第13章 第1节 磁场 磁感线 -【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第三册五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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物理观念：知道磁场，磁感线的概念；知道磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的 科学思维：会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁感线的方向 科学探究：通过实验探究通电导线周围磁感线的方向与电流方向的关系 科学态度与责任：认识磁的应用对生产、生活和科技发展的作用，拓展学生的视野，培养学生学习的兴趣，培养学生的科学精神 [知识梳理] 一、电和磁的联系 1．磁极：自然界中的磁体总是存在　两　个磁极． 2．磁极间的作用：同名磁极相互　排斥　，异名磁极相互　吸引　. 3．电流的磁效应 (1)奥斯特实验：通电导线使　小磁针　偏转． (2)实验结论：　电流　可以产生磁场——发现了电流的磁效应． 二、磁场 1．定义：磁体与磁体之间、磁体与　通电导体　之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过　磁场　发生的． 2．基本性质：对放入其中的磁体或　电流　有力的作用． 三、磁感线 1．磁场的方向规定：小磁针静止时　N　极所指的方向． 2．磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的　切线　方向都跟这点磁场的方向一致． 3．磁感线的　疏密　表示磁场的强弱． 四、安培定则 1．直线电流的磁场：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，如图甲所示． 2．环形电流的磁场：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，如图乙所示． 3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟　螺线管电流　方向一致，拇指所指的方向就是螺线管　轴线上　磁场的方向，或拇指指向螺线管的　N　极，如图丙所示． 五、安培分子电流假说 1．分子电流假说：安培认为，在物质的内部，存在着一种　环形电流　，即分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为　微小的磁体　，它的两侧相当于两个　磁极　. 2．分子电流假说意义：能够解释　磁化　以及　退磁　现象，解释磁现象的电本质． [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体．( √ ) (2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在．( × ) (3)在磁场中，小磁针S极的受力方向就是该点磁场方向．( × ) (4)用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场．( × ) 2．下列关于磁感线的说法正确的是(　　) A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向 B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止 C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱 解析：A　[磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描绘磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；磁感线都是闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误．] 对磁场的理解 [探究导入] 观察三幅图片，请思考： 甲　　　　乙　　　　　　丙 甲图中的小磁针为什么会发生偏转？乙图中的通电导线为什么会运动？丙图中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？ 提示：甲图中的小磁针受到了电流对它的力的作用，乙图中的通电导线受到了磁场对它的力的作用，丙图中通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的． [探究归纳] 1．对磁场性质的理解 基本性质 对放入其中的磁体或电流产生力的作用 客观性质 磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质 特殊性质 磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，它是以一种场的形式存在的 形象性 (比喻) 磁体与磁体之间、磁体与电流间、电流与电流间通过磁场发生作用 方向性 自由小磁针静止时，N极的指向即为该处的磁场方向，或小磁针N极的受力方向即为该处磁场方向 2.电场与磁场的比较 比较项目 电场 磁场 不同点 产生 电荷 磁体、电流、运动电荷 基本 性质 对放入其中的电荷有电场力的作用 对放入其中的磁极、电流、运动电荷有磁场力的作用 作用 特点 对放入其中的磁体无力的作用 对放入其中的静止电荷无力的作用 相同点 磁场和电场都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，具有能量 [例1]　以下说法中正确的是(　　) A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的 B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的 C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的 D．磁场和电场是同一种物质 解析：A　[电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场的存在．不论是磁极与磁极间、电流与电流间还是磁极与电流间，都有相互作用的磁场力；磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用，但它不会对放入电场中的磁极产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点；综上所述，A正确，B、C、D错误．] 作为一种特殊的物质——场，电场与磁场有相同点也有不同点，不要认为电场与磁场是同一种物质．不要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用． [跟进训练] 1．(多选)关于磁场，下列说法正确的是(　　) A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用 B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，是人们假想出来的一种物质 C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态 D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无 解析：AC　[磁场的定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对放入其中的磁体和电流有力的作用，这种特殊物质为磁场，故选项A、C正确．] 常见磁场及安培定则的应用 [探究导入] 图甲表示条形磁铁的磁感线的分布情况，图乙表示通电螺线管的磁感线的分布情况，观察两幅图，请思考：从图中可以看出，通电螺线管的磁感线是闭合的，而条形磁铁的磁感线不闭合，这种判断对吗？ 甲 　　　　　　乙 提示：不对，不论是磁铁的磁场，还是电流的磁场，磁感线都是闭合的． [探究归纳] 1．磁感线的特点 (1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在． (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱． (3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极． (4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断． (5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向． 2．常见永磁体的磁场 3．三种常见的电流的磁场 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线 电流 以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形 电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电 螺 线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 4.磁感线与电场线的比较 比较项目 磁感线 电场线 相 同 点 意义 为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的线 为了形象地描述电场的方向和强弱而假想的线 方向 线上各点的切线方向就是该点的磁场方向 线上各点的切线方向就是该点的电场方向 疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱 特点 在空间不相交、不相切、不中断 除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断 不同点 闭合曲线 始于正电荷或无限远处，止于负电荷或无限远处．不闭合的曲线 [例2]　(多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则(　　) A．放在a处的小磁针的N极向左 B．放在b处的小磁针的N极向右 C．放在c处的小磁针的S极向右 D．放在a处的小磁针的N极向右 思路点拨：(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似． (2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向． 解析：BD　[由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁铁在a点时，N极向右，A错误，D正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C错误．] 环形电流的等效磁场 (1)环形电流的磁场与小磁针的相同，应用安培定则时，拇指所指的方向应该是环内磁场的方向，也是等效小磁针N极的方向． (2)通电螺线管的磁场相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极． [跟进训练] 2．(多选)如图所示，小磁针的指向正确的是(　　) 解析：ABD　[小磁针静止时N极的指向为该处磁场方向，由安培定则可知A中螺线管内的磁场方向向左，A正确；B中赤道处的磁场方向由南向北，B正确；C中小磁针所在处的磁场方向向下，C错误；D中U形磁体间的磁场向右，D正确．] [知识点一]　对磁场和奥斯特实验的理解 1．奥斯特实验说明了(　　) A．磁场的存在 B．磁场的方向性 C．电流可以产生磁场 D．磁体间有相互作用 解析：C　[奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场．故正确答案为C.] 2．(多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的 B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的 C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的 D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的 解析：BC　[导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故B、C均正确．] [知识点二]　对磁感线的理解 3．对磁感线的认识，下列说法正确的是(　　) A．磁感线总是从磁体的北极出发，终止于磁体的南极 B．磁感线上某点的切线方向与放在该点小磁针南极的受力方向相同 C．磁感线的疏密可以反映磁场的相对强弱 D．磁感线是磁场中客观存在的线 解析：C　[磁感线在磁体的外部是从N到S，在磁体内部是从S到N，形成闭合曲线，A错误；磁感线上某点的切线方向与放在该点小磁针北极的受力方向相同，B错误；磁感线是人假象出来的，现实中不存在，磁感线越密，磁感应强度越大，磁感线越疏，磁感应强度越小，C正确D错误．] [知识点三]　安培定则的应用 4．如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时(　　) A．小磁针N极向里转 B．小磁针N极向外转 C．小磁针在纸面内向左摆动 D．小磁针在纸面内向右摆动 解析：A　[由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里．而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转．] 5．如图所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向． 解析：根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向从下向上，c中电流方向沿逆时针，d中磁感线方向向下，e中磁感线方向向左，f中磁感线方向向右． 答案：如图所示 $$