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新人教版 必修三
第十三章 電磁感應與電磁波初步
第1節 磁場 磁感線
新課引入
我國春秋戰國時期的一些著作已有關于磁石的記載和描述。指南針是我國古代四大發明之一。12世紀初，我國已將指南針用于航海，宋俑持羅盤者就記錄了這個科技史實。目前，青島磁懸浮列車時速620km/h。
你是否感受到，凡是用到電的地方，幾乎都有磁現象相伴隨？你知道電和磁有怎樣的聯系嗎？
人們很早就發現電和磁有很多相似的特征：自然界中的磁體總存在著兩個磁極，自然界中同樣存在著兩種電荷。同名磁極或同種電荷相互排斥，異名磁極或異種電荷相互吸引。這種相似性是否意味著電和磁之間有某種聯系呢？
直到19世紀初很多著名的科學家——如庫侖、安培、托馬斯.楊都認為電與磁是互不相關的兩回事。
庫侖
安培
托馬斯·楊
電和磁沒啥關系
學習任務一： 電和磁的聯系
丹麥科學家奧斯特堅信電和磁存在某種聯系，并開始不懈的探索。由于受當時一些錯誤觀點影響，奧斯特做了很多實驗都以失敗告終。
1820年4月，在一次講課中，他偶然的把一根導線放在一個指南針的上方，通電時，磁針轉動了。——首次發現了電和磁的聯系。
奧斯特實驗說明：電流對磁體會產生力的作用，電流具有磁效應。奧斯特是第一個發現了電和磁有聯系的人。它的這個發現震動了整個科學界，推動了電磁學的研究。
為此，安培寫道：“奧斯特先生……已經永遠把他的名字和一個新紀元聯系在一起了。”
學習任務一： 電和磁的聯系
學習任務一： 電和磁的聯系
奧斯特實驗
奧斯特實驗之后，安培等人又做了很多實驗研究。他們發現，不僅通電導線對磁體有作用力，磁體對通電導線也有作用力。
同方向電流相互吸引，反方向電流相互排斥
學習任務二： 磁場
正像電荷間相互作用通過電場發生，磁體和磁體之間，磁體和通電導體之間，以及通電導體和通電導體之間的相互作用都是通過磁場發生的。
磁場：磁體周圍空間存在的一種特殊物質。
磁場和電場一樣是一種物質,是客觀存在的。
磁場的方向:在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向（小磁針靜止時北極的指向）為該點的磁場方向．
磁場的基本性質：磁場具有力的性質對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用.
學習任務二： 磁場
1.磁感線是假想的曲線；
2.磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，磁體外部由N極到S極，內部由S極到N極；
4.磁感線的疏密表示磁場的強弱；
3.磁感線不相交、不相切；
5.磁感線上每一點的切線方向即為該點的磁場的方向。
正像在電場中我們用電場線形象地描述電場一樣，在磁場中，我們用磁感線來描述磁場。
學習任務三 ： 磁感線
直線電流的磁感線是一圈圈的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上。實驗表明，改變電流的方向，各點的磁場方向都變成相反的方向。
學習任務四 ： 右手定則
1.通電直導線的磁場
二、光的折射
安培定則1：用右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環繞的方向。（也叫右手螺旋定則）
表示磁感線垂直紙面向里
表示磁感線垂直紙面向外
表示電流垂直紙面向里
表示電流垂直紙面向外
學習任務四 ： 右手定則
學習任務四： 右手定則
2.環形電流的磁場
環形電流的磁場可以等效成小磁針產生的磁場
安培定則2（也叫右手螺旋定則）讓右手彎曲的四指與環形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線軸線上磁場的方向。
學習任務四 ： 右手定則
學習任務四： 右手定則
3.通電螺線管的磁場
安培定則3（也叫右手螺旋定則）：讓右手彎曲的四指與環形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線軸線上磁場的方向。
學習任務四： 右手定則
與天然磁體的磁場相比，電流磁場的強弱容易控制，因而在實際中有很多重要的應用。
學習任務四 ： 右手定則
1.分子電流假說：任何物質的分子中都存在環形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體它的兩側相當于兩個磁極。
2.安培分子電流假說對一些磁現象的解釋：
未被磁化的鐵棒分子電流取向變得雜亂無章
磁化后的鐵棒分子電流取向變得大致相同
去磁后的鐵棒分子電流取向又變得雜亂無章
科學漫步 ： 安培分子電流假說
3.安培分子電流假說意義
（1）.成功的解釋了磁化現象和磁體消磁現象
（2）.安培分子電流假說揭示了電和磁的本質聯系
（3）.磁現象的電本質：磁鐵和電流的磁場本質上都是運動電荷產生的
注意：安培提出分子電流假說時，人們還不知道物質的微觀結構、電子繞原子核高速旋轉的說法，所以稱為假說。但是現在，“假說”成為真理。
科學漫步： 安培分子電流假說
當堂達標檢測
1．音箱中的揚聲器、電話、磁盤、磁卡等生活中的許多器具都利用了磁體的磁性。請選擇一個你最熟悉的器具，簡述它是怎樣利用磁體的磁性來工作的。
【詳解】揚聲器是通過給磁體附近的線圈通電，磁體產生磁場對線圈產生作用，從而線圈振動，同時帶動喇叭的紙盆振動，發出聲音。
當堂達標檢測
2．日常生活中，磁的應用給我們帶來方便。例如：在柜門上安裝“門吸”能方便地把柜門關緊；把螺絲刀做成磁性刀頭，可以像手一樣抓住需要安裝的鐵螺釘，還能把掉在狹縫中的鐵螺釘取出來。請你關注自己的生活，看看還有哪些地方如果應用磁性可以帶來方便。寫出你的創意，并畫出你設計的示意圖。
【詳解】黑板擦可做成帶磁性的，用完后直接吸在黑板上不掉下來；手提包上的磁性扣可把皮包緊貼在一起。
當堂達標檢測
3．磁的應用非常廣泛，不同的人對磁應用的分類也許有不同的方法。請你對磁的應用分類，并每類舉一個例子。
【詳解】(1)利用磁體對鐵磁性材料（鐵鈷鎳）的吸引作用，入門吸、帶磁性的螺絲刀、手提包磁性扣等；
(2)利用磁體對電流的作用力，如喇叭、耳機、電話、電動機等；
(3)利用磁化現象記錄信息，如磁帶、此卡和磁盤等。
當堂達標檢測
【詳解】由題知：用右手握住直導線，讓大拇指指向直導線中電流的方向，則彎曲的四指所指方向為磁場方向。
由圖根據以上方法可判斷出通電直導線周圍的磁感線方向是順時針方向的，因為小磁針靜止時，北極的指向為磁場方向，則直導線中電流方向向下。
4．通電直導線附近的小磁針如圖所示，標出導線中的電流方向。
當堂達標檢測
【詳解】安培定則：用右手握著通電線圈，四指指向電流的方向，大拇指所指的方向是通電線圈的N極。
若線圈通以沿逆時針方向的電流時，根據安培定則知，紙里是通電線圈的S極，紙外是通電線圈的N極。
通電線圈內部的磁場是從S極出來回到N極，小磁針在通電線圈的內部，小磁針N極受到的磁力和磁場方向相同，小磁針N極垂直指向紙外。
5．如圖，當導線環中沿逆時針方向通過電流時，說出小磁針最后靜止時 極的指向。
當堂達標檢測
【詳解】通電螺線管內部與管口外相比，內部的磁場比較強，因內部磁感線較管口密集。
6．通電螺線管內部與管口外相比，哪里的磁場比較強？你是根據什么判斷的？
【詳解】地磁的南極在地理北極的附近，故在用安培定則判定環形電流的方向時右手的拇指必需指向南方（最下邊）；而根據安培定則：拇指與四指垂直，而四指彎曲的方向就是電流流動的方向，故四指的方向應該向西。故B正確。
7．為解釋地球的磁性，19世紀安培假設：地球的磁場是由繞過地心的軸的環形電流 引起的。在圖中，正確表示安培假設中環形電流方向的是哪一個？請簡述理由。

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