3.1 磁现象和磁场-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-1）

§3.1 磁现象和磁场 我国是世界上最早发现磁现象的国家，早在战国末年就有磁铁的记载，我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献。在现代生活中，磁现象与日常生活、科技密切相关，利用磁场的仪器或工具随处可见，如我们将要学习的电流表、质谱仪、回旋加速器等。 电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物。 上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后，速度是430km/h。这个速度超过了F1赛事的最高时速。 托卡马克磁约束装置 一类控制热核聚变的装置。用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出原子核所蕴藏的能量。磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径,是等离子体物理学的一项重大应用. 最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4，能吸引其他物体，很像磁铁. 一 磁现象 人们最早发现的天然磁石的主要成分是Fe3O4。 磁现象 中国古代对磁的认识 东汉王充在《论衡》中写到： “司南之杓，投之于地，其柢指南”。 我国春秋战国时期就有关于磁石的记载和描述。古代人们就发现了天然磁石吸引铁器的现象。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,被公认为最早的磁性指 南工具。指南针是我国古代四大发明之一。 1.磁性：能够吸引铁质物体的性质. 2.磁体：具有磁性的物体叫磁体. 3.磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极. 小磁针静止时指南的磁极叫做南极，又叫S极;指北的磁极叫做北极，又叫N极. 5.磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸. 4.变无磁性物体为有磁性物体叫磁化， 变有磁性物体为无磁性物体叫退磁. 磁体之间是通过什么发生相互作用的呢？ 1.磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质。 类比: 电荷之间的相互作用是通过电场； 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，电场和磁场一样都是一种物质. 磁体 磁体 磁场 二 磁场 1.磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质.存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围. 2.磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用.磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的. 磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质。（客观存在） 类比： 电荷之间的相互作用是通过电场； 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，电场和磁场一样都是一种物质. 磁体 磁体 磁场 磁场 磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质 磁体 磁体 磁体 电流 磁场 磁场 电流 电流 磁场 电现象与磁现象有何相似？ + — F′ F′ F F 电和磁可能存在某种联系？ 磁现象 1731年，一名英国商人发现：雷电过后，他的一箱刀叉竟具有了磁性； 1751年，富兰克林发现，莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化。 库仑 托马斯·杨 安培 奥斯特为什么认为电和磁之间也应该存在联系 都认为电和磁是互不相关的两回事 　　丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted，1777—851)1777年8月14日生于丹麦．12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学．17岁以优异成绩考取了哥本哈根大学免费生．他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学．1806年任哥本哈根大学物理学教授，1821年被选为英国皇家学会会员，1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长． 三 电流的磁效应 奥斯特实验 注意事项：导线应沿南北方向水平放置 实验结果:电流能使磁针偏转。 当时受纵向力局限，总是把磁针放在导线的延长线上 奥斯特前期对于电和磁的实验研究为什么均以失败告终？ 电流的磁效应 奥斯特1820年4月发现了电流的磁效应。 同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。 这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明了电流计等。由此开辟了物理学的新领域──电磁学。 法拉第评论说：“他突然打开了科学中的一个黑暗领域的大门，使其充满光明。” 安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。” 后