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第三章 电磁场与电磁波初步
1 磁场 磁感线
教学目标
沙漠探险者如何识别方向？
新课引入
大洋中的舵手如何识别方向？
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
这是绚丽多彩的极光现象，要弄明白它形成的原理，就得学习有关磁场的相关知识。
极光现象
春秋时期，古人已发现天然磁石具有吸引铁的性质，如同慈母召子，故又把磁石称为“慈石”.
一、我国古代对磁现象的认识及应用
沈括的代表作《梦溪笔谈》记载：“方家以慈石磨针锋，则能指南……”
指南针（罗盘针）成为郑和在1405-1433年间七下西洋的有力保障。
《史记》中记载磁石独具疗效。
《本草纲目》中更详细记载了磁石能治疗的多种疾病。
二、磁场与磁感线
类比：电荷之间的相互作用是通过电场发生的.
磁体
磁场
磁体
1、磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质.
小磁针有规律的排列着。
①如图，在桌面上放置一条形磁铁，在其周围放一些小磁针，观察小磁针静止后N极、S极的指向。
观察思考：
敲击塑料板时，铁屑短暂离开板面（摩擦力影响消除）,它们按照磁场方向排列.
②将一个薄的塑料板平放在条形磁铁或马蹄型磁铁上，在塑料板上撒一些铁屑，用手轻轻敲击塑料板，观察铁屑的分布。想一想，为什么轻轻敲击塑料板，上面的铁屑会又规则地分布？它们的分布图样反映了什么？
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的方向一致。
①定义:
A
B
C
强弱？
疏密！
2．磁感线：
人们规定：小磁针N极的受力方向就是该处磁场的方向
②磁感线的基本特点：
1）磁感线上每一点的切线方向表示该处的磁场方向。
2）磁感线的疏密程度表示该处的磁场的强弱。
3）磁体外部磁感线从N极出发指向S极，在磁体内部由S极到N极，形成闭合曲线。
4）磁感线不相交（不相切）。
条形磁铁的磁感线：
蹄形磁铁的磁感线：
三、安培定则
奥斯特发现通电导线周围也存在磁场。
它的磁感线分布是怎样的呢？
我们也可以用铁屑来观察通电导线周围的磁场分布
通电直导线：
通电环形导线：
通电螺线管：
安培定则：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.
1.直线电流磁场的磁感线
特点：一系列的同心圆，且靠近导线处分布密.
2.环形电流周围的磁感线
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.
特点：一系列的同心圆，且近导线处及环内分布密.
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,大拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向.
3.通电螺线管周围的磁感线
【例1 】(多选)下列有关磁场的说法中，正确的是(　 　)
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、摸不到，但它是一种客观存在的物质，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，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)，故A、B、C正确，D错误。　
ABC
典例分析
[例2] 物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是(　　)
A.该实验必须在地球赤道上进行
B.通电直导线应该竖直放置
C.通电直导线应该水平东西方向放置
D.通电直导线应该水平南北方向放置
解析　小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选D。
D
[例3]如图所示为电流产生磁场的分布图,正确的分布图是(　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
C
②和③不符合安培定则！
一、我国古代对磁现象的认识和应用
二、磁场和磁感线
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的方向一致。
三、安培定则
本课小结
1.奥斯特实验说明了(　　)
A.磁场的存在 B.磁场的方向性
C.电流可以产生磁场 D.磁体间有相互作用
解析　奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场。故正确答案为C。
答案　C
跟踪练习
2.如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转(　　)
A.沿顺时针方向转动
B.沿逆时针方向转动
C.N极转向纸里，S极转向纸外
D.N极转向纸外，S极转向纸里
解析　由安培定则知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，选项C正确。
答案　C
3. 关于磁感线，下列说法中正确的是(　　)
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D.两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
解析　磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误。
C
4. 电路没接通时三个小磁针方向如图所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向。(其中小磁针3在螺线管内部)
解析　由安培定则可知螺线管内部磁场方向由左向右，故小磁针3顺时针转动，最后N极指右；小磁针1所在位置处磁场方向向左，故小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2所在位置处磁场方向向右，小磁针2顺时针转动，最后N极指右。
答案　小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2顺时针转动，最后N极指右；小磁针3顺时针转动，最后N极指右。
谢谢
大家

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