13.1 磁场 磁感线 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十三章 电磁感应与电磁波初步 学习目标： （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产生的 （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 磁场 磁感线 第十三章 电磁感应与电磁波初步 1.认识磁现象 磁石的起源与认识:中国是最早发现磁现象、应用磁现象的国家之一 1.中国古代磁学巅峰成就“司南”标志着人类首次将磁性应用于方向定位 2. 宋代，磁学技术迎来了质的飞跃-指南针诞生了，比司南更加精准便捷。更值得一提的是沈括注意到指南针指向并非正南，而是略有偏差，发现了“磁偏角”现象 第十三章 电磁感应与电磁波初步 1.认识磁现象 英国人 吉尔伯特 他的著作《论磁》是人们对磁现象系统研究开始的标志 丹麦 物理学家奥斯特 1820年发现了电流的磁效应。 1821年法国 物理学家安培又提出了分子电流假说。 英国物理学家法拉第 在大量实验的基础上，发现了电磁感应现象及其所遵循的规律 英国物理学家麦克斯韦 预言了电磁波的存在，并建立完整的电磁场理论 德国物理学家赫兹 通过实验证实电磁波的存在 法拉第 麦克斯韦 第十三章 电磁感应与电磁波初步 2.电与磁的联系 电 磁 正电荷、负电荷 N极、S极 相互作用类似 思考：电与磁相关吗？ 　　丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted，1777—1851) 1777年8月14日生于丹麦朗格兰德岛一个药剂师家庭。12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学。由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生。他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等。1806年任哥本哈根大学物理学教授，1821年被选为英国皇家学会会员，1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长。 第十三章 电磁感应与电磁波初步 2.电与磁的联系 历史背景：当时人们见到的力都是沿物体连线方向 1.奥斯特实验：把磁针放在通电导线的延长线上 结果：失败 2.奥斯特实验： 偶然把导线放置在一个指南针的上方 结果：小磁针“横向转动” A、实验装置如左图 B、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。 C、实验结论：通电导线周围存在磁场，即电流可以产生磁场。 电磁学进入一个崭新的发展时期！ 第十三章 电磁感应与电磁波初步 3.磁场 磁体对通电导线产生作用力 磁场对磁体作用 两条通电导线之间发生相互作用 这些相互作用是怎么发生的？ 电荷 电场 电荷 磁体（电流） 磁场 磁体（电流） 类比 法拉第第一次提出“场”的概念 第十三章 电磁感应与电磁波初步 3.磁场 总结归纳 1.磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质 电流的磁效应：电流能在周围产生磁场 2.基本性质：磁场对磁体或者通电导体有力的作用 3.特点:看不见摸不着但是它与电场类似，都是不依赖我们的感觉而客观存在的物质 易错辨析 磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质（ ） 磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生（ ） 电流和电流之间是通过电场发生作用的（ ） 磁体的磁场和电流的磁场本质是一样的（ ） √ × × √ 4.磁感线和地磁场 第十三章 电磁感应与电磁波初步 1.磁场的方向：物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向 2.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。 3.磁感线的特点： （1）磁感线是假想出来的有方向的曲线，实际并不存在 （2）磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，磁感线越密集，表示磁场越强反之越弱 （3）磁感线是闭合曲线，在磁体内部由S极指向N极，在磁体外部由N极指向S极 （4）磁感线不相交、不相切、也不中断 4.磁感线和地磁场 第十三章 电磁感应与电磁波初步 蹄形磁体的磁感线 条形磁体的磁感线 同名磁极和异名磁极的磁感线 磁体的磁感线 4.磁感线和地磁场 第十三章 电磁感应与电磁波初步 地磁场 （1）地球是一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫地磁场 （2）地磁场的三大特点 1.地磁场的N极在地球的地理南极附近，S极在地球地理北极附近。地球的地理北极与地磁南极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角 2.南半球地面某点地磁场的方向斜向上，在北半球地面某点地磁场的方向斜向下，水平分量由南到北 3.在赤道地面上，磁场方向与地面平行，方向由南到北。 应用与练习 第十三章 电磁感应与电磁波初步 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 解析　根据地理的南极是地磁的北极，在广东省中山市，自由悬挂的小磁针N极会指向北方，故A错误；同理，在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极，故B正确，C错误；地球附近磁感线非常密集，但磁感线不可能相交，故D错误。 B 5.安培定则 第十三章 电磁感应与电磁波初步 导线在小磁针的上方 电流方向从左到右 小磁针方向N极向内S极向外 电流方向从右向左 小磁针方向N极向外S极向内 导线在小磁针的下方 电流方向从左到右 小磁针方向N极向外S极向内 电流方向从右向左 小磁针方向N极向内S极向外 总结归纳：确定直线电流的磁感线是一圈圈同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上 5.安培定则 第十三章 电磁感应与电磁波初步 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） 5.安培定则 第十三章 电磁感应与电磁波初步 通电直导线的磁场 立体图 俯视图 正视图 表示电流垂直纸面向外 表示电流垂直纸面向里 表示磁感线垂直纸面向外 表示磁感线垂直纸面向里 5.安培定则 第十三章 电磁感应与电磁波初步 环形电流的磁场 纵截面图 立体图 横截面图 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。 5.安培定则 第十三章 电磁感应与电磁波初步 通电螺线管的磁场 立体图 横截面图 纵截面图 等效 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。 6.安培分子电流假说 第十三章 电磁感应与电磁波初步 1.分子电流假说 安培认为，在物质内部，存在着一种环形电流—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.对磁现象的解释 当铁棒中各分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性 6.安培分子电流假说 第十三章 电磁感应与电磁波初步 3.分子电流假说的意义： （1）成功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与磁的本质联系 （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。 应用与练习 如图是铁棒被磁化前、后内部各分子电流取向分布情况，根据所学的磁化知识判断下列说法正确的是(　　) A.甲图是磁化后的分子电流取向分布 B.乙图反映磁化后的分子电流取向变得大致相同 C.铁棒被磁化后其磁性将一直保持，不再变化 D.铁棒被磁化后可通过加热的方式增强其磁性 B 解析　题图甲中分子电流的排列杂乱无章，可知题图甲是磁化前的分子电流取向分布，A错误；题图乙反映磁化后的分子电流取向变得大致相同，B正确；铁棒被磁化后，如果受到撞击或加热，分子电流会重新变得杂乱无章，磁性会减弱或消失，故C、D错误。 应用与练习 如图所示，当开关闭合后，小磁针在通电导线的磁场中指向正确的是(　　) D 解析　根据安培定则可判断出电流周围的磁场方向，再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知，对A图，当开关闭合后，直线电流产生的磁场方向在小磁针处垂直纸面向外，因此小磁针的N极应指向外，故A错误；对B图，当开关闭合后，螺线管产生的磁场上端是N极，螺线管左侧磁场方向向下，小磁针的N极应指向下，故B错误；对C图，当开关闭合后，环形电流的磁场方向在小磁针位置垂直纸面向里，因此小磁针的N极应指向里，故C错误；对D图，当开关闭合后，U形电磁铁的左侧是S极，右侧是N极，因此小磁针的N极应指向左侧，故D正确。 应用与练习 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了：“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是(　　) A.地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行 B.地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近 C.若地磁场是由地球自转引起，可以判断出地球是带负电的 D.地磁场的磁感线是不闭合的 BC 解析　只有在地球赤道上方位置的地磁场方向才与地面平行，故A错误；地理南极、北极与地磁场的北极、南极并不重合，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故B正确；地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故C正确；地磁场的磁感线是闭合的，在地球外部从N极到S极，内部从S极到N极，故D错误。 $