）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。
学习任务四 ： 右手定则
学习任务四： 右手定则
3.通电螺线管的磁场
安培定则3（也叫右手螺旋定则）：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。
学习任务四： 右手定则
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。
学习任务四 ： 右手定则
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它的两侧相当于两个磁极。
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
科学漫步 ： 安培分子电流假说
3.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。
科学漫步： 安培分子电流假说
当堂达标检测
1．音箱中的扬声器、电话、磁盘、磁卡等生活中的许多器具都利用了磁体的磁性。请选择一个你最熟悉的器具，简述它是怎样利用磁体的磁性来工作的。
【详解】扬声器是通过给磁体附近的线圈通电，磁体产生磁场对线圈产生作用，从而线圈振动，同时带动喇叭的纸盆振动，发出声音。
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2．日常生活中，磁的应用给我们带来方便。例如：在柜门上安装“门吸”能方便地把柜门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。请你关注自己的生活，看看还有哪些地方如果应用磁性可以带来方便。写出你的创意，并画出你设计的示意图。
【详解】黑板擦可做成带磁性的，用完后直接吸在黑板上不掉下来；手提包上的磁性扣可把皮包紧贴在一起。
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3．磁的应用非常广泛，不同的人对磁应用的分类也许有不同的方法。请你对磁的应用分类，并每类举一个例子。
【详解】(1)利用磁体对铁磁性材料（铁钴镍）的吸引作用，入门吸、带磁性的螺丝刀、手提包磁性扣等；
(2)利用磁体对电流的作用力，如喇叭、耳机、电话、电动机等；
(3)利用磁化现象记录信息，如磁带、此卡和磁盘等。
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【详解】由题知：用右手握住直导线，让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向。
由图根据以上方法可判断出通电直导线周围的磁感线方向是顺时针方向的，因为小磁针静止时，北极的指向为磁场方向，则直导线中电流方向向下。
4．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。
当堂达标检测
【详解】安培定则：用右手握着通电线圈，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电线圈的N极。
若线圈通以沿逆时针方向的电流时，根据安培定则知，纸里是通电线圈的S极，纸外是通电线圈的N极。
通电线圈内部的磁场是从S极出来回到N极，小磁针在通电线圈的内部，小磁针N极受到的磁力和磁场方向相同，小磁针N极垂直指向纸外。
5．如图，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时 极的指向。
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【详解】通电螺线管内部与管口外相比，内部的磁场比较强，因内部磁感线较管口密集。
6．通电螺线管内部与管口外相比，哪里的磁场比较强？你是根据什么判断的？
【详解】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方（最下边）；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西。故B正确。
7．为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。

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