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(共51張PPT)
第5章　初識電磁場與電磁波
第1節　磁場及其描述
第1課時　磁場　磁感線
核心素養：1.知道磁場、磁感線的概念. 2.知道磁體之間、磁體與電流之間、電流與 電流之間都是通過磁場相互作用的. 3.會用安培定則判斷通電直導線和通電線圈周圍 磁感線的方向. 4.認識磁的應用對生產、生活和科技發展的作用，拓寬視野，培養學 習興趣及科學精神.
第*頁
研習任務一　磁場
合作　討論
我國是世界上最早發現磁現象的國家，早在戰國末年就有磁鐵的記載.我國古代 四大發明之一的指南針（司南）就利用了磁現象，指南針的發明為世界的航海業作出 了巨大的貢獻.你知道指南針為什么指南嗎？
提示：地球是一個巨大的磁場，其地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南 極附近.指南針在地球的磁場中受磁場力的作用，所以會一端指南一端指北.
教材　認知
　磁場
（1）定義：磁體或 周圍的空間存在的一種特殊物質.
（2）基本性質：對放入其中的 產生力的作用.
（3）磁極間的相互作用：同名磁極相互 ，異名磁極相互 .
電流　
磁體　
排斥　
吸引　
核心　歸納
1. 對磁場性質的理解
基本性 質 對放入其中的磁體或電流產生力的作用
客觀性 磁場雖然不是由分子、原子組成的，但是它和常見的桌子、房屋、水和 空氣一樣，是一種客觀存在的物質
特殊性 磁場和常見的由分子、原子組成的物質不同，它是以一種場的形式存在 的
方向性 自由小磁針靜止時，N極的指向即為該處的磁場方向，或小磁針N極的受 力方向即為該處磁場方向
作用形 式 磁體與磁體間，磁體與電流間，電流與電流間通過磁場發生作用
2. 電場與磁場的比較
比較項目 電場 磁場
不
同
點 產生 電荷 磁體、電流、運動電荷
基本
性質 對放入其中的電荷有電場 力的作用 對放入其中的磁極、電流、運動電荷有磁 場力的作用
作用
特點 對放入其中的磁體無力的 作用 對放入其中的靜止電荷無力的作用
相同點 磁場和電場都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質，具有能量
研習　經典
甲
乙
丙
BC
A. 甲圖中，電流不產生磁場，電流對小磁針的力的作用是通過小磁針的磁場發生的
B. 乙圖中，磁體對通電導體的力的作用是通過磁體的磁場發生的
C. 丙圖中，電流間的相互作用是通過電流的磁場發生的
D. 丙圖中，電流間的相互作用是通過電荷的電場發生的
[解析]　題圖甲中，電流對小磁針的力的作用是通過電流的磁場發生的；題圖乙中， 磁體對通電導體的力的作用是通過磁體的磁場發生的；題圖丙中，電流間的相互作用 是通過電流的磁場發生的.綜上所述，選項B、C正確.
甲
乙
丙
1. 磁體、電流周圍產生磁場，磁場的基本性質是對放入場中的磁體和電流有力 的作用.
2. 磁體與磁體之間、電流與電流之間、磁體與電流之間的作用不是直接發生 的，而是通過磁場發生的.
A. 磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質
B. 磁場是為了解釋磁極間相互作用而人為規定的
C. 磁極與磁極間是直接發生作用的
D. 磁場只有在磁 極與磁極、磁極與電流之間發生作用時才產生
解析：電場和磁場都是一種物質，它和我們常見的由分子、原子組成的物質不同，不 是以微粒形式存在的，而是以“場”的形式客觀存在的，故A正確，B錯誤；磁極與 磁極之間的相互作用，是通過磁場發生的，C錯誤；磁場是磁體或電流周圍存在的一 種特殊物質，即使磁極與磁極、磁極與電流之間沒有發生相互作用，磁場仍然存在， D錯誤.
A
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研習任務二　磁感線
合作　討論
圖甲表示條形磁鐵的磁感線的分布情況，圖乙表示通電螺線管的磁感線的分布情 況，觀察兩幅圖，請思考：
　　從圖中可以看出，通電螺線管的磁感線是閉合的，而條形磁鐵的磁感線不閉合， 這種判斷對嗎？
提示：不對.電流產生磁場的磁感線是閉合的，條形磁鐵磁場的磁感線內部是從S 極到N極，外部是從N極到S極，磁感線是閉合的.
教材　認知
1. 磁感線
在磁場中畫出的一些有方向的 曲線.
2. 特點
（1）在磁感線上，任意一點的 方向都跟該點的磁場方向 ，都代表 磁場中該點小磁針 受力的方向.
（2）磁感線的 表示磁場的強弱.磁感線分布越密的地方，磁場 ；磁 感線分布越疏的地方，磁場 .
（3）磁感線是 曲線.在磁體外部，磁感線從 到 .在磁體內 部，磁感線從 到 .
假想　
切線　
相同　
N極　
疏密　
越強　
越弱　
閉合　
N極　
S極　
S極　
N極　
核心　歸納
1. 對磁感線的理解
（1）磁感線在磁體的外部都是從N極出來進入S極，在磁體的內部則是由S極指向N 極，形成一條閉合曲線.
（2）在磁場中，某一點有唯一確定的磁場方向，所以兩條磁感線不能相交或相切.
（3）磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線，為形象、直觀、方便地研究 磁場提供了依據.
（4）磁感線越密集表示磁場越強，磁感線越稀疏表示磁場越弱.
2. 磁感線與靜電場電場線的比較
比較項目 磁感線 靜電場的電場線
不同點 閉合曲線 始于正電荷或無窮遠處，止于無窮遠處 或負電荷，不閉合的曲線
相 同 點 方向 線上各點的切線方向就是 該點的磁場方向 線上各點的切線方向就是該點的電場方 向
疏密 表示磁場強弱 表示電場強弱
特點 在空間中不相交、不相 切、不中斷 除電荷處外，在空間中不相交、不相 切、不中斷
A. 磁場并不真實存在，而是人們假想出來的
B. 磁鐵周圍磁感線的形狀與鐵屑在它周圍排列的形狀相同，說明磁場呈線條形狀， 磁感線是磁場的客觀反映
C. 磁感線可以用來表示磁場的強弱和方向
D. 磁感線類似于電場線，它總是從磁體的N極出發，回到S極終止
C
[解析]　小磁針放在磁體的周圍受到力的作用，說明磁體在周圍空間產生了磁場，磁 場是一種客觀存在的物質，由此可知A錯誤；人們為了形象地描繪磁場，用圖形—— 磁感線將抽象的磁場描繪出來，磁感線是假想的曲線，其客觀上并不存在，鐵屑在磁 場中被磁化為小磁針，在磁場的作用下運動，最終規則地排列起來，顯示出磁感線的 分布特點，并非磁場的客觀反映.磁感線都是閉合曲線，在磁體外部從N極到S極，在 磁體內部從S極到N極，不像電場線是從正電荷出發到負電荷終止的不閉合曲線.由此 可知B、D錯誤，C正確.
（1）磁場是客觀存在的，而磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設的不存在 的曲線，分布在三維空間內；
（2）由于磁體的N極和S極是密不可分的，所以磁感線總是閉合的曲線，而電場 線則是不閉合的，這是兩者的顯著區別.
A. M點的切線方向和該點的磁場方向垂直
B. M點的磁場比N點的磁場弱
C. M點的磁場比N點的磁場強
D. M點的磁場方向和N點的磁場方向相同
C
解析：過M點的磁感線的切線方向和該點的磁場方向相同，選項A錯誤；磁感線越密 集的地方磁場越強，則M點的磁場比N點的磁場強，選項B錯誤，C正確；過磁場中某 點的磁感線的切線方向是該點的磁場方向，因M點切線方向與N點的切線方向不同， 則M點的磁場方向和N點的磁場方向不相同，選項D錯誤.
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研習任務三　幾種常見的磁場　安培定則
合作　討論
如圖所示，放在通電螺線管內部中間處的小磁針靜止時N極指向右，試判定電源 的正、負極.
提示：小磁針N極的指向即為該處的磁場方向，所以螺線管內部磁感線方向由 a→b.根據安培定則可判斷出電流由電源的c端流出，d端流入，故c端為正極，d端為 負極.
核心　歸納
1. 常見磁體磁場的磁感線分布（如圖所示）
2. 三種常見的電流的磁場
安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖
直線
電流
以導線上任意點為圓心垂直于導線的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越 弱
安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖
環形
電流
內部磁場比環外強，磁感線越向外越稀疏
通電
螺線管
內部為勻強磁場且比外部強，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由 N極指向S極
特別提醒：（1）磁場是分布在立體空間的.
（2）利用安培定則不僅可以判斷磁場的方向，還可以根據磁場的方向判斷電流 的方向.
（3）應用安培定則判斷直線電流時，四指所指的方向是導線之外磁場的方向；判定 環形電流和通電螺線管電流時，拇指的指向是線圈軸線上磁場的方向.
（4）環形電流相當于小磁針，通電螺線管相當于條形磁鐵，應用安培定則判斷時， 拇指所指的一端為它的N極.
研習　經典
[典例3]　如圖所示，圖a、圖b是直線電流的磁場，圖c、圖d是環形電流的磁場，圖 e、圖f是通電螺線管電流的磁場.試在各圖中補畫出電流方向或磁感線的方向.
[解析]　根據安培定則，可以確定a中電流方向垂直紙面向里，b內中電流的方向自下 而上，c中電流方向是逆時針方向，d中磁感線的方向向上，e中磁感線的方向向左，f 中磁感線的方向向右.
[答案]　如圖所示
常見電流磁場的特點
1. 直線電流：通電導線周圍的磁感線是以導線上各點為圓心的同心圓.離導線越 近磁場越強，離導線越遠磁場越弱.
2. 環形電流：環形電流的磁場類似于條形磁鐵的磁場.由于磁感線均為閉合曲 線，所以環內磁感線條數與環外相等，故環內磁場強，環外磁場弱.
3. 通電螺線管：通電螺線管外部的磁場跟條形磁鐵外部的磁場分布情況相同， 兩端分別為N極和S極；管內是勻強磁場，磁場方向由S極指向N極.
A. F為蓄電池正極
B. 螺線管P端為S極
C. 流過電阻R的電流方向向下
D. 管內磁場方向由Q指向P
AD
解析：閉合開關后，小磁針N極偏向螺線管Q端，說明小磁針所在位置磁場方向向 左，即螺線管的P端為N極，Q端為S極，螺旋管內部的磁感應強度方向由Q指向P，由 安培定則可知，電流從右端流出、左端流入，因此，電源的F為正極，E為負極，流 過電阻R的電流方向向上，故B、C錯誤，A、D正確.
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課后提素養
√
√
×
√
A. 指南針的兩個磁極相排斥
B. 指南針的兩個磁極相吸引
C. 指南針能吸引鐵、鈷、鎳等物質
D. 地磁場對指南針的作用
D
A. 磁體上磁性最強的部分叫磁極，任何磁體都有兩個磁極
B. 磁體與磁體之間的相互作用是通過磁場而發生的
C. 地球的周圍存在著磁場，但地磁的兩極與地理的兩極并不重合，其間有一個夾 角，這就是磁偏角，磁偏角的數值在地球上不同地點是相同的
D. 在地球表面各點磁場強弱相同
解析：地磁場類似于條形磁鐵的磁場，所以在地球表面赤道上的磁場最弱，故D錯 誤；在地球上不同位置，磁偏角的數值是不同的，故C錯誤.
AB
A. 最基本的性質是對處于其中的磁體和通電導體有力的作用
B. 磁場是看不見、摸不著、實際不存在的，是人們假想出來的一種物質
C. 地球的磁場不是真實存在，是假想出來的
D. 磁場存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無
解析：磁場的基本性質是對處于其中的磁體或通電導體有力的作用，故A正確；磁場 雖然看不見、摸不著，但是它是客觀存在的，與人的思想無關，故B、C、D錯誤.
A
A. 一切磁現象都起源于電流或運動電荷，一切磁作用都是電流或運動電荷間通過磁 場而發生的相互作用
B. 除永久磁鐵外，一切磁場都是由運動電荷產生的
C. 據安培的分子電流假說，在外界磁場的作用下，物體內部分子電流取向變得大致 相同時，物體就被磁化，兩端形成磁極
D. 有磁必有電，有電必有磁
AC
解析：一切磁現象都起源于電流或運動電荷，一切磁作用都是電流或運動電荷之間通 過磁場而發生的相互作用，故A正確，B錯誤；沒有磁性的物體內部分子電流的取向 是雜亂無章的，分子電流產生的磁場相互抵消，但當受到外界磁場的作用力時，分子 電流的取向變得大致相同時分子電流產生的磁場相互加強，物體就被磁化了，兩端形 成磁場，故C正確；磁和電是兩種不同的物質，故磁是磁，電是電，有變化的電場或 運動的電荷就能產生磁場，但靜止的電荷不能產生磁場，恒定的電場不能產生磁場， 同樣恒定的磁場也不能產生電場，故D錯誤.
A. 地理南、北極與地磁場的北、南極不重合
B. 地球內部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近
C. 地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行
D. 在赤道上小磁針的N極在靜止時指向地理北極附近
解析：地球為一巨大的磁體，地磁場的南、北極在地理上的北極和南極附近，并不重 合，地球內部也存在磁場，故A、B正確；只有赤道附近上空磁場的方向才與地面平 行，故C錯誤；小磁針靜止時N極指向與磁場方向相同，故D正確.
C
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析：小磁針靜止時N極的指向為該處的磁感線方向，根據安培定則可知通電螺線管 的右端為N極，左端為S極，內部磁感線方向是從左到右，故只有2小磁針的N、S極標 注正確.
B
甲
乙
C
A. 地球儀根據異名磁極互相排斥的原理工作
B. 線圈中的電流的頻率可能為50 Hz
C. 電路中的a端點需連接直流電源的正極
D. 增大線圈中的電流，地球儀懸浮的高度會降低
解析：地球儀根據同名磁極互相排斥的原理工作，故A錯誤；為使地球儀穩定懸浮在 空中，線圈磁場方向應不變，線圈應通直流電，故B錯誤；磁鐵下端是S極，因此線 圈上端應是S極，根據右手螺旋定則，可知電路中的a端點需連接直流電源的正極，故 C正確；增大線圈中的電流，線圈與磁鐵的磁場力增大，則地球儀懸浮的高度會升 高，故D錯誤.
甲
乙
第*頁
課時作業
A. 磁感線可以形象地描述磁場的強弱與方向
B. 磁感線總是從磁鐵的N極發出，到S極終止
C. 磁感線就是細鐵屑在磁鐵周圍排列的曲線，沒有細鐵屑的地方就沒有磁感線
D. 沿磁感線的方向磁場逐漸減弱
解析：磁場是一種看不見的特殊物質，人們為了形象地描繪磁場而引入了磁感線這一 假想的曲線，它的疏密可以反映磁場的強弱，磁感線上某點的切線方向為該點的磁場 方向（磁感應強度的方向），選項A正確，D錯誤；磁感線都是閉合曲線，選項B錯 誤；磁感線是人們假想的曲線，與有無鐵屑無關，選項C錯誤.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 保持不動
B. 向下轉動
C. 垂直紙面向里轉動
D. 垂直紙面向外轉動
解析：當通入如題圖所示向左的電流時，根據右手螺旋定則可得小磁針處的磁場方向 是垂直紙面向外的，由于小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向，所以小磁針的N極 將垂直于紙面向外轉動，故A、B、C錯誤，D正確.
D
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 向正東方向轉動
B. 向正西方向轉動
C. 向正南方向移動
D. 向正北方向移動
解析：由于在磁勺正上方放置一根由南向北通電的直導線，根據安培定則可知電流在 磁勺處的磁場方向指向正西方向，則磁勺的N極向正西方向轉動，S極向正東方向轉 動，根據題意可知，勺柄為磁勺的S極，即勺柄將向正東方向轉動.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
D
解析：通電直導線中的電流方向向上，根據安培定則可知，從上往下看，直導線周圍 的磁場方向為逆時針方向，而小磁針的N極指向磁場方向，故題圖D中小磁針的指向 正確.
1
2
3
4
5
6
7
8
A. ＋x方向 B. －x方向
C. ＋y方向 D. －y方向
解析：據題意，電子流沿z軸正向流動，電流方向沿z軸負向，由安培定則可以判斷電 流激發的磁場以z軸為中心沿順時針方向（沿z軸負方向看），通過y軸A點時方向向 外，即沿x軸正向.故A正確.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 這5個位置中，e點的磁場最強
B. a點沒有磁感線穿過，所以a點沒有磁場
C. c、d兩點關于直線對稱，所以c、d兩點磁場方向相同
D. b、e兩點在同一直線上，所以b、e兩點磁場方向相同
解析：從磁感線分布情況看，e位置的磁感線分布最密集，磁場最強，A正確；磁感 線是人為繪制的描述磁場強弱及方向的曲線，并非真實存在的，a點沒有畫磁感線， 但a點有磁場，B錯誤；磁感線在c、d兩點的切線方向表示c、d兩點的磁場方向，所以 c、d兩點磁場方向并不相同，C錯誤；磁感線在b、e兩點的切線方向相同，所以b、e 兩點磁場方向相同，D正確.
AD
1
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3
4
5
6
7
8
A. 向下 B. 向上
C. 垂直紙面向里 D. 垂直紙面向外
解析：由安培定則可知左側線圈上端為N極，下端為S極，右側線圈也是上端為N極， 下端為S極，再結合磁感線是閉合曲線，可知圓環的圓心O處磁場方向向下，故選項A 正確.
A
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6
7
8
B
A. 垂直指向紙里的方向為南極
B. 小磁針的N極向左側偏轉
C. 小磁針的N極向右側偏轉
D. 小磁針發生偏轉的原因是橡膠圓盤上產生了感應電流
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解析：小磁針靜止時N極垂直指向紙里，故垂直指向紙里的方向為北方，故A錯誤； 圓盤繞中軸線按如題圖所示方向（從左向右看順時針）高速旋轉，即負電荷順時針方 向旋轉，產生的電流方向為逆時針，根據安培定則，可知環形電流產生的磁場左側為 N極，故小磁針的N極向左側偏轉，故B正確，C錯誤；小磁針發生偏轉的原因是橡膠 圓盤上電荷定向移動產生了電流，而電流周圍產生了磁場，故D錯誤.
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