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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
电和磁的联系 磁场
任务一
（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.
复习回顾——磁现象
观察与思考
两种电荷
(1)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.
1.电和磁的联系
两个磁极
观察与思考
库仑
安培
托马斯·杨
直到19世纪初很多著名的科学家认为电与磁是互不相关的两回事。
奥斯特
奥斯特是第一个发现电和磁有联系的人。
观察与思考
(2)奥斯特实验：
实验装置：
实验现象:
当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动。
注意事项：导线应沿南北方向水平放置
结论：通电导线对小磁针有力的作用，说明电流具有磁效应。
观察与思考
既然电流对磁体有作用力，那么磁体对电流是否也会产生作用力呢？电流与电流之间是否也有力的作用呢？
观察与思考
通过实验可以看到磁体对通电导线存在作用力。
电流之间也有相互作用。
观察与思考
通过前面的实验我们知道磁体和磁体之间，电流和磁体之间，电流和电流之间均存在相互作用，那么它们之间的相互作用是怎样发生的呢？
电流
磁体
磁体
磁体
电流
电流
电荷
电荷
电
场
磁体间，电流间，磁体和电流间的作用力是通过磁场发生的。
磁
场
2.磁场
（1）磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。
（2）基本性质：磁场对磁体或通电导体有力的作用。
（3）磁场尽管看不见、摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。
（4）磁场是有方向的。物理学中规定：将一个小磁针放入磁场中的一点，小磁针静止后，N极所指的方向就是该点的磁场的方向。
也是小磁针N极所受磁场力的方向
导练
1.(多选)下列有关磁场的说法，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S极所受磁场力的方向与该点的磁场方向
相同
√
√
√
磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种客观存在的特殊物质；磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；磁场具有方向性，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同，在磁场中的某点，小磁针N极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，小磁针S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.
磁感线 地磁场
任务二
观察与思考
实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布。
观察与思考
1.磁感线
（1）定义：沿着磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。
A
B
C
观察与思考
以下两幅图是条形磁铁和蹄形磁铁周围的磁感线分布情况，请你结合两幅图说一下磁感线有哪些特点。
(2)磁感线的特点
①磁感线是假想出来的有方向的曲线，实际并不存在.
②磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱.
③磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向.
④磁感线不相交，不相切，也不中断.
⑤磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极.
2.地球的磁场
(1)地球是一个巨大的磁体，地球周围空间
存在的磁场叫地磁场.
(2)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.地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角.
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.
思考与讨论
磁感线和电场线有什么异同点？请结合表格填空。
比较项目 磁感线 电场线
相 同 点 意义 为了形象地描述(磁）场的方向和强弱而 的线 为了形象地描述（电）场的方向和强弱而 的线
方向 线上各点的 就是该点的(磁）场方向 线上各点的 就是该点的（电）场方向
疏密 表示(磁）场 . 表示（电）场 .
特点 在空间不相交、不相切、不中断 除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断
不同点 曲线 的曲线
假想
假想
切线方向
切线方向
强弱
闭合
强弱
不闭合
导练
2.(多选)关于磁感线的描述，下列说法正确的是
A.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
B.磁感线总是从磁体的N极出发，到S极终止
C.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和
小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致
D.两个磁场的叠加区域，磁感线不可能相交
√
√
磁感线是假想的曲线，A错误；
磁感线在磁体的外部从N极到S极，在磁体内部是从S极到N极，故B错误；
磁感线的切线方向表示磁场方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致，C正确；
磁感线不能相交，如果相交则说明同一位置出现两个磁场方向，与实际不符，故D正确.
3.(多选)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也.”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示.关于地磁场下列说法正确的是
A.地球地磁南极在地理北极附近
B.北京地区的地磁场方向由北向南
C.赤道上空的地磁场方向与地面平行
D.地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直
于地面向上，在北半球垂直于地面向下
√
√
√
地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近，故A正确；
根据地磁场分布特点，北京地区地磁场方向大致由南向北，故B错误；
赤道上空磁场的方向与地面平行，C正确；
根据地磁场的分布特点，D正确.
观察与思考
以下两幅图是条形磁铁和蹄形磁铁周围的磁感线分布情况，请你结合两幅图说一下磁感线有哪些特点。
观察与思考
以下两幅图是条形磁铁和蹄形磁铁周围的磁感线分布情况，请你结合两幅图说一下磁感线有哪些特点。
观察与思考
安培定则
任务三
结合实验视频，请观察直导线通、断电时两个小磁针的偏转情况。 通过这种现象可以得出什么结论呢？当电流的方向改变时，两个小磁针N极的偏转方向是否发生变化？这说明什么？
观察与思考
1.通电直导线周围磁场
安培定则(右手螺旋定则)：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向.(如图所示)
2.环形电流和通电螺线管产生的磁场
安培定则(右手螺旋定则)：
让右手弯曲的四指与环形(或螺旋管)电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺旋管)轴线上磁场的方向.(如图所示)
思考与讨论
通电直导线，环形电流及通电螺线管的磁场分布有什么特点？
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线电流
特点：以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外磁感线越 ，磁场越____ 稀疏
弱
环形电流
内部磁场比环外 ，磁感线越向外越_____ 通电螺线管
内部为匀强磁场且比外部 ，方向内部由 指向 ，外部类似条形磁铁，由 指向_____ 强
稀疏
强
S极
N极
N极
S极
导练
4.如图所示，甲、乙是直线电流形成的磁场，丙、丁是环形电流形成的磁场，戊、己是螺线管电流形成的磁场，试在各图中补画出电流的方向或磁感线的方向.
答案
根据安培定则，可以确定甲中电流的方向垂直纸面向外，乙中电流的方向从下向上，丙中电流的方向是逆时针方向，丁中磁感线的方向向下，戊中磁感线方向向左，己中磁感线的方向向右.
5.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向左
√
由通电螺线管电流的流向，根据右手螺旋定则可得，通电螺线管的右边为S极，左边为N极.所以a小磁针的N极指向向右、b小磁针N极指向向左、c小磁针的N极指向向左，故A、B、C错误，D正确.
归纳总结
安培定则的应用技巧
(1)分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，拇指指“原因”——电流方向；四指指“结果”——磁感线绕向.
在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向；拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极.
(2)通电螺线管相当于条形磁体，
应用安培定则判断时，拇指所指
的一端为它的N极.
安培分子电流假说
任务四
观察与思考
安培认为，在物质内部，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.
1.分子电流假说
观察与思考
2. 对磁现象的解释
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；
当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性.
导练
6.关于分子电流，下面说法中正确的是
A.分子电流假说最初是由法拉第提出的
B.分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁
场都是由电荷的运动形成的
C.分子电流是专指分子内部存在的环形电流
D.分子电流假说无法解释加热“去磁”现象
√
分子电流假说最初是由安培提出来的，A错误；
分子电流并不是专指分子内部存在的环形电流，分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的，C错误，B正确；
加热“去磁”现象可以根据分子电流假说解释，磁体受到高温时会失去磁性，是因为激烈的热运动使分子电流的取向又变得杂乱无章，D错误.
电和磁的联系 磁场
安培分子电流假说
电和磁的联系—奥斯特实验
磁场
直线电流的磁场
提出者：安培
环形电流和通电螺线管的磁场
安培定则
解释
地磁场
磁感线
磁感线 地磁场

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