13.1 磁场 磁感线（1）课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版物理必修三 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第一节 磁场 磁感线（1） 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。 在现代，磁现象与日常生活、科技密切相关． 磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。 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. 讨论交流 我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。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。 12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。目前，青岛磁悬浮列车时速620km/h。 你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？ 简单的磁现象 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.任一磁体都具有两个磁极. 4.磁极间的相互作用:同名磁极相斥，异名磁极相吸. 5.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. 6.磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质 一、电和磁的联系 1.讨论交流，提出问题 人们很早就发现电和磁有很多相似的特征：自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。 同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。这种相似性是否意味着电和磁之间有某种联系呢？ 1731年,一英国商人发现雷击后的刀叉竟具有了磁性。1751年,富兰克林发现莱顿瓶放电可使缝衣针磁化。电现象和磁现象间的相似是偶然的吗?那些磁化现象又说明了什么呢? 电现象和磁现象存在某种联系吗? 2.物理学家的观点 库仑 安培 托马斯·杨 电和磁没啥关系 直到19世纪初很多著名的科学家——如库仑、安培、托马斯.杨都认为电与磁是互不相关的两回事。 3.科学与思想进步 在18世纪和19世纪之交人们发现，自然界各种运动之间存在着相互联系和转化，这种思想在哲学界和科学界逐渐形成，也影响了奥斯特。 1687年牛顿发现万有引力定律，物体间引力方向有何特征？ 1785年库仑发现库仑定律，两点电荷间作用力方向有何特征？ 由于受“纵向力”的影响，奥斯特总是把小磁针放在通电直导线的延长线上，观察小磁针的偏转情况。 4.奥斯特的发现 丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系，并开始不懈的探索。由于受当时一些错误观点影响，奥斯特做了很多实验都以失败告终。 1820年4月，在一次讲课中，他偶然的把一根导线放在一个指南针的上方，通电时，磁针转动了。——首次发现了电和磁的联系。 奥斯特 奥斯特实验的意义 奥斯特实验说明：电流对磁体会产生力的作用，电流具有磁效应。 奥斯特是第一个发现了电和磁有联系的人。它的这个发现震动了整个科学界，推动了电磁学的研究。 做电流磁效应实验时，通电导线为什么要沿南北方向放置？ 地球本身就是一个大磁体，而地球的磁场方向大致是由地理的南极指向地理的北极。为了避免地磁场的影响，在做实验时，通电直导线必须沿南北方向放置。 讨论交流 为此，安培写道：“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。” 二、磁场 奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究。他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 实验一：电流对磁体的作用（奥斯特实验） 通电时小磁针会发生偏转。 断电时小磁针转回到指南北的方向； 说明：通电直导线周围存在磁场。 通电电流方向相反，小磁针偏转方向 也相反。 说明：磁场方向与电流方向有关。 实验二：磁体对电流的作用力 现象：导体棒由静止变为运动 实验证明：磁体对电流有力的作用。 讨论交流：既然电流有磁效应，那么电流和电流之间是否也存在着相互作用力呢？