(讲义)第5章 第1节 磁场及其描述-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第1节　磁场及其描述 学习任务 1．知道磁场的概念、磁感应强度的定义式及意义，知道磁感线的概念及安培定则，并能解释相关的自然现象。 2．理解磁感应强度B的定义式并能进行简单计算，能用磁感线描述磁感应强度的大小和方向，会用安培定则判定常见的磁场分布。 3．学会实验探究磁场对通电直导线的作用和通电直导线周围的磁场，学会与他人交流合作，能独立完成实验报告，提高科学实验探究能力。 4．体验磁现象在现代生活中的应用，培养学生热爱科学的精神，培养将物理学原理应用于实验生活的能力。 知识点一　磁场　磁感应强度 1．磁场 (1)定义：磁体或电流周围的空间存在的一种特殊物质。 (2)磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2．磁感应强度 (1)定义：把垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比称为磁感应强度，符号用B表示。 (2)定义式：B＝。 (3)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T,1 T＝1 N/(A·m)。 (4)方向：B是矢量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即放在该点的小磁针静止时N极所指的方向，也是小磁针N极受力的方向。 (5)物理意义：反映磁场的强弱和方向的物理量。 3．磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或三角形定则进行合成与分解。 　磁场概念的建立 所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比，如图所示。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)磁场看不见，摸不着，实际不存在。 (×) (2)由B＝知B与F成正比，与Il成反比。 (×) 知识点二　磁感线 1．磁感线 在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，磁感线上，任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，都代表磁场中该点小磁针N极受力的方向。 2．特点 (1)磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线分布越密的地方，磁场越强；磁感线分布越疏的地方，磁场越弱。 (2)磁感线是闭合曲线。在磁体外部，磁感线从N极到S极。在磁体内部，磁感线从S极到N极。 　磁感线是假想的曲线，实际并不存在，没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)磁感线是假想的曲线，没有实际意义。 (×) (2)没有磁感线的地方，就没有磁场。 (×) 知识点三　电流的磁场 1．通电直导线周围的磁场 安培定则(又叫右手螺旋定则)：用右手握住通电直导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向(如图所示)。 2．环形电流的磁场 安培定则：右手弯曲的四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直的拇指所指的方向是环形电流中心轴线处的磁感线方向(如图所示)。 3．通电螺线管的磁场 安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的N极(如图所示)。 　通电螺线管实为多个环形电流的集合体。 3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)安培定则中，弯曲四指所指方向均为磁场的方向。 (×) (2)通电螺线管内部的磁场是匀强磁场。 (√) 知识点四　磁的应用及意义 1．指南针与航海业的发展 (1)古人将天然磁石磨制成指示方向的器具称为“司南”。 (2)北宋时期人们将磁化钢针支撑在一个刻有方位的盘中用来指示方向，从而发明了指南针。 2．磁与现代技术 (1)应用：磁技术在交通工具中的典型应用是制成了磁浮列车。 (2)形式：磁浮列车有常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式两种。 　磁体之间的作用力，并不是接触力。 4．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) 指南针是磁现象的一个典型应用。 (√) 5．填空 一段直导线长为1 cm，通有5 A的电流，把它置于磁场中的某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B的最小值为2 T。 考点1　对磁感应强度的理解 图一中异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，图二中一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导线就会移动；图三中两条通过同向电流的导线相互吸引，通过反向电流的导线相互排斥，这些相互作用是怎样实现的？ 图一　　　　图二　　　　　　　图三 提示：磁体的周围和电流的周围都存在着磁场，磁体和磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。 1．磁感应强度的定义式：B＝ (1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立。 (2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。 (3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相