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第三章 電磁場與電磁波初步
1 磁場 磁感線
教學目標
沙漠探險者如何識別方向？
新課引入
大洋中的舵手如何識別方向？
上海磁懸浮列車加速到平穩運行之后，速度是430千米每小時，速度之高竟超過了F1賽車的最高時速，這其中包含的物理知識是什么呢？
磁懸浮列車
這是絢麗多彩的極光現象，要弄明白它形成的原理，就得學習有關磁場的相關知識。
極光現象
春秋時期，古人已發現天然磁石具有吸引鐵的性質，如同慈母召子，故又把磁石稱為“慈石”.
一、我國古代對磁現象的認識及應用
沈括的代表作《夢溪筆談》記載：“方家以慈石磨針鋒，則能指南……”
指南針（羅盤針）成為鄭和在1405-1433年間七下西洋的有力保障。
《史記》中記載磁石獨具療效。
《本草綱目》中更詳細記載了磁石能治療的多種疾病。
二、磁場與磁感線
類比：電荷之間的相互作用是通過電場發生的.
磁體
磁場
磁體
1、磁場：磁體周圍空間存在的一種特殊物質.
小磁針有規律的排列著。
①如圖，在桌面上放置一條形磁鐵，在其周圍放一些小磁針，觀察小磁針靜止后N極、S極的指向。
觀察思考：
敲擊塑料板時，鐵屑短暫離開板面（摩擦力影響消除）,它們按照磁場方向排列.
②將一個薄的塑料板平放在條形磁鐵或馬蹄型磁鐵上，在塑料板上撒一些鐵屑，用手輕輕敲擊塑料板，觀察鐵屑的分布。想一想，為什么輕輕敲擊塑料板，上面的鐵屑會又規則地分布？它們的分布圖樣反映了什么？
在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁場的方向一致。
①定義:
A
B
C
強弱？
疏密！
2．磁感線：
人們規定：小磁針N極的受力方向就是該處磁場的方向
②磁感線的基本特點：
1）磁感線上每一點的切線方向表示該處的磁場方向。
2）磁感線的疏密程度表示該處的磁場的強弱。
3）磁體外部磁感線從N極出發指向S極，在磁體內部由S極到N極，形成閉合曲線。
4）磁感線不相交（不相切）。
條形磁鐵的磁感線：
蹄形磁鐵的磁感線：
三、安培定則
奧斯特發現通電導線周圍也存在磁場。
它的磁感線分布是怎樣的呢？
我們也可以用鐵屑來觀察通電導線周圍的磁場分布
通電直導線：
通電環形導線：
通電螺線管：
安培定則：用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向.
1.直線電流磁場的磁感線
特點：一系列的同心圓，且靠近導線處分布密.
2.環形電流周圍的磁感線
安培定則：讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環形導線軸線上磁感線的方向.
特點：一系列的同心圓，且近導線處及環內分布密.
通電螺線管的磁場就是環形電流磁場的疊加.所以環形電流的安培定則也可以用來判定通電螺線管的磁場,這時,大拇指所指的方向是螺線管內部的磁場的方向.
3.通電螺線管周圍的磁感線
【例1 】(多選)下列有關磁場的說法中，正確的是(　 　)
A.磁體周圍的空間存在看不見、摸不著的磁場
B.磁極間的相互作用是通過磁場發生的
C.磁場是有方向的，在磁場中的不同位置，其磁場方向一般不同
D.在磁場中的某點，小磁針南極所受磁場力的方向與該點的磁場方向相同
解析　磁場雖然看不見、摸不到，但它是一種客觀存在的物質，它的基本性質是對放入其中的磁體產生力的作用，磁極間的相互作用就是通過磁場發生的，磁場具有方向性，在磁場中的某點，小磁針北極所受磁場力的方向與該點的磁場方向一致，南極所受磁場力的方向與該點的磁場方向相反(磁場方向的另一種描述方法)，故A、B、C正確，D錯誤。　
ABC
典例分析
[例2] 物理實驗都需要有一定的控制條件。奧斯特做電流磁效應實驗時，應排除地磁場對實驗的影響。關于奧斯特的實驗，下列說法中正確的是(　　)
A.該實驗必須在地球赤道上進行
B.通電直導線應該豎直放置
C.通電直導線應該水平東西方向放置
D.通電直導線應該水平南北方向放置
解析　小磁針靜止時指向南北，說明地磁場的方向為南北方向，當導線南北方向放置時，能產生東西方向的磁場，把小磁針放置在該處時，可有明顯的偏轉，故選D。
D
[例3]如圖所示為電流產生磁場的分布圖,正確的分布圖是(　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
C
②和③不符合安培定則！
一、我國古代對磁現象的認識和應用
二、磁場和磁感線
在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁場的方向一致。
三、安培定則
本課小結
1.奧斯特實驗說明了(　　)
A.磁場的存在 B.磁場的方向性
C.電流可以產生磁場 D.磁體間有相互作用
解析　奧斯特實驗中電流能使靜止的小磁針發生偏轉，說明電流周圍存在磁場，即電流產生了磁場。故正確答案為C。
答案　C
跟蹤練習
2.如圖所示，一枚小磁針放在半圓形導線環的環心O處，當導線中通以如圖所示方向的電流時，小磁針將如何偏轉(　　)
A.沿順時針方向轉動
B.沿逆時針方向轉動
C.N極轉向紙里，S極轉向紙外
D.N極轉向紙外，S極轉向紙里
解析　由安培定則知，環形電流內部磁場方向垂直紙面向里，故N極轉向紙里，選項C正確。
答案　C
3. 關于磁感線，下列說法中正確的是(　　)
A.兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場
B.磁感線總是從N極到S極
C.磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致
D.兩個磁場疊加的區域，磁感線就可能相交
解析　磁感線是為了形象描述磁場而假想的有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向表示磁場的方向，曲線的疏密表示磁場的強弱，所以C正確，A錯誤；在磁體外部磁感線從N極到S極，內部從S極到N極，磁感線不相交，所以B、D錯誤。
C
4. 電路沒接通時三個小磁針方向如圖所示，接通電路后確定三個小磁針的轉向及最后N極的指向。(其中小磁針3在螺線管內部)
解析　由安培定則可知螺線管內部磁場方向由左向右，故小磁針3順時針轉動，最后N極指右；小磁針1所在位置處磁場方向向左，故小磁針1逆時針轉動，最后N極指左；小磁針2所在位置處磁場方向向右，小磁針2順時針轉動，最后N極指右。
答案　小磁針1逆時針轉動，最后N極指左；小磁針2順時針轉動，最后N極指右；小磁針3順時針轉動，最后N極指右。
謝謝
大家

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