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第十三章　電磁感應與電磁波初步
第一節 磁場　磁感線
電和磁的聯系 磁場
任務一
（1）磁性：能夠吸引鐵質物體的性質.
（2）磁體：具有磁性的物體叫磁體.
（3）磁極：磁體上磁性最強的部分叫磁極.
小磁針靜止時
指南的磁極叫做南極，又叫S極；
指北的磁極叫做北極，又叫N極.
復習回顧——磁現象
觀察與思考
兩種電荷
(1)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.
1.電和磁的聯系
兩個磁極
觀察與思考
庫侖
安培
托馬斯·楊
直到19世紀初很多著名的科學家認為電與磁是互不相關的兩回事。
奧斯特
奧斯特是第一個發現電和磁有聯系的人。
觀察與思考
(2)奧斯特實驗：
實驗裝置：
實驗現象:
當給導線通電時，與導線平行放置的小磁針發生轉動。
注意事項：導線應沿南北方向水平放置
結論：通電導線對小磁針有力的作用，說明電流具有磁效應。
觀察與思考
既然電流對磁體有作用力，那么磁體對電流是否也會產生作用力呢？電流與電流之間是否也有力的作用呢？
觀察與思考
通過實驗可以看到磁體對通電導線存在作用力。
電流之間也有相互作用。
觀察與思考
通過前面的實驗我們知道磁體和磁體之間，電流和磁體之間，電流和電流之間均存在相互作用，那么它們之間的相互作用是怎樣發生的呢？
電流
磁體
磁體
磁體
電流
電流
電荷
電荷
電
場
磁體間，電流間，磁體和電流間的作用力是通過磁場發生的。
磁
場
2.磁場
（1）磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，以及通電導體與通電導體之間的相互作用都是通過磁場發生的。
（2）基本性質：磁場對磁體或通電導體有力的作用。
（3）磁場盡管看不見、摸不著，但它與電場類似，都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質。
（4）磁場是有方向的。物理學中規定：將一個小磁針放入磁場中的一點，小磁針靜止后，N極所指的方向就是該點的磁場的方向。
也是小磁針N極所受磁場力的方向
導練
1.(多選)下列有關磁場的說法，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S極所受磁場力的方向與該點的磁場方向
相同
√
√
√
磁場雖然看不見、摸不著，但它是一種客觀存在的特殊物質；磁極間的相互作用就是通過磁場發生的；磁場具有方向性，在磁場中的不同位置，其磁場方向一般不同，在磁場中的某點，小磁針N極所受磁場力的方向與該點的磁場方向一致，小磁針S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.
磁感線 地磁場
任務二
觀察與思考
實驗中我們常用鐵屑的分布來反映磁場的分布。
觀察與思考
1.磁感線
（1）定義：沿著磁場中的細鐵屑畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點磁場的方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線。
A
B
C
觀察與思考
以下兩幅圖是條形磁鐵和蹄形磁鐵周圍的磁感線分布情況，請你結合兩幅圖說一下磁感線有哪些特點。
(2)磁感線的特點
①磁感線是假想出來的有方向的曲線，實際并不存在.
②磁感線的疏密反映磁場的強弱，磁感線越密的地方表示磁場越強，磁感線越疏的地方表示磁場越弱.
③磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向.
④磁感線不相交，不相切，也不中斷.
⑤磁感線是閉合曲線，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極.
2.地球的磁場
(1)地球是一個巨大的磁體，地球周圍空間
存在的磁場叫地磁場.
(2)地磁場的三大特點
①地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球
北極附近.地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，因此，磁針并非準確地指向南、北，其間有一個夾角，這就是地磁偏角.
②地磁場的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，與地表面并不平行.
③在赤道平面上，到地心等距離的各點，地磁場強度相等，且方向水平.
思考與討論
磁感線和電場線有什么異同點？請結合表格填空。
比較項目 磁感線 電場線
相 同 點 意義 為了形象地描述(磁）場的方向和強弱而 的線 為了形象地描述（電）場的方向和強弱而 的線
方向 線上各點的 就是該點的(磁）場方向 線上各點的 就是該點的（電）場方向
疏密 表示(磁）場 . 表示（電）場 .
特點 在空間不相交、不相切、不中斷 除電荷處外，在空間不相交、不相切、不中斷
不同點 曲線 的曲線
假想
假想
切線方向
切線方向
強弱
閉合
強弱
不閉合
導練
2.(多選)關于磁感線的描述，下列說法正確的是
A.鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線
B.磁感線總是從磁體的N極出發，到S極終止
C.磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，它每一點的切線方向都和
小磁針放在該點靜止時N極所指的方向一致
D.兩個磁場的疊加區域，磁感線不可能相交
√
√
磁感線是假想的曲線，A錯誤；
磁感線在磁體的外部從N極到S極，在磁體內部是從S極到N極，故B錯誤；
磁感線的切線方向表示磁場方向，磁感線上每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時N極所指的方向一致，C正確；
磁感線不能相交，如果相交則說明同一位置出現兩個磁場方向，與實際不符，故D正確.
3.(多選)中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也.”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示.關于地磁場下列說法正確的是
A.地球地磁南極在地理北極附近
B.北京地區的地磁場方向由北向南
C.赤道上空的地磁場方向與地面平行
D.地球表面的磁場的豎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
√
√
√
地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近，故A正確；
根據地磁場分布特點，北京地區地磁場方向大致由南向北，故B錯誤；
赤道上空磁場的方向與地面平行，C正確；
根據地磁場的分布特點，D正確.
觀察與思考
以下兩幅圖是條形磁鐵和蹄形磁鐵周圍的磁感線分布情況，請你結合兩幅圖說一下磁感線有哪些特點。
觀察與思考
以下兩幅圖是條形磁鐵和蹄形磁鐵周圍的磁感線分布情況，請你結合兩幅圖說一下磁感線有哪些特點。
觀察與思考
安培定則
任務三
結合實驗視頻，請觀察直導線通、斷電時兩個小磁針的偏轉情況。 通過這種現象可以得出什么結論呢？當電流的方向改變時，兩個小磁針N極的偏轉方向是否發生變化？這說明什么？
觀察與思考
1.通電直導線周圍磁場
安培定則(右手螺旋定則)：用右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環繞方向.(如圖所示)
2.環形電流和通電螺線管產生的磁場
安培定則(右手螺旋定則)：
讓右手彎曲的四指與環形(或螺旋管)電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線(或螺旋管)軸線上磁場的方向.(如圖所示)
思考與討論
通電直導線，環形電流及通電螺線管的磁場分布有什么特點？
安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖
直線電流
特點：以導線上任意點為圓心垂直于導線的多組同心圓，越向外磁感線越 ，磁場越____ 稀疏
弱
環形電流
內部磁場比環外 ，磁感線越向外越_____ 通電螺線管
內部為勻強磁場且比外部 ，方向內部由 指向 ，外部類似條形磁鐵，由 指向_____ 強
稀疏
強
S極
N極
N極
S極
導練
4.如圖所示，甲、乙是直線電流形成的磁場，丙、丁是環形電流形成的磁場，戊、己是螺線管電流形成的磁場，試在各圖中補畫出電流的方向或磁感線的方向.
答案
根據安培定則，可以確定甲中電流的方向垂直紙面向外，乙中電流的方向從下向上，丙中電流的方向是逆時針方向，丁中磁感線的方向向下，戊中磁感線方向向左，己中磁感線的方向向右.
5.如圖所示，a、b、c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內和右側，當這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是
A.a、b、c均向左
B.a、b、c均向右
C.a向左，b向右，c向右
D.a向右，b向左，c向左
√
由通電螺線管電流的流向，根據右手螺旋定則可得，通電螺線管的右邊為S極，左邊為N極.所以a小磁針的N極指向向右、b小磁針N極指向向左、c小磁針的N極指向向左，故A、B、C錯誤，D正確.
歸納總結
安培定則的應用技巧
(1)分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場的方向時，拇指指“原因”——電流方向；四指指“結果”——磁感線繞向.
在判定環形電流的磁場方向時，四指指“原因”——電流繞向；拇指指“結果”——環內沿中心軸線的磁感線方向，即指N極.
(2)通電螺線管相當于條形磁體，
應用安培定則判斷時，拇指所指
的一端為它的N極.
安培分子電流假說
任務四
觀察與思考
安培認為，在物質內部，存在著一種環形電流——分子電流.分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體.它的兩側相當于兩個磁極.
1.分子電流假說
觀察與思考
2. 對磁現象的解釋
未被磁化的鐵棒
磁化后的鐵棒
當鐵棒中分子電流的取向大致相同時，鐵棒對外顯磁性；
當鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時，鐵棒對外不顯磁性.
導練
6.關于分子電流，下面說法中正確的是
A.分子電流假說最初是由法拉第提出的
B.分子電流假說揭示了磁鐵的磁場與電流的磁場具有共同的本質，即磁
場都是由電荷的運動形成的
C.分子電流是專指分子內部存在的環形電流
D.分子電流假說無法解釋加熱“去磁”現象
√
分子電流假說最初是由安培提出來的，A錯誤；
分子電流并不是專指分子內部存在的環形電流，分子電流假說揭示了磁鐵的磁場與電流的磁場具有共同的本質，即磁場都是由電荷的運動形成的，C錯誤，B正確；
加熱“去磁”現象可以根據分子電流假說解釋，磁體受到高溫時會失去磁性，是因為激烈的熱運動使分子電流的取向又變得雜亂無章，D錯誤.
電和磁的聯系 磁場
安培分子電流假說
電和磁的聯系—奧斯特實驗
磁場
直線電流的磁場
提出者：安培
環形電流和通電螺線管的磁場
安培定則
解釋
地磁場
磁感線
磁感線 地磁場

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