1、第十三章电磁感应与电磁波初步第十三章电磁感应与电磁波初步 第一节第一节 磁场磁场 磁感线磁感线 学习目标学习目标 1.了解磁现象，知道磁体、磁极、磁性等概念了解磁现象，知道磁体、磁极、磁性等概念 2知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质 3了解电流的磁效应，体会奥斯特发现电流磁效应的重要意了解电流的磁效应，体会奥斯特发现电流磁效应的重要意 义义 一、电和磁的联系一、电和磁的联系 1磁性、磁体、磁极磁性、磁体、磁极 磁性磁性天然磁石能吸引铁质物体的性质天然磁石能吸引铁质物体的性质 磁体磁体具具有有_的物体，如条形磁铁的物体，如条形磁铁 磁极磁极磁体上磁磁
2、体上磁性性_的区域，有的区域，有S极、极、N极极 磁性磁性 最强最强 2.同名磁极相互同名磁极相互_，异名磁极相互，异名磁极相互_ 3对于磁现象的应用，对于磁现象的应用，_是我国古代四大发明之一是我国古代四大发明之一. 想一想想一想1.用一个大头针分别靠近条形磁铁的两端和中部，用一个大头针分别靠近条形磁铁的两端和中部， 大头针受到的引力相同吗？大头针受到的引力相同吗？ 提示：提示：两端对大头针的引力较大两端对大头针的引力较大,中部对大头针的引力较小中部对大头针的引力较小. 排斥排斥吸引吸引 指南针指南针 4、电流的磁效应、电流的磁效应 奥斯特实验奥斯特实验 将导线沿将导线沿_方向放置在指南针的
3、上方，通电时磁针方向放置在指南针的上方，通电时磁针 发生了转动发生了转动 奥斯特实验发现了奥斯特实验发现了_的磁效应，首次揭示了电的磁效应，首次揭示了电 与磁的联系与磁的联系 二、磁场二、磁场 1磁体、通电导体周围都存在着磁场磁体、通电导体周围都存在着磁场 2磁体与磁体与_之间，磁体与之间，磁体与_之间，通电之间，通电 导体与导体与_之间的相互作用，都是通过之间的相互作用，都是通过_ 发生作用的磁场是物质存在的一种特殊形式发生作用的磁场是物质存在的一种特殊形式 南北南北 电流电流 磁体磁体通电导体通电导体 通电导体通电导体磁场磁场 判一判判一判2.(1)磁场看不见磁场看不见,摸不着摸不着,因此
4、磁场是人们假想的因此磁场是人们假想的,实实 际并不存在际并不存在() (2)磁极与磁极之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通磁极与磁极之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通 电导线之间的作用是通过电场发生的电导线之间的作用是通过电场发生的() 提示：提示：(1)(2) 三、磁感线三、磁感线 1定义：定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，使这些曲线上在磁场中画出的一些有方向的曲线，使这些曲线上 每一点的切线方向都跟这点的每一点的切线方向都跟这点的_的方向一致，这的方向一致，这 样的曲线就叫磁感线样的曲线就叫磁感线 2特点特点 (1)每一点的切线方向就是该点的每一点的切线方向就是该点的_方向方
5、向 (2)疏密表示磁场的强弱，磁感线疏密表示磁场的强弱，磁感线_的地方磁场强，反之的地方磁场强，反之 磁场弱磁场弱 (3)任何两磁感线不相交、不相切、不中断任何两磁感线不相交、不相切、不中断 (4)任何一条磁感线均为闭合曲线，在磁体外部由任何一条磁感线均为闭合曲线，在磁体外部由_， 在磁体内部由在磁体内部由_. (5)磁感线是一种理想化模型，实际并不存在磁感线是一种理想化模型，实际并不存在 磁感应强度磁感应强度 磁场磁场 密密 NS SN 判一判判一判1.(1)没有磁感线的地方，磁感应强度一定为零没有磁感线的地方，磁感应强度一定为零 () (2)磁感线总是从磁感线总是从N极发出，到极发出，到S
6、极终止的曲线极终止的曲线() (3)沿着磁感线的方向磁感应强度越来越小沿着磁感线的方向磁感应强度越来越小() 提示：提示：(1)(2)(3) 磁感线是用来形象描述磁场强弱和方向的假想曲线磁感线磁感线是用来形象描述磁场强弱和方向的假想曲线磁感线 的疏密程度表示磁场的强弱磁场强的地方，磁感线较密；的疏密程度表示磁场的强弱磁场强的地方，磁感线较密； 磁场弱的地方，磁感线较疏故磁场弱的地方，磁感线较疏故(1)错，错，(3)错；磁感线是闭合错；磁感线是闭合 曲线，在磁体外部由曲线，在磁体外部由NS，在磁体内部由，在磁体内部由SN.故故(2)错错 四、安培定则四、安培定则 1直线电流的磁场直线电流的磁场
7、直线电流的磁场方向可以用直线电流的磁场方向可以用_来表示：右手握住导来表示：右手握住导 线，让伸直的线，让伸直的_所指的方向与所指的方向与_一致，一致， 弯曲的四指所指的方向就是弯曲的四指所指的方向就是_这个规律也这个规律也 叫叫_ 安培定则安培定则 拇指拇指电流方向电流方向 磁感线环绕的方向磁感线环绕的方向 右手螺旋定则右手螺旋定则 2环形电流的磁场环形电流的磁场 环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让右手弯环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让右手弯 曲的四指与曲的四指与_的方向一致，伸直的拇指所指的方向的方向一致，伸直的拇指所指的方向 就是环形导线轴线上磁感线的方向就是环
8、形导线轴线上磁感线的方向 环形电流环形电流 3通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场 右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致, 拇指所指的方向就是螺线管拇指所指的方向就是螺线管_磁感线的方向或拇指磁感线的方向或拇指 指向螺线管的指向螺线管的N极极(如图所示如图所示) 内部内部 想一想想一想2.如图所示，把小磁针放入螺线管内部，小磁针的如图所示，把小磁针放入螺线管内部，小磁针的 N极指向螺线管的哪端？极指向螺线管的哪端？ 提示：提示：指向左端螺线管内部的磁感应强度方向从右端指向指向左端螺线管内部的磁感应强度方向从右端指向 左端，又小磁针
9、左端，又小磁针N极的指向与磁感应强度方向一致极的指向与磁感应强度方向一致 五、安培分子电流假说五、安培分子电流假说 1内容：内容：安培认为：在原子、分子等物质微粒的内部，存在安培认为：在原子、分子等物质微粒的内部，存在 着一种环形电流着一种环形电流分子电流分子电流.分子电流使每个物质微粒都成分子电流使每个物质微粒都成 为微小的为微小的_，它的两侧相当于两个，它的两侧相当于两个_ (如如 图所示图所示) 2对磁现象的解释对磁现象的解释 (1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流 的取向的取向_，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；，它
10、们的磁场互相抵消，对外不显磁性； 当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得 _，两端对外界显示较强的磁作用，形成磁极，软，两端对外界显示较强的磁作用，形成磁极，软 铁棒就被磁化了铁棒就被磁化了 磁体磁体磁极磁极 杂乱无章杂乱无章 大致相同大致相同 (2)磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈敲击时，即在激烈的热磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈敲击时，即在激烈的热 运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得_， 磁体磁性消失磁体磁性消失 想一想想一想3.分子电流假说揭示了磁现象的本质是什么？分子电流假说揭示了磁现
11、象的本质是什么？ 提示：提示：分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性 的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的. 杂乱无章杂乱无章 六、地球的磁场六、地球的磁场 1地磁场地磁场 地球由于本身具有磁性而在其周围空间形成的磁场地球的地球由于本身具有磁性而在其周围空间形成的磁场地球的 磁场很弱，很小的磁针才能显示出地磁场的存在，指南针正磁场很弱，很小的磁针才能显示出地磁场的存在，指南针正 是利用这一原理制成的是利用这一原理制成的 2地磁两极和地理两极的关系地磁两极和地理两极的关系 地磁南极地磁南极(S极极)
12、在地理在地理_附近，地磁北极附近，地磁北极(N极极)在地在地 理理_附近，二者并不附近，二者并不_ 3磁偏角磁偏角 地磁轴和地球自转轴两者的夹角，大约为地磁轴和地球自转轴两者的夹角，大约为11，这个夹角叫，这个夹角叫 _ 想一想想一想3.在做奥斯特实验时，通电导线为什么要南北放置在做奥斯特实验时，通电导线为什么要南北放置 效果最明显？效果最明显？ 提示：提示：磁场是有方向的，在做奥斯特实验时磁场是有方向的，在做奥斯特实验时,为排除地球磁场为排除地球磁场 的影响，小磁针应南北放置，通电导线也应南北放置的影响，小磁针应南北放置，通电导线也应南北放置 北极北极 南极南极重合重合 磁偏角磁偏角 1磁场
13、的产生磁场的产生 磁体、电流和运动电荷周围都存在磁场磁体、电流和运动电荷周围都存在磁场 2磁场的客观性磁场的客观性 磁场是磁体和电流周围存在的一种特殊物质，它不是由分子磁场是磁体和电流周围存在的一种特殊物质，它不是由分子 或原子组成的，虽然看不见、摸不着，但它能够对放入其中或原子组成的，虽然看不见、摸不着，但它能够对放入其中 的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的 对磁场的理解对磁场的理解 3磁场的基本性质磁场的基本性质 对放入其中的磁极或电流有力的作用对放入其中的磁极或电流有力的作用 4磁场的方向性磁场的方向性 磁场的方向是自由小磁针静止时，磁场的方
14、向是自由小磁针静止时，N极的指向极的指向(或小磁针或小磁针N极的极的 受力方向受力方向) 特别提醒：特别提醒：磁场是物质的另一种存在形态，和实物一样，也是磁场是物质的另一种存在形态，和实物一样，也是 一种客观存在物，具有质量、能量、动量等物质的基本属性一种客观存在物，具有质量、能量、动量等物质的基本属性. 下列关于磁场的说法中，正确的是下列关于磁场的说法中，正确的是() A只有磁铁周围才存在磁场只有磁铁周围才存在磁场 B磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的 C磁场只有在磁极与磁极、磁极和通电导线发生作用时才磁场只有在磁极与磁极、磁极和通电导线发生
15、作用时才 产生产生 D磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通 电导线之间都是通过磁场发生相互作用的电导线之间都是通过磁场发生相互作用的 解析解析磁铁和电流周围都有磁场，磁铁和电流周围都有磁场，A错误；磁场是一种客观错误；磁场是一种客观 存在的物质，存在的物质，B、C错误；磁极与磁极之间、磁极与通电导线错误；磁极与磁极之间、磁极与通电导线 之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用 的，的，D正确故选正确故选D. D “场场”和实物都是物质存在的形式，磁场的性质通过磁极与磁和实
16、物都是物质存在的形式，磁场的性质通过磁极与磁 极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用力表现出来极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用力表现出来. 1下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A电荷周围没有磁场电荷周围没有磁场 B电荷的周围一定有电场和磁场电荷的周围一定有电场和磁场 C磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场 D电流能产生磁场说明电和磁是有联系的电流能产生磁场说明电和磁是有联系的 解析：磁铁和电流周围都有磁场且性质相同，而电流是电荷解析：磁铁和电流周围都有磁场且性质相同，而电流是电荷 定向移动形成的，所以，运动电荷周围既有电
17、场又有磁场，定向移动形成的，所以，运动电荷周围既有电场又有磁场， 静止电荷周围只有电场，选项静止电荷周围只有电场，选项A、B、C错误电流能产生磁错误电流能产生磁 场就是电和磁有联系的证明，故选场就是电和磁有联系的证明，故选D. D 1电流对小磁针的作用电流对小磁针的作用 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与 导线平行的小磁针发生偏转导线平行的小磁针发生偏转,N极转向磁场方向极转向磁场方向,如图甲所示如图甲所示. 电流的磁效应电流的磁效应 甲甲 2磁铁对通电导线的作用磁铁对通电导线的作用 如图乙所示，磁铁会对通电导体棒产生力的作
18、用，使导体棒如图乙所示，磁铁会对通电导体棒产生力的作用，使导体棒 偏离原位置偏离原位置 3电流和电流间的相互作用电流和电流间的相互作用 如图丙所示，互相平行的两条导线，当通以同向电流时，两如图丙所示，互相平行的两条导线，当通以同向电流时，两 导线相互吸引，当通以反向电流时，两导线相互排斥导线相互吸引，当通以反向电流时，两导线相互排斥 特别提醒：特别提醒：无论是磁极与磁极之间，电流与磁极之间还是电无论是磁极与磁极之间，电流与磁极之间还是电 流与电流之间的作用，都是通过磁场相互作用的流与电流之间的作用，都是通过磁场相互作用的 在做在做“奥斯特实验奥斯特实验”时时,下列操作中现象最明显的是下列操作中
19、现象最明显的是() A沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上 B沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方 C电流沿南北方向放置在磁针的正上方电流沿南北方向放置在磁针的正上方 D电流沿东西方向放置在磁针的正上方电流沿东西方向放置在磁针的正上方 思路探究思路探究 在做奥斯特实验时在做奥斯特实验时,为什么会考虑导线的放置方向为什么会考虑导线的放置方向? 解析解析在做在做“奥斯特实验奥斯特实验”时，为减弱地球磁场的影响，导线时，为减弱地球磁场的影响，导线 应南北放置在小磁针的正上方或正下方应南北放置在小磁针的正上方或
20、正下方,这样电流产生的磁场为这样电流产生的磁场为 东西方向，会使小磁针有明显的偏转若导线东西放置东西方向，会使小磁针有明显的偏转若导线东西放置,电流所电流所 产生的磁场为南北方向，小磁针有可能不发生偏转，故产生的磁场为南北方向，小磁针有可能不发生偏转，故A、B、 D错，错，C正确正确 C 小磁针静止时指向南北，说明它受到的地磁场的作用力为南小磁针静止时指向南北，说明它受到的地磁场的作用力为南 北方向若要使小磁针有明显的偏转，就需要有东西方向的北方向若要使小磁针有明显的偏转，就需要有东西方向的 力作用在小磁针上这可由电流沿南北方向放置在小磁针的力作用在小磁针上这可由电流沿南北方向放置在小磁针的
21、正上方或正下方来实现正上方或正下方来实现 2奥斯特实验说明了奥斯特实验说明了() A磁场的存在磁场的存在 B磁场的方向性磁场的方向性 C电流可以产生磁场电流可以产生磁场 D磁场间有相互作用磁场间有相互作用 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 电流周围能产生磁场，故正确答案为电流周围能产生磁场，故正确答案为C. C 1地磁场特点：地磁场的方向并不是正南正北方向的，即地地磁场特点：地磁场的方向并不是正南正北方向的，即地 磁两极与地理两极并不重合地磁南极在地理北极附近，地磁两极与地理两极并不重合地磁南极在地理北极附近，地 磁北极在
22、地理南极附近磁北极在地理南极附近 2虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来 说差别不是很大因此，一般我们认为：说差别不是很大因此，一般我们认为： (1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场 方向竖直向下方向竖直向下 (2)在赤道正上方，地磁场方向水平向北在赤道正上方，地磁场方向水平向北 (3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方 向指向北下方向指向北下方 对地磁场的认识对地磁场的认识 3影响：由于磁场对运动
23、电荷有力的作用，故射向地球的高影响：由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高 速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球 因此地磁场对地球生命有保护作用因此地磁场对地球生命有保护作用 下列说法正确的是下列说法正确的是() A地球是一个巨大的磁体，其地球是一个巨大的磁体，其N极在地球南极附近，极在地球南极附近，S极在极在 地球北极附近地球北极附近 B地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在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北半球垂直于地面向下 C地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的
24、两极并不地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不 重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地 球上不同地点是相同的球上不同地点是相同的 D在地球表面各点磁场强弱相同在地球表面各点磁场强弱相同 解析解析地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道 上的磁场最弱，选项上的磁场最弱，选项D不正确在地球上不同位置，磁偏角的不正确在地球上不同位置，磁偏角的 数值是不同的，因此数值是不同的，因此C不正确故选不正确故选A、B. AB 地磁场的分布与条形磁体周围的磁场分布情况相似，两极磁地磁
25、场的分布与条形磁体周围的磁场分布情况相似，两极磁 性最强，中间磁性最弱性最强，中间磁性最弱 3关于地磁场，下列叙述正确的是关于地磁场，下列叙述正确的是() A地球的地磁两极和地理两极重合地球的地磁两极和地理两极重合 B我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的北极我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的北极 C地磁的北极与地理的南极重合地磁的北极与地理的南极重合 D地磁的北极在地理的南极附近地磁的北极在地理的南极附近 解析：地球是一个大磁体，地球的地磁两极与地理两极并不重解析：地球是一个大磁体，地球的地磁两极与地理两极并不重 合因此合因此A、C错误因为地磁北极在地理南极附近，因此错误因为地磁
26、北极在地理南极附近，因此,指指 南针指南的一极应是指南针的南极南针指南的一极应是指南针的南极.故故B错误、错误、D正确正确.故选故选D. D 易错辨析易错辨析对地磁场认识不清而出错对地磁场认识不清而出错 范例范例地球是一个大磁体：地球是一个大磁体：在地面上放置一个小磁针在地面上放置一个小磁针,小磁小磁 针的针的S极指向地磁场的南极；极指向地磁场的南极；地磁场的地磁场的N极在地理南极附近；极在地理南极附近； 赤道附近地磁场的方向和地面平行；赤道附近地磁场的方向和地面平行；北半球地磁场方向相北半球地磁场方向相 对地面是斜向上的；对地面是斜向上的；地球上任何地方的磁场方向都是和地面地球上任何地方的磁
27、场方向都是和地面 平行的以上关于地磁场的描述正确的是平行的以上关于地磁场的描述正确的是() AB C D D 错因分析错因分析对地磁场的磁感线分布不清楚，对地磁场的磁感线分布不清楚，对地磁场在对地磁场在 地面附近的水平分量和竖直分量认识不清地面附近的水平分量和竖直分量认识不清 解析解析地球的磁场与条形磁铁的磁场相似地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,主要有三个特点主要有三个特点: (1)地磁场的地磁场的N极在地理南极附近，极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感极在地理北极附近，磁感 线分布如图所示线分布如图所示 (2)地磁场地磁场B的水平分量的水平分量Bx总是从地球南极指向北极，而竖直分总是从地球南极指向北极，而竖直分 量量By，则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地，则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地 面向下面向下 (3)在赤道平面上，距离地球表面相等的在赤道平面上，距离地球表面相等的 各点，磁感应强度相等，且方向水平向各点，磁感应强度相等，且方向水平向 北故正确答案为北故正确答案为D. THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
