资源简介

物理　必修 第三册 RJ
1．磁场　磁感线
1．了解电和磁的联系，了解电流的磁效应，了解奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。2.知道磁场的概念，明确磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，认识磁场是客观存在的物质。3.掌握磁场的方向，知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布。4.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。
任务1　电和磁的联系　磁场
1．电和磁的相似点
(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。
(2)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。
2．电流的磁效应
(1)发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特在一次讲课中，把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。
(2)实验意义：电流的磁效应的发现，首次揭示了电与磁的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。
3．磁场
(1)定义：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，是通过磁场发生的。磁场是一种看不见、摸不着的客观存在的物质。
(2)基本性质：能对放入其中的磁体或通电导体产生力的作用。
(3)磁场的产生：①磁体周围存在磁场；②通电导体周围存在磁场——电流的磁效应。
1．判一判
(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。(　　)
(2)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。(　　)
(3)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√
2．想一想
指南针是如何工作的？
提示：地球是一个巨大的磁体，N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，异名磁极相吸，同名磁极相斥，所以指南针静止时S极指向地理南极附近，即地球磁体N极。
磁场与电场的比较
电场 磁场
场源 电荷 磁体、通电导体、运动电荷(相当于电流)
基本性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁体、通电导体有磁场力的作用
相同点 磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量
例1　如图，关于磁体、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　)
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
[解析]　磁体和电流周围都存在着磁场，题图中导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确。
[答案]　C
任务2　磁感线
磁场看不见，摸不着，但我们可以根据磁场所表现出来的性质来认识它，研究它。在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑就在磁场里磁化成了“小磁针”。物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。轻敲玻璃板，细铁屑就会有规则地排列起来，如图所示。观察条形磁体周围细铁屑的分布情况，请尝试形象地描述磁场。
提示：细铁屑在磁场里磁化成了“小磁针”，所以轻敲玻璃板后，细铁屑的指向就是所在位置磁场的方向。观察条形磁体周围细铁屑的分布情况，类比用电场线描述电场的方法，可以沿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，我们可以用这些曲线来形象地描述磁场。
1．磁场的方向：小磁针静止时N极所指的方向。
2．磁感线：沿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。
3．磁感线的特点
(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密，表示磁场越强。
(2)磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向。
1．判一判
(1)磁感线是闭合的曲线，没有起始终了的位置。(　　)
(2)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(　　)
提示：(1)√　(2)×
2．想一想
有同学认为磁感线总是从磁体N极指向S极，你认为对吗？
提示：不对。在磁体外部，磁感线从磁体N极指向S极，而在磁体内部，磁感线从S极指向N极。
1．磁体的磁感线
几种常见磁体的磁感线分布如图所示。磁极附近的磁感线较密。
2．磁感线与电场线的比较
两种线 比较内容 磁感线 电场线
相似点 引入 假想的线，实际并不存在
方向 磁感线上各点的切线方向即为该点的磁场方向 电场线上各点的切线方向即为该点的电场方向
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点 在空间不相交、不中断
不同点 在磁体外部，由N极指向S极，在磁体内部，由S极指向N极，是闭合曲线 从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不闭合
深化思考：为什么磁感线不可能相交？
提示：若磁感线相交，则在相交点存在两个不同的磁场方向，而磁场中某点的磁场方向是唯一的。
3．地磁场
(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)地磁场的特点
①地球可以看成一个巨大的条形磁体。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。如图所示。
②在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强弱大致相同，且磁场方向可以看成均沿水平方向。
例2　磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)
A．a、b两处的磁场强弱不同，b处磁场较强
B．a、b两处的磁场强弱相同
C．a、b两处磁场方向一定相同
D．a处没有磁感线，所以没有磁场
[解析]　由题图可知，b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以b处的磁场比a处的强，A正确，B错误。磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，a、b两处磁场方向不同，故C错误。磁感线是用来描述磁场的，不需要在存在磁场的区域各点都画上磁感线，a处没有磁感线，但有磁场，故D错误。
[答案]　A
从两方面深化理解电场线和磁感线 (1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相同点：矢量性——线的切线方向；强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间场线不相交。 (2)从电场、磁场的本质理解两种场线的区别：静电场——正、负电荷能分离——电场线有始、终(不闭合)；磁场——N、S极不能分离——磁感线闭合。
例3　地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．地磁场的磁感线不闭合
B．地理南、北极与地磁场的南、北极重合
C．地磁南极在地理北极附近
D．在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近
[解析]　磁感线是闭合的，在地球外部从N极到S极，在地球内部从S极到N极，A错误；地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，地磁南极在地理北极附近，所以在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的北极附近，C正确，B、D错误。
[答案]　C
任务3　安培定则
电流的方向跟它的磁场方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判断。
1．直线电流的磁场方向的判断：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。
2．环形电流和通电螺线管的磁场方向的判断：让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向。
3．电流的磁场的应用：电磁起重机、电动机、发电机、电磁继电器、磁浮列车、电磁弹射装置等。
1．三种电流和磁场的方向关系
在物理学中，为了在纸面上直观地表示立体空间中电流和磁场的方向关系，通常用“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“ ”表示电流垂直于纸面向里，“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里。
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线电流
磁感线为以导线上任意点为圆心且垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
类似条形磁体，内部磁场比外部强，内部方向由S极指向N极，外部由N极指向S极
可以总结出应用安培定则时拇指和四指的指向关系：拇指的指向是直的，四指是环绕方向。电流的方向用拇指的指向表示，四指的环绕方向就表示电流产生的磁场的磁感线的环绕方向；四指的环绕方向表示环形(或螺线管)电流的方向，拇指的指向就表示环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向。拇指的指向和四指的环绕方向相互垂直。
2．安培分子电流假说
(1)内容：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，如图1所示。
(2)应用
安培的假说能够解释磁化和消磁现象，如图2所示。
(3)验证：20世纪后，人们认识到，原子内部带电粒子在不停地运动，这种运动对应于安培所说的分子电流。
(4)结论：说明磁体的磁场与电流的磁场的产生原因相同，即都是由运动电荷产生的，揭示了磁场的电本质。
例4　在如图所示的四幅图中，分别给出了磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向[图(3)中小磁针在螺线管内部]，请标出对应的磁感线方向或电流方向。
[解析]　已知小磁针静止时N极的指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向，可用右手螺旋定则判断电流的方向。
[答案]　
例5　安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了分子电流假说。他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的)，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，如图所示。下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的图示中正确的是(　　)
(1)等效小磁体N极的指向与环形电流哪个位置的磁场方向相同？
提示：环形电流的轴线处。
(2)环形电流沿什么方向？
提示：与电子的运动方向相反。
[解析]　绕核做圆周运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知，其左侧为等效小磁体的N极，B正确。
[答案]　B
通电螺线管、环形电流可等效成条形磁体、小磁针，有磁极；直线电流没有磁极，其磁场方向只能用安培定则判断。
课后课时作业
知识点一　电和磁的联系　磁场
1．判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有几组器材，其中最为可用的是(　　)
A．被磁化的缝衣针及细棉线
B．带电的小纸球及细棉线
C．小灯泡及导线
D．蹄形磁体及细棉线
答案：A
解析：被磁化的缝衣针相当于小磁针，用细棉线吊起后放在导线周围，变换导线方向，缝衣针能偏转说明导线中有电流通过。故选A。
2. (多选)如图所示，通电直导线处在蹄形磁体两极间，受到力F的作用发生摆动，以下说法正确的是(　　)
A．这个力F是通过磁场产生的
B．这个力F没有反作用力
C．这个力F的反作用力作用在通电导线上
D．这个力F的反作用力作用在蹄形磁体上
答案：AD
解析：蹄形磁体通过其产生的磁场对通电导线产生了力的作用，同时通电导线也通过它产生的磁场对蹄形磁体产生了力的作用。故A、D正确。
3．下列关于磁场的说法中正确的是(　　)
A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的
B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用
C．把磁体放在真空中，磁场就消失了
D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失
答案：B
解析：磁场虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的一种物质，是否把磁体放在真空中或在磁体周围是否撒有铁屑，都不影响磁场的存在，A、C、D错误；磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有力的作用，B正确。
知识点二　磁感线
4. (多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是(　　)
A．这5个位置中，e点的磁场最强
B．a点没有磁感线穿过，所以a点没有磁场
C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁场方向相同
D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同
答案：AD
解析：从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁场最强，A正确；磁感线是人为绘制的描述磁场强弱及方向的曲线，并非真实存在的，a点没有画磁感线，但a点有磁场，B错误；磁感线在c、d两点的切线方向表示c、d两点的磁场方向，所以c、d两点磁场方向并不相同，C错误；磁感线在b、e两点的切线方向相同，所以b、e两点磁场方向相同，D正确。
5．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．磁感线不可能从S极到N极
C．磁场不一定都是由磁体产生的
D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交
答案：C
解析：磁感线是为了形象描述磁场而假想的一组有方向的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，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，B错误。磁体能产生磁场，通电导体也能产生磁场，C正确。两个磁场叠加的区域，每一点磁场只有一个方向，所以磁感线不可能相交，D错误。
6．(多选)下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是(　　)
A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C．静电场的电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
答案：CD
解析：电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误。两种场线的切线方向均表示相应的场方向，故两种场线都不会相交，B错误。静电场的电场线起始于正电荷或无限远、终止于无限远或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，形成闭合曲线，C正确。电场线越密的地方，表示该处电场越强；磁感线越密的地方，表示该处磁场越强，D正确。
知识点三　安培定则
7．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(　　)
答案：D
解析：根据安培定则可知，选项A、B中标注的磁场方向均与真实的磁场方向相反，故A、B错误；根据电源正负极判定，选项C中电流方向正确，根据安培定则可知，图中标注的磁场方向与真实的磁场方向相反，故C错误；根据安培定则可知，选项D中标注的磁场方向正确，故D正确。
8．如图所示，小磁针的指向不正确的是(　　)
答案：C
解析：根据安培定则可知，通电螺线管内部的磁感线向左，通电螺线管外部小磁针处的磁感线向右，因此当小磁针静止时，小磁针N极将指向通电螺旋管右侧，故A正确；地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，则地磁场的磁感线从地理南极出发，回到地理北极，因此小磁针静止时N极指向地理北极，故B正确；根据安培定则可知，通电导线右侧磁场方向向下，若将小磁针置于导线右侧，则静止时小磁针N极应指向下侧，故C错误；蹄形磁体两磁极中间磁场方向由N极指向S极，则小磁针静止时N极应指向右侧，故D正确。本题选小磁针的指向不正确的，故选C。
9．(多选)如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管Q端。下列判断正确的是(　　)
A．F为蓄电池正极
B．螺线管P端为S极
C．流过电阻R的电流方向向下
D．管内磁场方向由Q指向P
答案：AD
解析：闭合开关后，小磁针N极偏向螺线管Q端，说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管的P端为N极，Q端为S极，螺线管内部的磁场方向由Q指向P，由安培定则可知，闭合回路中的电流方向为逆时针，即蓄电池的F为正极，E为负极，流过电阻R的电流方向向上，故B、C错误，A、D正确。
10．如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是(　　)
A．a、b、c的N极都向纸里转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转
C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转
答案：B
解析：带有负电荷的圆环顺时针转动，会产生逆时针方向的环形电流，由安培定则可知，环内中心处的磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向里，则b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转，B正确。
11. 在量子力学早期的发展中，为了解释一些光谱实验中的现象，物理学家们引入了电子自旋的概念。当时物理学家将电子设想为一个绕着自身对称轴旋转的均匀带负电的小球，如图所示，已知这个小球绕着轴从上往下看逆时针旋转，则轴上各点处的磁场方向为(　　)
A．沿z轴正方向 B．沿z轴负方向
C．垂直于z轴方向 D．以上都不正确
答案：B
解析：小球带负电，从上往下看逆时针旋转，形成顺时针的环形电流，根据安培定则可知，轴上各点处的磁场方向沿着z轴负方向，故选B。
12．指南针静止时，其位置如图中虚线所示。若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置。据此可知可能是(　　)
A．导线南北放置，通有向北的电流
B．导线南北放置，通有向南的电流
C．导线东西放置，通有向西的电流
D．导线东西放置，通有向东的电流
答案：B
解析：指南针静止时N极指北，在其上方放置一水平方向的通电导线后，N极向东转，即电流在其下方产生的磁场方向可能向东，根据安培定则可知，可能是导线南北放置，通有向南的电流，B正确，A、C、D错误。
13. 如图所示，系在细线下端的回形针被磁体吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁体吸引了。下列对回形针失去磁性所作的解释正确的是(　　)
A．回形针加热后，内部的分子电流消失了
B．回形针加热后，内部的分子电流反向了
C．回形针加热后，内部的分子电流排列整齐了
D．回形针加热后，内部的分子电流排列无序了
答案：D
解析：回形针受到磁场作用后，内部的分子电流排列整齐，从而被磁体吸引，当用火对回形针加热时，回形针内部的分子电流虽然仍然存在但变得杂乱无章，每个分子电流产生的磁场相互抵消，从而对外不显磁性，故选D。
14．我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁场及磁偏角，“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。结合上述材料可知地球本身是一个大磁体，其磁感线分布如图所示。如果地球磁场是由于地球表面带电和地球自转产生，那么下列说法正确的是(　　)
A．地球表面磁场方向沿地球经线向北，与地面平行
B．若地球自转加快，则地球表面的磁场会减弱
C．地球表面带正电荷
D．地球表面磁场方向在北半球有向北分量和向下分量
答案：D
解析：据《梦溪笔谈》记载的磁偏角，地球表面磁场方向与经线不平行，故A错误；若地球自转加快，则地球自转周期T减小，根据电流定义式I＝可知，地球表面形成电流会增大，则电流产生的磁场会增强，故B错误；地球表面磁场方向向北，地球内部磁场方向向南，由右手螺旋定则可知地球表面电流方向与地球自转方向相反，即地球表面带负电荷，故C错误；由题图可知，地球表面磁场方向在北半球有向北分量和向下分量，在南半球有向北分量和向上分量，故D正确。
15．在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁场强弱相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为37°的b、c两点，测得b、c两点距离为L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。已知与无限长通电直导线距离相等的各点磁场强弱相同。由此可确定金属管线(　　)
A．垂直于EF，深度为
B．平行于EF，深度为
C．垂直于EF，深度为L
D．平行于EF，深度为L
答案：D
解析：给金属长直管线通上电流，用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点，记为a，说明a点离金属管线最近；找到与a点磁场强弱相同的若干点，将这些点连成直线EF，说明这些点均离金属管线最近，金属管线应该平行EF；画出侧视图，如图所示，b、c间距为L，且b、c处磁场方向与地面夹角均为37°，故金属管线深度为h＝＝L。A、B、C错误，D正确。
17(共51张PPT)
第十三章　电磁感应与
电磁波初步
1.磁场 磁感线
1．了解电和磁的联系，了解电流的磁效应，了解奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。2.知道磁场的概念，明确磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，认识磁场是客观存在的物质。3.掌握磁场的方向，知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布。4.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。
目录
1
课后课时作业
任务
2
任务
1．电和磁的相似点
(1)自然界中的磁体总存在着_____个磁极，自然界中同样存在着___种电荷。
(2) ______磁极或同种电荷相互排斥，______磁极或异种电荷相互吸引。
2．电流的磁效应
(1)发现：1820年，丹麦物理学家_______在一次讲课中，把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。
(2)实验意义：电流的磁效应的发现，首次揭示了_______的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。
任务1　电和磁的联系　磁场
两
同名
异名
奥斯特
电与磁
两
3．磁场
(1)定义：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，是通过______发生的。______是一种看不见、摸不着的客观存在的物质。
(2)基本性质：能对放入其中的______或___________产生力的作用。
(3)磁场的产生：①磁体周围存在磁场；②通电导体周围存在磁场——电流的磁效应。
磁场
磁场
磁体
通电导体
1．判一判
(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。(　　)
(2)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。(　　)
(3)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√
2．想一想
指南针是如何工作的？
提示：地球是一个巨大的磁体，N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，异名磁极相吸，同名磁极相斥，所以指南针静止时S极指向地理南极附近，即地球磁体N极。
磁场与电场的比较
电场 磁场
场源 电荷 磁体、通电导体、运动电荷(相当于电流)
基本性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁体、通电导体有磁场力的作用
相同点 磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量
例1　如图，关于磁体、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　)
A．甲图中，电流不产生磁场，
电流对小磁针力的作用是通过小磁针
的磁场发生的
B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
解析　磁体和电流周围都存在着磁场，题图中导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确。
磁场看不见，摸不着，但我们可以根据磁场所表现出来的
性质来认识它，研究它。在条形磁体上方放置一块玻璃板，在
玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑就在磁场里磁化成了“小
磁针”。物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁
场的方向。轻敲玻璃板，细铁屑就会有规则地排列起来，如图所示。观察条形磁体周围细铁屑的分布情况，请尝试形象地描述磁场。
提示：细铁屑在磁场里磁化成了“小磁针”，所以轻敲玻璃板后，细铁屑的指向就是所在位置磁场的方向。观察条形磁体周围细铁屑的分布情况，类比用电场线描述电场的方法，可以沿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，我们可以用这些曲线来形象地描述磁场。
任务2　磁感线
1．磁场的方向：小磁针静止时____极所指的方向。
2．磁感线：沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的______方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。
3．磁感线的特点
(1)磁感线的_______表示磁场的强弱，磁感线越密，表示磁场越___。
(2)磁感线上某点的______方向表示该点磁场的方向。
N
切线
疏密
强
切线
1．判一判
(1)磁感线是闭合的曲线，没有起始终了的位置。(　　)
(2)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(　　)
提示：(1)√　(2)×
2．想一想
有同学认为磁感线总是从磁体N极指向S极，你认为对吗？
提示：不对。在磁体外部，磁感线从磁体N极指向S极，而在磁体内部，磁感线从S极指向N极。
1．磁体的磁感线
几种常见磁体的磁感线分布如图所示。磁极附近的磁感线较密。
2．磁感线与电场线的比较
两种线 比较内容 磁感线 电场线
相似点 引入 假想的线，实际并不存在
方向 磁感线上各点的切线方向即为该点的磁场方向 电场线上各点的切线方向即为该点的电场方向
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点 在空间不相交、不中断
不同点 在磁体外部，由N极指向S极，在磁体内部，由S极指向N极，是闭合曲线 从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不闭合
深化思考：为什么磁感线不可能相交？
提示：若磁感线相交，则在相交点存在两个不同的磁场方向，而磁场中某点的磁场方向是唯一的。
3．地磁场
(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)地磁场的特点
①地球可以看成一个巨大的条形磁体。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。如图所示。
②在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强弱大致相同，且磁场方向可以看成均沿水平方向。
例2　磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)
A．a、b两处的磁场强弱不同，b处磁场较强
B．a、b两处的磁场强弱相同
C．a、b两处磁场方向一定相同
D．a处没有磁感线，所以没有磁场
解析　由题图可知，b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以b处的磁场比a处的强，A正确，B错误。磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，a、b两处磁场方向不同，故C错误。磁感线是用来描述磁场的，不需要在存在磁场的区域各点都画上磁感线，a处没有磁感线，但有磁场，故D错误。
从两方面深化理解电场线和磁感线
(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相同点：矢量性——线的切线方向；强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间场线不相交。
(2)从电场、磁场的本质理解两种场线的区别：静电场——正、负电荷能分离——电场线有始、终(不闭合)；磁场——N、S极不能分离——磁感线闭合。
例3　地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．地磁场的磁感线不闭合
B．地理南、北极与地磁场的南、北极重合
C．地磁南极在地理北极附近
D．在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近
解析 　磁感线是闭合的，在地球外部从N极到S极，在地球内部从S极到N极，A错误；地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，地磁南极在地理北极附近，所以在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的北极附近，C正确，B、D错误。
电流的方向跟它的磁场方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判断。
1．直线电流的磁场方向的判断：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与____方向一致，弯曲的四指所指的方向就是_____________的方向。
任务3　安培定则
磁感线环绕
电流
2．环形电流和通电螺线管的磁场方向的判断：让右手弯曲的四指与____________________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上_______的方向。
3．电流的磁场的应用：电磁起重机、电动机、发电机、________________、____________、电磁弹射装置等。
磁场
电磁继电器
磁浮列车
环形(或螺线管)电流
1．三种电流和磁场的方向关系
在物理学中，为了在纸面上直观地表示立体空间中电流和磁场的方向关系，通常用“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“ ”表示电流垂直于纸面向里，“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里。
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线电流
磁感线为以导线上任意点为圆心且垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺 线管
类似条形磁体，内部磁场比外部强，内部方向由S极指向N极，外部由N极指向S极
可以总结出应用安培定则时拇指和四指的指向关系：拇指的指向是直的，四指是环绕方向。电流的方向用拇指的指向表示，四指的环绕方向就表示电流产生的磁场的磁感线的环绕方向；四指的环绕方向表示环形(或螺线管)电流的方向，拇指的指向就表示环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向。拇指的指向和四指的环绕方向相互垂直。
2．安培分子电流假说
(1)内容：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，如图1所示。
(2)应用
安培的假说能够解释磁化和消磁现象，如图2所示。
(3)验证：20世纪后，人们认识到，原子内部带电粒子在不停地运动，这种运动对应于安培所说的分子电流。
(4)结论：说明磁体的磁场与电流的磁场的产生原因相同，即都是由运动电荷产生的，揭示了磁场的电本质。
例4　在如图所示的四幅图中，分别给出了磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向[图(3)中小磁针在螺线管内部]，请标出对应的磁感线方向或电流方向。
答案
解析　已知小磁针静止时N极的指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向，可用右手螺旋定则判断电流的方向。
例5　安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了分子电流假说。他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的)，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，如图所示。下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的图示中正确的是(　　)
(1)等效小磁体N极的指向与环形电流哪个位置的磁场方向相同？
(2)环形电流沿什么方向？
提示：环形电流的轴线处。
提示：与电子的运动方向相反。
解析　绕核做圆周运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知，其左侧为等效小磁体的N极，B正确。
通电螺线管、环形电流可等效成条形磁体、小磁针，有磁极；直线电流没有磁极，其磁场方向只能用安培定则判断。
课后课时作业
知识点一　电和磁的联系　磁场
1．判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有几组器材，其中最为可用的是(　　)
A．被磁化的缝衣针及细棉线
B．带电的小纸球及细棉线
C．小灯泡及导线
D．蹄形磁体及细棉线
解析：被磁化的缝衣针相当于小磁针，用细棉线吊起后放在导线周围，变换导线方向，缝衣针能偏转说明导线中有电流通过。故选A。　
2. (多选)如图所示，通电直导线处在蹄形磁体两极间，受到力F的作用发生摆动，以下说法正确的是(　　)
A．这个力F是通过磁场产生的
B．这个力F没有反作用力
C．这个力F的反作用力作用在通电导线上
D．这个力F的反作用力作用在蹄形磁体上
解析：蹄形磁体通过其产生的磁场对通电导线产生了力的作用，同时通电导线也通过它产生的磁场对蹄形磁体产生了力的作用。故A、D正确。　
3．下列关于磁场的说法中正确的是(　　)
A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的
B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用
C．把磁体放在真空中，磁场就消失了
D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失
解析：磁场虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的一种物质，是否把磁体放在真空中或在磁体周围是否撒有铁屑，都不影响磁场的存在，A、C、D错误；磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有力的作用，B正确。
知识点二　磁感线
4. (多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是(　　)
A．这5个位置中，e点的磁场最强
B．a点没有磁感线穿过，所以a点没有磁场
C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁场方向相同
D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同
解析：从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁场最强，A正确；磁感线是人为绘制的描述磁场强弱及方向的曲线，并非真实存在的，a点没有画磁感线，但a点有磁场，B错误；磁感线在c、d两点的切线方向表示c、d两点的磁场方向，所以c、d两点磁场方向并不相同，C错误；磁感线在b、e两点的切线方向相同，所以b、e两点磁场方向相同，D正确。　
5．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．磁感线不可能从S极到N极
C．磁场不一定都是由磁体产生的
D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交
解析：磁感线是为了形象描述磁场而假想的一组有方向的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，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，B错误。磁体能产生磁场，通电导体也能产生磁场，C正确。两个磁场叠加的区域，每一点磁场只有一个方向，所以磁感线不可能相交，D错误。　
解析：电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误。两种场线的切线方向均表示相应的场方向，故两种场线都不会相交，B错误。静电场的电场线起始于正电荷或无限远、终止于无限远或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，形成闭合曲线，C正确。电场线越密的地方，表示该处电场越强；磁感线越密的地方，表示该处磁场越强，D正确。　
6．(多选)下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是(　　)
A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C．静电场的电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
知识点三　安培定则
7．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(　　)
解析：根据安培定则可知，选项A、B中标注的磁场方向均与真实的磁场方向相反，故A、B错误；根据电源正负极判定，选项C中电流方向正确，根据安培定则可知，图中标注的磁场方向与真实的磁场方向相反，故C错误；根据安培定则可知，选项D中标注的磁场方向正确，故D正确。
8．如图所示，小磁针的指向不正确的是(　　)
解析：根据安培定则可知，通电螺线管内部的磁感线向左，通电螺线管外部小磁针处的磁感线向右，因此当小磁针静止时，小磁针N极将指向通电螺旋管右侧，故A正确；地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，则地磁场的磁感线从地理南极出发，回到地理北极，因此小磁针静止时N极指向地理北极，故B正确；根据安培定则可知，通电导线右侧磁场方向向下，若将小磁针置于导线右侧，则静止时小磁针N极应指向下侧，故C错误；蹄形磁体两磁极中间磁场方向由N极指向S极，则小磁针静止时N极应指向右侧，故D正确。本题选小磁针的指向不正确的，故选C。　
9．(多选)如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管Q端。下列判断正确的是(　　)
A．F为蓄电池正极
B．螺线管P端为S极
C．流过电阻R的电流方向向下
D．管内磁场方向由Q指向P
解析：闭合开关后，小磁针N极偏向螺线管Q端，说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管的P端为N极，Q端为S极，螺线管内部的磁场方向由Q指向P，由安培定则可知，闭合回路中的电流方向为逆时针，即蓄电池的F为正极，E为负极，流过电阻R的电流方向向上，故B、C错误，A、D正确。　
10．如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是(　　)
A．a、b、c的N极都向纸里转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转
C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转
解析：带有负电荷的圆环顺时针转动，会产生逆时针方向的环形电流，由安培定则可知，环内中心处的磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向里，则b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转，B正确。　
11. 在量子力学早期的发展中，为了解释一些光谱实验中的现象，物理学家们引入了电子自旋的概念。当时物理学家将电子设想为一个绕着自身对称轴旋转的均匀带负电的小球，如图所示，已知这个小球绕着轴从上往下看逆时针旋转，则轴上各点处的磁场方向为(　　)
A．沿z轴正方向 B．沿z轴负方向
C．垂直于z轴方向 D．以上都不正确
解析：小球带负电，从上往下看逆时针旋转，形成顺时针的环形电流，根据安培定则可知，轴上各点处的磁场方向沿着z轴负方向，故选B。　
12．指南针静止时，其位置如图中虚线所示。若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置。据此可知可能是(　　)
A．导线南北放置，通有向北的电流
B．导线南北放置，通有向南的电流
C．导线东西放置，通有向西的电流
D．导线东西放置，通有向东的电流
解析:指南针静止时N极指北，在其上方放置一水平方向的通电导线后，N极向东转，即电流在其下方产生的磁场方向可能向东，根据安培定则可知，可能是导线南北放置，通有向南的电流，B正确，A、C、D错误。　
13. 如图所示，系在细线下端的回形针被磁体吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁体吸引了。下列对回形针失去磁性所作的解释正确的是(　　)
A．回形针加热后，内部的分子电流消失了
B．回形针加热后，内部的分子电流反向了
C．回形针加热后，内部的分子电流排列整齐了
D．回形针加热后，内部的分子电流排列无序了
解析：回形针受到磁场作用后，内部的分子电流排列整齐，从而被磁体吸引，当用火对回形针加热时，回形针内部的分子电流虽然仍然存在但变得杂乱无章，每个分子电流产生的磁场相互抵消，从而对外不显磁性，故选D。
14．我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁场及磁偏角，“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。结合上述材料可知地球本身是一个大磁体，其磁感线分布如图所示。如果地球磁场是由于地球表面带电和地球自转产生，那么下列说法正确的是(　　)
A．地球表面磁场方向沿地球经线向北，与地面平行
B．若地球自转加快，则地球表面的磁场会减弱
C．地球表面带正电荷
D．地球表面磁场方向在北半球有向北分量和向下分量
15．在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁场强弱相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为37°的b、c两点，测得b、c两点距离为L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。已知与无限长通电直导线距离相等的各点磁场强弱相同。由此可确定金属管线(　　)

展开更多......

收起↑