13.1磁场 磁感线 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）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 1 完成一个小目标，需要一个大智慧！ 授课教师： 第十三章：电磁感应与电磁波初步 13.1磁场 磁感线 1.知道磁场的概念，知道磁体与磁体间、磁体与通电导体间、通电导体与通电导体间的作用是通过磁场发生的 2.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点 3.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向 4.了解安培分子电流假说。 学习目标 2 学习任务一：电和磁的联系 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。 库仑 安培 托马斯·杨 电和磁没啥关系 磁性：吸引铁质物质的性质 磁极：磁体上磁性最强的区域 有南极与北极 磁体：具有磁性的物质 作用：同极相斥，异极相吸 电荷：存在两种电荷 作用：同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 电和磁之间是否存在联系？ 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。 奥斯特实验的意义 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。 ——安培 “它猛然打开了一扇科学的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满光明。” ——法拉第 实验现象: 当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动。 结论：通电导线对小磁针有力的作用，说明电流具有磁效应。 奥斯特的实验说明了什么？ 【例1】.在直导线中通有自A向B方向的电流，则电流接通后，悬挂在直导线正上方的小磁针（　　） A.N极向纸里，S极向纸外旋转 B.N极向纸外，S极向纸里旋转 C.在纸面内顺时针旋转90° D.在纸面内逆时针旋转90° 【解析】根据安培定则可判断出小磁针所在位置的磁场方向为垂直纸面向外，根据小磁针的N极指向磁场方向，可知悬挂在直导线正上方的小磁针N极向纸外，S极向纸里旋转，故B正确。 学习任务评价一 B 学习任务二：磁场 1.安培的实验 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。 2.电流与电流之间的作用力 思考：那么，这些相互作用是怎样发生的? F′ F 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（规定）：小磁针静止时N极的指向。 磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 磁场 磁场 磁场 磁场 电场 规定：正试探电荷的受力方向 (1)磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质。(　　) (2)磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生。(　　) (3)电流与电流之间是通过电场发生作用的。(　　) (4)磁体的磁场和电流的磁场本质上是一样的。(　　) √ × × √ 学习任务评价二 思考辨析 【例2】.中国作为文明古国，其四大发明——造纸术、印刷术、火药、指南针影响深远。东汉时期思想家王充在《论衡》一书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载。如图所示的司南是用天然磁铁矿石琢成的一个勺形物体，放在一个刻着方位的光滑方盘上。下列说法正确的是（　　） A．“司南之杓”可以用铜为材料制作 B．“柢”相当于磁体的S极 C．地球的磁场是人为想象出来的 D．“柢”能够指南是因为方盘对它施加了向南的力 B 学习任务评价二 学习任务三：磁感线 类比：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。 1.磁感线：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。 【思考】磁场中各点的磁场方向如何判定呢? 【思考】如何形象地描述磁场中各点的磁场方向? 分布不均匀, 两极处磁场最强 立体图 N N s 平面图 条形磁铁磁感线 蹄形磁铁磁感线 2.磁感线的特点 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。 3.地球的磁场 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 a.地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。 b.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。 c.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？ 比较内容 磁感线 电场线 相似点 引入目的 形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交) 不同点 闭合曲线 不闭合， 起始于正电荷，终止于负电荷 磁感线 学习任务评价三 思考辨析 (1)磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止。(　　) (2)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(　　) × × 【例3】2023年12月1日，黑龙江大兴安岭地区漠河、塔河等地出现了极光，极光本质上是由太阳发射的高速带电粒子流受地磁场的影响，进入地球两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。关于地磁场，下列说法正确的是 A.在广东省中山市，自由悬挂的小磁针N极会指向南方 B.在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极 C.地球内部不存在磁场 D.地球附近磁感线非常密集，导致部分磁感线可能相交 地磁S极在地理北极附近，则小磁针N极指向北方 磁感线闭合，地球内部大致由北向南 磁感线不相交 √ 学习任务四：安培定则 1.直线电流的磁场 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。 2.安培定则 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 3.直线电流的磁感线 I 纵截面图 横截面图 立体图 俯视图 正视图 特点： 无磁极，非匀强，且距导线越远，磁场越弱 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 思考:在奥斯特实验中,为什么小磁针N极向纸面里偏转? 4.环形电流的磁感线 4.环形电流的磁感线 环形电流的磁感线实验模拟 环形电流的磁感线动画模拟 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 环形电流的磁场可以等效成小磁针产生的磁场 5.通电螺线管的磁感线 通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加． 安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场， 拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向。 等效 电流方向 磁场方向 I I 横截面图 N S × × × . . . 纵截面图 I N S 立体图 5.通电螺线管的磁感线 6.电流磁场的应用 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 磁悬浮列车 电磁弹射装置 【例4】a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是（ ） A、a、b、c均向左 B、a、b、c均向右　 C、a向左,b向右,c向右 D、a向右,b向左, c向右 C 学习任务评价四 B A B 【例5】在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环，问： 两环将怎样运动？（“靠近”或“远离”） 等效 【答案】靠近 F A 规律总结： 同向电流相互吸引，异向电流相互排斥 学习任务评价四 【例6】如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（ ） A、向右飞行的正离子束 B、向左飞行的正离子束 C、向右飞行的负离子束 D、向左飞行的负离子束 BC 【例7】在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的 电流方向。 N S X · 【例8】把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象 是( ) A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动 S C 安培分子电流假说 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 学习任务五：安培分子电流假说 (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 带负电荷 假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带有何种电荷？ 思考与讨论 【例9】关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是( ) A、磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁 B、不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动 C、永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D、根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性 B 学习任务评价五 课堂小结 课堂练习如图所示，当开关闭合时： (1)判断通电螺线管的磁极； N S 甲 乙 丙 丁 S N N N N （2）指出每个小磁针的N、S极。 感谢观看！ Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $