《磁現(xiàn)象和磁感應(yīng)強(qiáng)度》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《磁現(xiàn)象和磁感應(yīng)強(qiáng)度（43頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章 磁場 第一節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場 我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家，早在 戰(zhàn)國末年就有磁鐵的記載，我國古代的四大發(fā)明 之一的指南針就是其中之一，指南針的發(fā)明為世 界的航海業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn) 在現(xiàn)代，磁現(xiàn)象與日常生活、科技密切相 關(guān) 導(dǎo)入 電磁爐 采用磁場感應(yīng)電流（又稱為渦流）的加熱 原理，通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場、當(dāng)用 含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割交變磁感線 而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流）， 渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動，分子互相碰撞、 摩擦而產(chǎn)生熱能使器具本身自行高速發(fā)熱，用來加熱 和烹飪食物。 上海 磁懸浮列車 專線西起上海地鐵龍陽路站，東 至上海浦東國

2、際機(jī)場 ,列車加速到平穩(wěn)運(yùn)行之后，速度 是 430公里 /小時 。這個速度超過了 F1賽事的最高時速。 磁懸浮列車 上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線 圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的 電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”，排斥 力使列車懸浮起來。鐵軌兩側(cè)也裝有線圈，交流電 使線圈變?yōu)殡姶朋w。它與列車上的電磁體相互作用 ，使列車前進(jìn)。列車頭的電磁體（ N極）被軌道上 靠前一點(diǎn)的電磁體（ S極）所吸引，同時被軌道上 稍后一點(diǎn)的電磁體（ N極）所排斥。 托卡馬克磁約束裝置 一類 控制熱核聚變的裝置 。用特殊形態(tài)的磁場把 氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應(yīng) 狀態(tài)的超高溫等離子體

3、約束在有限的體積內(nèi)，使它受 控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應(yīng)，釋放出原子核所 蘊(yùn)藏的能量。磁約束熱核聚變是當(dāng)前開發(fā)聚變能源中 最有希望的途徑 ,是等離子體物理學(xué)的一項(xiàng)重大應(yīng)用 . “司南 ” 一、磁現(xiàn)象 最初發(fā)現(xiàn)的磁體是被稱為 “ 天然磁石” 的礦物，其中含有主要成分為 Fe3O4， 能吸引其他物體，很像磁鐵 . 一、磁現(xiàn)象 1.磁性 ：能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì) . 2.磁 體：具有磁性的物體叫磁體 . 3.磁極：磁體上 磁性最強(qiáng)的部分叫磁極 . 小磁針靜止時 指南的磁極叫做 南極 ,又叫 S極 ; 指北的磁極叫做 北極 ,又叫 N極 . 4.磁極間的相互作用 : 同名磁極相斥，異名磁極相吸 .

4、5.變無磁性物體為有磁性物體叫 磁化 , 變有磁性物體為無磁性物體叫 退磁 . 一、磁現(xiàn)象 1777年 8月 14日生于丹麥朗格蘭 德島一個藥劑師家庭 12歲開始幫 助父親在藥房里干活，同時堅(jiān)持學(xué) 習(xí)化學(xué)由于刻苦攻讀， 17歲以優(yōu) 異的成績考取了哥本哈根大學(xué)的免 費(fèi)生他一邊當(dāng)家庭教師，一邊在 學(xué)校學(xué)習(xí)藥物學(xué)、天文、數(shù)學(xué)、物 理、化學(xué)等 1806年任哥本哈根大 學(xué)物理學(xué)教授， 1820年 4月發(fā)現(xiàn)了 電流的磁效應(yīng) .1821年被選為英國 皇家學(xué)會會員， 1823年被選為法國 科學(xué)院院士，后來任丹麥皇家科學(xué) 協(xié)會會長 二、電流的磁效應(yīng) 7 二、電流的磁效應(yīng) 奧斯特實(shí)驗(yàn) 7 奧斯特實(shí)驗(yàn) 1、實(shí)驗(yàn)裝置

5、 2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 當(dāng)給導(dǎo)線通電時 ,與導(dǎo)線 平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動 3、注意事項(xiàng) :導(dǎo)線應(yīng)沿 南北 方向 水平 放置 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 :通電導(dǎo)體對磁體有力的作用 二、電流的磁效應(yīng) 【 問題 】 磁體之間是通過什么發(fā)生相互作用 的呢 ? 【 聯(lián)想 】 電荷之間是通過什么發(fā)生相互作用 的呢 ? 電荷之間的相互作用是通過 電場 發(fā)生的 磁體之間的相互作用是通過 磁場 發(fā)生的 電場和 磁場 都 是一種物質(zhì) 1.磁場 :磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì) . 客觀存在 三、磁場 【 問題 】 是否只有磁鐵周圍才存在磁場 ? 磁體 磁體 磁場 2.電流的磁效應(yīng)： 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場 . 磁鐵不是磁 場的唯

6、一來源 . 磁體 電流 磁場 磁體與電流之間的相互作用 問題： 磁體和通電導(dǎo)體之間的相互作用是通 過什么發(fā)生的呢 ? 結(jié)論 :同向 電流相互 吸引 。 結(jié)論 :反向 電流相互 排斥 。 問題 :電流和電流之間的相互 作用是通過什么發(fā)生的呢 ? 電流 電流 磁場 問題 :電流與電流之間是否有力的作用 ? 三、磁場 磁體 磁體 磁體 電流 磁場 磁場 2、電流的磁效應(yīng) :電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場 . 1、磁場 :磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì) . 電流 電流 磁場 磁場對放入其中的磁體或通電導(dǎo)體會 產(chǎn)生磁力作用。 3、磁場的性質(zhì) 磁體 磁體 磁場 電流 電流 三、磁場 四、地磁場 1.地球是一個巨

7、大的磁體 2.地球周圍空間存在的磁 場叫地磁場 3.地磁的北極在地理的南 極附近 ,地磁的南極在地 理的北極附近 ,但兩者并 不完全重合 ,它們之間的 夾角稱為磁偏角 4.磁偏角的數(shù)值在地球上 不同地方是不同的 1、磁現(xiàn)象： 磁性；磁體；磁極；磁化；退磁 . 2、電流的磁效應(yīng)： 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場 . 3、磁場： 存在磁體或電流周圍空間 的一種特殊物質(zhì) . 磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的 相互作用都是通過磁場發(fā)生的 . 磁場的 性質(zhì) ： 對 放入其中的 磁體或電流 會 產(chǎn)生磁 力 作用 . 4、地磁場： 地球周圍空間存在的磁場叫地磁場 . 地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南

8、極在地 理的北極附近，但兩者并不完全重合，它們之間的夾 角稱為磁偏角 . 1.首先發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場的科學(xué)家是 ( ) A富蘭克林 B法拉第 C安培 D奧斯特 例題分析 D 2、下列關(guān)于磁場的說法中 ,正確的是 A磁場跟電場一樣 ,是人為假設(shè)的 B磁極或電流在自己周圍的空間會產(chǎn)生 磁場 C指南針指南說明地球周圍有磁場 D磁極對磁極的作用、電流對電流的作 用都是通過磁場發(fā)生的 BCD 3、地球是一個大磁體，它的磁場分布情況與一 個條形磁鐵的磁場分布情況相似，以下說法正確 的是 ( ) A.地磁場的方向是沿地球上經(jīng)線方向的 B.地磁場的方向是與地面平行的 C.地磁場的方向是從北向南方向的 D.在地磁

9、南極上空，地磁場的方向 是豎直向下的 D 磁體的磁性 強(qiáng)弱是不同 螺絲刀只能 吸起幾根導(dǎo)線， 而有的磁鐵能吸 起很多重物。 電場的基本性質(zhì)是什么？ 對放入其中的電荷有電場力的作用 磁場的基本性質(zhì)是什么？ 對放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有磁力的作用 電場強(qiáng)度 :試探電荷所受電場力跟電荷量的比值 正試探電荷的受力方向 如何描述電場的強(qiáng)弱和方向？ 如何描述磁場的強(qiáng)弱和方向？ 是否類似電場的研究方法 ,分析磁體或電 流在磁場中所受的力 ,找出表示磁場強(qiáng)弱和方 向的物理量 ? 復(fù)習(xí)類比 如何 描述磁場的強(qiáng)弱和方向呢 ? 電場 電場力 F F/q表示電場的強(qiáng)弱 電荷 q 磁場 磁場力 F 磁場的強(qiáng)弱 電流 磁

10、體 電場強(qiáng)度 E 磁場強(qiáng)度 磁感應(yīng)強(qiáng)度 描述磁場的強(qiáng)弱和方向 電場 正試探電荷的受力方向 磁場 磁體或電流的受力方向 小磁針 N極的受力方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 物理學(xué)規(guī)定： 小磁針 N極 (北極 )的受力 方向 或 小磁針 靜止 時 N極的 指向，規(guī)定為該點(diǎn)的 磁場方 向 , 即 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 問題： 磁場不僅能對磁體有作用力 ,還 對通電導(dǎo)體有作用力 .能否用很小一 段通電導(dǎo)體來檢驗(yàn)磁場的強(qiáng)弱 ? 將一段 很短 的通電導(dǎo) 線 垂直 放入磁場中。 通電 導(dǎo)線將受到磁場的作用力 相當(dāng)于電場中 的 檢驗(yàn)電荷 。 磁感應(yīng)強(qiáng)度的 大小： 在物理學(xué)中 ,把很短一段通電導(dǎo)線中的電流 I 與導(dǎo)線長度 L

11、的乘積 IL叫做 電流元 FL FL 22 FL 33 實(shí)驗(yàn)方法 :控制變量法 （ 1）先保持導(dǎo)線通電部分的 長度不 變 ， 改變電流 的大小 。 （ 2）然后保持 電流不變 ， 改變 導(dǎo)線通電部分的 長度 。 結(jié)論： 電流越大，通電導(dǎo)線受力越大 結(jié)論： 長度越長，電流越大 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 通電導(dǎo)體所受到的磁力跟 磁場方向、通電電流、導(dǎo)體長度 有何關(guān)系 ?我們?nèi)绾蝸硌芯?? LF FI FI 22 FI 33 IF 邏輯推理 F IL 精確的實(shí)驗(yàn)研究表明：通電導(dǎo)線 與 磁場 方 向 垂直 時，它受力的 大小既與導(dǎo)線的長度 L 成 正比，又與導(dǎo)線中的電流 I 成正比，即與 I和 L 的乘積 I

12、L 成正比。 （ 2） 不同磁場中，比值 F/IL一般不同 ; （ 1） 同一磁場中 ，比值 F/IL為恒量； F IL 磁感應(yīng)強(qiáng)度 1T=1N/Am 定義式 ： IL FB 在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線， 受到的安培力 F跟電流 I和導(dǎo)線長度 L乘 積 IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的 磁感應(yīng)強(qiáng)度。 定義： （注意：磁感應(yīng)強(qiáng)度 B由磁場本 身決定，與 F、 I、 L無關(guān)。） 單位： 特斯拉 T 矢量： 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，方向與該點(diǎn)磁場方 向相同。 3.你對 電流元 如何理解 ？ 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由通電導(dǎo)線的長度、電流及導(dǎo)線受力 決定嗎？ B與 L、 I、 F無關(guān)，與場源和該點(diǎn)在場中的位置有

13、關(guān) 理解 4.反映什么性質(zhì)？ 如果導(dǎo)線很短很短， B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 . 2.用 B=F/IL計(jì)算時，要注意什么問題？ 導(dǎo)線電流的方向與磁場方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直。 通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時受到磁場力最大，平行時為零 物理意義： B是表示磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，是描述磁場 力的性質(zhì)的物理量，是矢量。 5.你認(rèn)為電場力 （ 磁場力 ） 在方向上與電場強(qiáng)度 （ 磁 感應(yīng)強(qiáng) 度 ） 有何關(guān)系 ？ 6.若在某一點(diǎn) 同時 存在幾個磁場 ， 則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng) 度 B如何 ？ 若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場應(yīng) 由這幾個磁場疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，則有： B=B1+B2+B

14、3 （矢量和） ，用 平行四邊形法則運(yùn)算 電場強(qiáng)度方向規(guī)定為正電荷受力方向； 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向規(guī)定為小磁針北極受力方向， 與電流受力方向垂直。 有人根據(jù) B=F/IL提出：磁場中某點(diǎn)的磁 感應(yīng)強(qiáng)度 B跟磁場力 F成正比 ， 跟電流強(qiáng) 度 I和導(dǎo)線長度 L的乘積 IL成反比 ， 這種 提法有什么問題 ？ 錯在哪里 ？ 答：這種提法不對 .因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明， F和 IL的乘積成正比，故比值（ F/IL）在磁 場中某處是一個恒量，它反映了磁場本 身的特性，不隨 F及 IL的變化而變化 . 思考 1、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是（ ） A通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)

15、強(qiáng)度大的地方受力一定大 C放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 D磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場 中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān) D 例題 2、下列說法中錯誤的是（ ） A磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電 流 I、長為 L的一小段導(dǎo)線放在該處時所受磁場 力 F與 I、 L的乘積的比值 B一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場力作用， 則該處一定沒有磁場 C一小段通電導(dǎo)線放在磁場中 A處時受磁場力 比放在 B處大，則 A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比 B處的磁感 應(yīng)強(qiáng)度大 D因?yàn)?B =F/IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 與放在該處的通電小段導(dǎo)線 IL乘積成反比 ABCD 0.1T 3、一根導(dǎo)

16、線長 0.2m，通過 3A的電流， 垂直放入磁場中某處受到的磁場力是 6 10-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大 小是 ______；如果該導(dǎo)線的長度和電 流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 的大小是 _____。 0.1T 4.磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線 ， 它的電 流強(qiáng)度是 2.5 A， 導(dǎo)線長 1 cm， 它受到的安培力為 5 10-2 N， 則這個位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大 ？ 5.接上題 ， 如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增大到 5 A時 ， 這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大 ？ 該通電導(dǎo)線受到的安 培力是多大 ？ 注意：計(jì)算時要統(tǒng)一用國際單位制。 T 2m 1012 . 5 A N 105ILFB 2 2 解答： 解答：磁感應(yīng)強(qiáng)度 B是由磁場和空間位置（點(diǎn)）決定的，和導(dǎo) 線的長度 L、電流 I的大小無關(guān)，所以該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是 2 T. 根據(jù) F=BIL得， F=2 5 0.01=0.1N