11.1磁现象 磁感线(课件)-【上好课】2022-2023学年高中物理同步备课系列（沪科版2020必修第三册）

第十一章 电磁场与电磁波初步 11.1 磁现象 磁感线 沪科版（2020） 授课人：上好课 【上好课】2022-2023学年高中物理同步备课系列必修第三册 1 目录 contents 为什么说我国是对磁现象认识最早的国家之一? 01 02 如何形象地描述磁场? 03 指南针指向地球南极吗? 2 在人类生活中处处可遇到磁场。随着科学技术的发展，磁技术已经渗透到了我们的日常生活和工农业生产技术的各个方面。磁浮列车(图11-1)就是一种现代高科技轨道交通工具。世界上第一条商业运营的磁浮列车线路在上海浦东新区运行，其列车的最 高速度达430 km/h。磁场是物质的 一种形态，但这类物质形态并不能 像实物一样为人类的感官直接觉察。 历史上人类对磁场的研究是从磁铁 的磁性及其相互作用开始的，我国 古代对磁现象的研究成果丰硕，对 人类文明影响深远。 新课导入 为什么说我国是对磁现象认识最早的国家之一? 01 4 东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南” 罗 盘 最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其主要成分为Fe3O4 ，能吸引铁质物体，很像磁铁. 磁铁多是由铁、钴、镍等金属或某些氧化物制成。 注意：天然磁石和人造磁铁都是永磁体。 7 最初的天然磁石 天然磁石主要成分是四氧化三铁。现代工业上可以制造出各种各样的人造磁体，20世纪70年代制造出稀土强磁材料使得磁性元件更加小型化，到目前为止具有最强磁力的永久磁体是钕磁体，也称为钕铁硼磁体(图11-2)。 在生命体中也存在磁现象，有人认为信鸽识途归巢、候鸟千里迁徙等就是利用地磁场辨别方向。人体及器官也有磁性，利用电子技术及超导量子干涉技术可得到心磁图、脑磁图、肺磁图及人体磁场分布。基于磁场的核磁共振技术成像(图11-3)及磁疗技术也广泛用于医学临床。 如何形象地描述磁场? 02 9 1、磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质。 磁场和电场一样是一种物质,是客观存在的 2、磁场的基本性质：对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用. 【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢? 3、磁场的方向：（1）小磁针静止时N极的指向。 （2）小磁针N极在磁场中受力的方向 如何形象地描述磁场中各点的磁场方向? A B C 1、定义:磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致. 12 外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线 几种常见的磁场 1、条形磁铁 2、蹄形磁铁 13 条形磁体磁感线的实验模拟 条形磁体磁感线 蹄形磁体磁感线的实验模拟 蹄形磁体磁感线 磁感线的特点 1)磁感线是假想的，不是真实的。 2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线较密的地方磁场较强。没有画到磁感线的地方不表示那里没有磁场存在 3)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。 4)磁感线是闭合曲线。在磁体的外部是从N极出来，进入S极，在内部则由S极回到N极，形成闭合曲线。 5)磁感线不能相交或相切。 6)与电场线的区别: 磁感线是闭合曲线 电场线不是闭合曲线 18 指南针指向地球南极吗? 03 19 如图11-6所示，地球周围存在一个大范围的磁场，宛如一个大的条形磁体。在地磁场的作用下，指南针会调整方向，使其取向顺着地磁场的磁感线，N极指向地磁南极;S极指向地磁北极。地磁南极在地理北极附近;地磁北极在地理南极附近。地磁两极与地理两极不完全重合，地磁轴和地球自转轴之间的夹角约为11°。我们将地球表面水平放置的指南针静止时N极所指的方向与地球北极方向之间的夹角称为磁偏角，地球表面不同地区磁偏角是不相同的。不仅如此，由于地球磁极的缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。 我国宋代科学家沈括是历史上第-个提出磁偏角现象的人，他在《梦溪笔谈》中记载了地磁偏角现象:“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”“较系统的研究磁偏现象原始理论的是英国人吉尔伯特。磁偏角的发现对指南针在航海方面的应用十分重要。 假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带有何种电荷？ 带负电荷 拓 展 野 视 科学家发现地球磁场的方向并不是恒定不变的，它的南北磁极曾经对换过位置，这就是“磁极倒转”现象。 在地球的几十亿年历史中，磁极倒转事件发生多次。仅在最近的450万年里，就出现了4 个磁场极性不同的时期。有两次和现在基本一样，是“正向期”，即地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。还有两次则是和现在正好相反的“反向期”。在每一个磁性时期里，有时还会发生短暂的磁极倒转现象。 为什么会出现地磁极变化呢?地球磁场反复变化有什么规律吗?迄今科学家们仍然没有得出统一的结论。大部分科学家认为，当地球内部液态铁质流围