13.1 磁场 磁感线 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

null安培右手螺旋定则。电流周围的磁场是怎么分布的？磁场方向与电流方向是怎样的关系呢？我们用实验来研究。把小磁针放在铜质导线的下方。通以从右向左方向的电流，小磁针的N极向画面外偏转。电流方向与磁场旋转方向间的关系可用右手螺旋定则判定。用右手握住导线，拇指表示电流方向，四指表示磁场线的环绕方向。改变电流的方向。下方小磁针的恩吉向画面里边转。电流方向与磁场旋转方向间的关系也可以用右手螺旋定则判定。 用铁血观察磁感线。这是能输出大电流的电源。这是一根铜导线，垂直穿过玻璃板。在玻璃板上均匀的撒上细铁屑。按下开关，给导线通电轻敲玻璃板，可以看到铁屑排列成一些同心圆形状，这就是通电直导线周围磁感线的形状。这是一个环形导线，也穿过玻璃板，同样在玻璃板上撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，看到铁血按磁感线的形状排列。再用同样的方法观察通电螺线管的磁感线形状。请注意，它的内部铁血排列成平行的直线，说明通电螺线管内部的磁场是匀强磁场。最后我们观察绕成圆环形的通电螺线管的磁感线形状。我们看到磁场几乎都集中在螺线管内部，外部的铁血仍是杂乱无章的。 今天为大家示范的实验室平行通电直导线之间的相互作用。我们知道同种性质的电荷相互排斥，一种性质的电荷相互吸引。那么，两条平行的通电直导线之间也存在类似的相互作用吗？本次实验我们将通过以下环节进行，一、探究两平行直导线通电电流方向相反时两导线的相互作用。2、探究两平行直导线通电电流方向相同时两导线的相互作用。在实验中我们需要用到以下实验器材，通电平行直导线相互作用演示器。通电平行直导线相互作用演示器是由内置电源面板按钮。接线柱。指导线。开关等构成。值得一提的是，它采用了旋转的方式，把导线间的相互作用转换为力矩来驱动平行直导线，大大加强了电磁力的作用效果。实验前我们需要把两平行直导线卡在仪器上下对应的凹槽中。检查是否能灵活转动。将两条直导线串联在电路上。串联说明通过这两条直导线的电流是相反的，我们可以模拟出其电流走向。接通电源。指示灯亮。按住仪器面板的按钮开关，两平行直导线相互排斥。在该实验中，我们将两条平行直导线AB串联在电路上。根据安培定则，两条通电导线周围都产生环形磁场，A导线处在B导线产生的垂直于屏幕向外的磁场中，利用左手定则，A导线受到的安培力方向水平向左。B导线处在A导线产生的垂直于屏幕向外的磁场中，利用左手定则对导线受到的安培力方向水平向右，因此两导线向两边分开。改变电路的连接方式，使两条直导线并联。并联说明通过这两条直导线的电流方向是相同的，我们可以模拟出其电流走向。接通电源指示灯亮，按住仪器面板的按钮开关，两直导线相互吸引。在该实验中，我们将两条平行直导线AB并联在电路上。根据安培定则，两条通电导线周围都产生环形磁场，A导线处在B导线产生的垂直于屏幕向里的磁场中，利用左手定则，A导线受到的安培力方向水平向右。B导线处在A导线产生的垂直于屏幕向外的磁场中，利用左手定则，B导线受到的安培力方向水平向左，因此两导线向中间靠拢。由实验可知，通电直导线电流之间的相互作用是通过通电导线产生的磁场来改变的当电流方向相同时，两条通电直导线相互吸引。当电流方向相反时，两条通电直导线相互排斥。 null13.1 磁场 磁感线 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 新课引入 电与磁之间有什么联系吗？ 物理雾里悟理 一、电与磁的联系 磁性：吸引铁质物质的性质 磁极：磁体上磁性最强的区域 磁体：具有磁性的物质 南极（S）：静止时指南的磁极 北极（N）：静止时指北的磁极 物理雾里悟理 1820年4月，奥斯特在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了 一、电与磁的联系 物理雾里悟理 奥斯特实验 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。 物理雾里悟理 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。 安培的实验 物理雾里悟理 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 站立式讨论：这些相互作用是怎样发生的? 二、磁场 总结与思考 物理雾里悟理 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？ 二、磁场 物理雾里悟理 三、磁感线（实验探究） 物理雾里悟理 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感应强度方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。 三、磁感线 物理雾里悟理 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。 三、磁感线 物理雾里悟理 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？ 拓展：地球的磁场 物理雾里悟理 条形磁铁磁感线 蹄形磁铁磁感线 三、磁感线 物理雾里悟理 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。 四、安培定则（右手螺旋定则） （一）直线电流的磁场 物理雾里悟理 安培定则一（右手螺旋定则）--直线电流情况 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. 四、安培定则（右手螺旋定则） 物理雾里悟理 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 四、安培定则（右手螺旋定则） （一）直线电流的磁场（磁感线） 物理雾里悟理 环形电流的磁感线实验模拟 环形电流的磁感线动画模拟 四、安培定则（右手螺旋定则） （二）环形电流的磁场（磁感线） 物理雾里悟理 安培定则二（右手螺旋定则）--环形电流情况：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 四、安培定则（右手螺旋定则） 物理雾里悟理 安培定则二（右手螺旋定则）--通电螺线管的磁感线：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。 立体图 横截面图 纵截面图 四、安培定则（右手螺旋定则） 物理雾里悟理 通电螺线管的磁感线实验模拟 通电螺线管的磁感线动画模拟 安培定则二（右手螺旋定则）--通电螺线管的磁感线： 四、安培定则（右手螺旋定则） 物理雾里悟理 你能行！！ 1、如图所示，下列选项中，小磁针静止时N极指向正确的是( ) A. B. C. D. D 物理雾里悟理 2、下列各图中，电流方向与其产生的磁场方向关系不正确的是( ) A. B. C. D. A 你能行！！ 物理雾里悟理 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 拓展：安培分子电流假说 3.安培分子电流假说意义： (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。 物理雾里悟理 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 课堂小结 物理雾里悟理 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$nullnullnull用铁质指针观察磁感线。这块玻璃板内有许多凹槽，槽内各放一小段细铁丝，他们没有磁性，杂乱无章的排列着。放上一块蹄形磁铁，轻敲玻璃板，细铁丝都按磁感线的形状排列起来。换成条形磁铁也是如此。这是许多薄铁片制成的指针，安放在若干片玻璃板上组合起来，用它可以观测到空间立体分布的情况。在中心放上一个蹄形磁铁。铁片制指针都被磁化，并按磁感线方向排列。换成条形磁铁指针，即显示出条形磁铁的磁场的磁感线形状。 马上我们换一瓶盐水，再加上磁铁来试一试。好了，我们的盐水已经换好了，新的一盆。那么现在磁铁已经到位了，那问题来了，磁铁放在哪里呢？我觉得肯定得放在水里，放在盐水里，磁铁放盐水里。对，因为刚才我们看见它已经产生气泡了，而且我们通电以后，铁和盐水也发生了一些反应，但就感觉好像还差点意思。那是不是磁铁放进去之后，就能给他一种什么助推力，就能让它旋转起来呢？按照网友的说法，这块磁铁要放在盐水盆的底部，也就是说把盐水盆放在这个磁铁上面，其他的步骤完全一样，唯一的区别就是要将饮水盆放在磁铁的上面。会有不同吗？那么将这一根铁丝放入水中之后，会发生什么样的变化呢？来试一下入水。一个好大的吸力，要把它吸住。转起来了。这么快就转起来了吗？前面那个泡沫还是一样在不停地升腾，但是我们看到红绳已经在以一个非常不错的速度在旋转，但我整个没有反应过来，为什么是我整个手就不听使唤了，时间就到顶部了，我非常的神奇这个感觉。而且我看到现在泡泡升的很快，水也转起来，而且你们发现没有液体的颜色在迅速的改变，什么颜色？发黄，淡黄色。而且你们注意看铁丝棒入水的铁丝棒的变化。对，好像被氧化了一样，变黑了。入水部分的铁丝已经变色了。我们拿出来给大家看一看是什么颜色。都抬不起来，吸住了。哎呀哎呀呀呀呀呀呀呀呀，好大力。氧化了，你看已经变色了，变成黑色了。而我们的这个液体盐水也变成了这样的锈黄色，太神奇了是不是？那么到底是什么原理呢？其实这就和洛伦兹力原理有关，通电的液体相当于很多通电的导线，而通电的导线在磁场当中就会受力运动。有一种专业的说法叫做洛伦兹力，所有的液体受到同一旋转方向的力，因此就转起来了。其实这个实验也是给大家解释了电动机的原理。电动机的工作原理就是电流通过的导线在磁场当中受到了洛伦兹力，因此运动而转了起来。如果我小的时候能够像这样的上物理课、化学课，能够像这样的有趣的话，我想我可能不会成绩那么差，我感觉学到了很多东西。到这儿我们也可以得出今天实验的结论了不搅拌液体也能自动旋转，这个说法是真的。 null奥斯特实验是通过观察小磁针的运动来确定电流磁场的存在的这是一根铜制导线，这是电源。把小磁针放在导线下方，它在地磁场的作用下处于静止状态。转动导线，使它与磁针平行。给导线通电观察，小磁针发生偏转，说明电流周围存在着磁场。把小磁针放在刀尖上方。通电时磁针也发生偏转，只是偏转方向相反。找来一个具有水平转动轴的磁针。把它放在导线的前方，通电后它也发生偏转。再把它放到导线后方，通电后磁针也发生偏转，结果说明了通电导线的各个方向都存在着磁场。 平行通电，指导线间的相互作用。这是安培力演示器，它有两根安装在轴上的指导线，现在我们把它们并联在电路上及电流方向是相同的。通电后，观察到两导线相互吸引而靠拢。改变电路的连接方式，使两导线串联，即两者电流方向相反。通电后观察到两者相互排斥。这是一个用铜导线绕制的弹簧。它的上端悬挂。下端刚好与水银面接触。通过水银给弹簧通电。观察到弹簧上下跳动，弹簧下端与水银接触处反复出现火花，这是为什么呢？请同学们思考。 null