13.1 磁场 磁感线（课件）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

制作：陈庆威 第十三章： 电磁感应与电磁波初步 高中物理必修第三册 新课引入 01. 高中物理必修第三册 利用电磁波，天文学家不仅可以用眼睛“看宇宙，也可以用耳朵“听”字宙。这个“耳朵”就是射电望远镜。从外观上看，大多数射电望远镜都有抛物面形状的金属天线， 能把来自遥远天体的无线电波会聚到一点，从 而捕捉来自太空的信息。 新课引入 02. 高中物理必修第三册 正是对电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。发电机、电动机、电视、移动电话等的出现，使人类进入了电气化、信息化时代。 新课引入 03. 高中物理必修第三册 自从牛顿奠定了理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的最伟大变革，是由法拉第、麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。 ——爱因斯坦 第十三章：第1节 磁场 磁感线 高中物理必修第三册 制作：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理必修第三册 电和磁的联系 磁场 磁感线 安培定则 新课引入 01. 高中物理选择性必修第一册 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。 新课引入 02. 高中物理选择性必修第一册 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？ 电和磁 的联系 第一部分 高中物理必修第三册 提出问题 01. 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？ 高中物理必修第三册 物理学家的观点 02. 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。 库仑 安培 托马斯·杨 电和磁没啥关系 高中物理必修第三册 科学与思想的进步 03. 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。 内能→机械能 机械能→内能 高中物理必修第三册 奥斯特的发现 04. 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。 高中物理必修第三册 奥斯特实验的意义 05. 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。 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。” 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。 磁 场 第二部分 高中物理必修第三册 安培的实验 01. 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。 高中物理必修第三册 电流与电流之间的作用力 02. 思考：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？ 高中物理必修第三册 实验演示 03. 高中物理必修第三册 总结与思考 04. 磁体与磁体、通电导线对磁体、磁体对通电导体、任意两条通电导线之间都有力的作用， 这些作用 力的产生都 不需要直接 接触。 F′ F 那么，这些相互作用是怎样发生的? 高中物理必修第三册 磁场 05. 正像电荷间相互作用通过电场发生，磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。 1.磁场：磁体或电流周围周围空间存在的一种特殊物质。 2.基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。 3.磁场的方向：小磁针静止时N极的指向。 我们如何形象的描述磁场呢？ 磁感线 第三部分 高中物理必修第三册 磁感线 01. 正像在电场中我们用电场线形象地描述电场一样，在磁场中，我们用磁感线来描述磁场。 在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。 高中物理必修第三册 条形磁铁磁感线 蹄形磁铁磁感线 磁感线 02. 高中物理必修第三册 磁感线的特点 03. 1.磁感线是假想的曲线； 2.磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极； 4.磁感线的疏密表示磁场的强弱； 3.磁感线不相交、不相切； 5.磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。 高中物理必修第三册 地球的磁场 04. 1.地球是一个巨大的磁体。 2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场。 3.地磁场的三大特点 （1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。 （2）地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。 （3）在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。 磁铁和电流都能产生磁场，电流产生磁场是什么样的呢？ 安培定则 第四部分 高中物理必修第三册 直线电流的磁场 01. 直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。 高中物理必修第三册 安培定则 02. 安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。（也叫右手螺旋定则） 安培 高中物理必修第三册 直线电流的磁感线 03. I 纵截面图 横截面图 立体图 表示磁感线垂直纸面向里 表示磁感线垂直纸面向外 表示电流垂直纸面向里 表示电流垂直纸面向外 高中物理必修第三册 环形电流的磁感线 04. 环形电流的磁感线实验模拟 环形电流的磁感线动画模拟 高中物理必修第三册 安培定则二 05. 安培定则二（也叫右手螺旋定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 纵截面图 立体图 横截面图 高中物理必修第三册 电流磁场的应用1 06. 与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。 电磁起重机 电动机 高中物理必修第三册 电流磁场的应用2 07. 磁悬浮列车 电磁弹射装置 高中物理必修第三册 安培分子电流假说 08. 1.分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。 2.安培分子电流假说对一些磁现象的解释： 未被磁化的铁棒 磁化后的铁棒 B 高中物理必修第三册 (1)成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象； (2)安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系； (3)磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的. 说明：安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构、电子绕原子核高速旋转的说法，所以称为假说。如今，“假说”已成为真理。 安培分子电流假说的意义 09. 总结提升 第五部分 课堂小结 高中物理必修第三册 奥斯特发现了电流的磁效应 磁场 磁感线 对放入其中的磁体或电流会产生力 安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。（也叫右手螺旋定则） 安培分子电流假说 例题1 例题精选 01. 高中物理必修第三册 东汉时期思想家王充在《论衡》书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载。如图所示，司南呈勺形，静止在一个刻着方位的光滑盘上。下列说法正确的是（ ） A．司南可以由铜制材料制作 B．司南可以看做条形磁体，“柢”相当于磁体的N极 C．司南的“柢”在南、北半球指示的方向正好相反 D．司南能“指南”是因为地球存在地磁场，地磁北极在地理南极附近 【参考答案】D 例题2 例题精选 01. 【参考答案】B 高中物理必修第三册 安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么（　　） A．甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况 B．乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况 C．磁体在常温环境与高温环境下磁性强弱相同 D．磁体在高温环境下磁性会加强 例题3 例题精选 01. 【参考答案】AC 高中物理必修第三册 （多选）下列各图中符合安培定则的是（　　） A B C D 例题4 例题精选 01. 【参考答案】C 高中物理必修第三册 沿南北方向固定一水平直导线，在其正上方、正下方分别放置甲、乙小磁针，小磁针静止时的指向如图所示，不考虑小磁针之间的互相作用力。当给直导线通以由南向北的恒定电流时，下列说法对的的是（ ） A．小磁针甲不偏转 B．小磁针乙不偏转 C．小磁针甲的N极向纸面外偏转 D．小磁针乙的N极向纸面外偏转 THANKS cqw (c) - cqw (c) - cqw (c) - cqw (c) - cqw (c) - Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$