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3 1 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 在現(xiàn)代 磁現(xiàn)象與日常生活 科技密切相關 導入 電磁爐采用磁場感應電流 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 當用含鐵質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 東至上海浦東國際機場 列車加速到平穩(wěn)運行之后 速度是430公里 小時 這個速度超過了F1賽事的最高時速 1 磁性 能夠吸引鐵質物體的性質 2 磁體 具有磁性的物體叫磁體 3 磁極 磁體上磁性最強的部分叫磁極 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 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 任何磁體都有兩個磁極 問題 1 電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有何相似 1 電荷存在正負 磁體存在兩極 2 電荷間有力的作用 且同號電荷相斥 異號電荷相吸 磁體間同樣有力的作用 且同名磁極相斥 異名磁極相吸 問題 磁體之間是通過什么發(fā)生相互作用的呢 問題 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 電場和磁場一樣都是一種特殊物質 二 磁場 磁體 磁體 磁場 1 磁體周圍空間存在的一種特殊物質 磁場和電場一樣都是一種客觀物質 是客觀存在的 看不見摸不著 但是很多磁現(xiàn)象感知了它的存在 問題 是否只有磁鐵周圍才存在磁場 三 電流的磁效應 奧斯特實驗 奧斯特實驗 1 實驗裝置 2 實驗現(xiàn)象 當給導線通電時 與導線平行放置的小磁針發(fā)生轉動 3 注意事項 導線應沿南北方向水平放置 4 實驗結論 通電導體對磁體有力的作用 三 電流的磁效應 1 磁體周圍空間存在的一種特殊物質 二 磁場 磁體 磁體 磁場 2 電流的磁效應 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場 磁鐵不是磁場的唯一來源 結論 磁體對通電導體有力的作用 問題 磁體和通電導體之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢 3 磁場與電流之間的相互作用 問題 磁體和通電導體之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢 磁體 電流 磁場 問題 電流與電流之間是否有力的作用 結論 同向電流相互吸引 結論 反向電流相互排斥 問題 電流和電流之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢 電流的磁效應 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場 電流 電流 磁場 磁場的基本性質 磁場對放入其中的磁體或通電導體會產(chǎn)生力的作用 綜上所述 磁體周圍存在磁場 通電導體周圍也存在磁場 并且磁體與磁體之間 磁體與通電導體之間 以及通電導體之間的相互作用 都是通過磁場發(fā)生 四 磁場的方向 將一個小磁針放在磁場中某一點 小磁針靜止時 北極N所指的方向 就是該點的磁場方向 為了形象地描述磁場中各點的磁場方向和磁場的強弱引入磁感線 磁感線是在磁場中畫出一些有方向的曲線 使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致 磁感線的特點 1 磁感線是假想的 不是真實的 2 磁感線是閉合曲線 在磁體的外部磁感線由N極發(fā)出 回到S極 在磁體的內(nèi)部磁感線則由S極指向N極 4 磁感線的疏密表示磁場的強弱 3 磁感線不能相交或相切 5 磁感線上每一點的切線方向即為該點的磁場的方向 即是該點所放小磁針北極的指向 幾種常見磁場磁感線分布 外部從N到S 內(nèi)部從S到N形成閉合曲線 通電導線周圍也存在磁場 那么通電導線周圍的磁場和磁感線是如何分布的 它們遵循什么規(guī)律 安培定則 安培定則 用右手握住導線 讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致 彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向 側視圖 俯視圖 環(huán)形電流周圍磁感線 安培定則 讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致 伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向 側視圖 俯視圖 環(huán)形電流周圍磁感線 通電螺旋管周圍磁感線 等效 安培定則 用右手握住螺旋管 讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致 大拇指所指的方向就是螺旋管內(nèi)部磁感線的方向 大拇指指向螺旋管北極 四 地磁場 1 地球是一個巨大的磁體 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 磁體為什么會有磁性 法國學者安培提出了著名的分子電流假說 在原子 分子等物質微粒的內(nèi)部 存在著一種環(huán)形電流 分子電流 分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體 它的兩側相當于兩個磁極 4 安培分子電流假說 N S 利用安培的假說解釋一些磁現(xiàn)象 安培分子電流假說意義 1 成功的解釋了磁化現(xiàn)象和磁體消磁現(xiàn)象 2 安培分子電流假說揭示了電和磁的本質聯(lián)系 3 安培的分子電流假說揭示了磁性的起源 認識到磁體的磁場和電流的磁場一樣 都是由運動的電荷產(chǎn)生的 磁感應強度 1 描述磁場的強弱和方向的物理量 用符號 B 表示 是矢量 2 磁感應強度B的單位是特斯拉 簡稱特 符號T 3 磁感應強度是反映磁場性質的物理量 由磁場本身決定 不同磁場中 B的值不同 磁感應強度的方向與該處磁場的方向相同 即小磁針靜止時N極所指的方向 勻強磁場 磁場強弱 方向處處相同的磁場 磁感線分布特點 勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線 常見的勻強磁場 1 相隔很近的兩個異名磁極之間的磁場 2 通電螺線管內(nèi)部的磁場 6 磁通量 定義 在磁感應強度為B的勻強磁場當中 有一個與磁場方向垂直的平面S B和S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量 簡稱磁通 公式 BS 單位 韋伯簡稱韋符號 Wb1Wb 1T m2 適用條件 勻強磁場并且B與S垂直 磁通量 理解 由 BS 當面積一定時 B越大 穿過該面積的磁通量越大 所以可以理解為磁通量在數(shù)值上等于穿過這個面的磁感線條數(shù) 即穿過某面的磁感線條數(shù)越多 磁通量越大 B與S垂直時 BS 當B與S不垂直時 需作出垂直于磁場方向的投影平面S 此時 為平面 傾斜 與垂直磁感線方向的平面的夾角 即為S在垂直于B方向的投影 即磁感線穿過的有效面積 當B與S平行時 沒有磁感線穿過面積S 磁通量為零 總結 1 B是勻強磁場或可視為勻強磁場的磁感應強度 2 公式只適用于S B 若S與B不垂直 則S為垂直與磁場方向的投影面積 當磁場B S垂直 磁通量最大 BS 當B S時 磁通量最小 0 當磁場B與面積S不垂直 BS 1 是標量 但有正負 若取某方向穿入平面的磁通量為正 則反方向穿入該平面的磁通量為負 注意 2 過一個平面若有方向相反的兩個磁通量 這時的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和 即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通 3 由磁通量公式可得 表示垂直于磁場方向單位面積內(nèi)的磁通量也稱為磁通密度 所以磁感應強度B又叫做磁通密度 2 如圖所示 環(huán)形導線周圍有三只小磁針a b c 閉合開關S后 三只小磁針N極的偏轉方向是 A 全向里B 全向外C a向里 b c向外D a c向外 b向里 D 在圖中 已知磁場的方向 試畫出產(chǎn)生相應磁場的電流方向 X 假設地球的磁場是由于地球帶某種電荷而又繞地軸自轉產(chǎn)生的 你認為地球帶有何種電荷 帶負電荷 如圖所示 框架面積為S 框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直 則穿過平面的磁通量為 若使框架繞OO 轉過60度角則穿過線框平面的磁通量為 若從初始位置轉過90度角 則穿過線框平面的磁通量為 O O BS 0 5BS 0 5 如圖所示 兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b 一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直 則穿過兩環(huán)的磁通量 a和 b大小關系為 A 均向上 a bB 均向下 a b C 均向上 a bD 均向下 無法比較 A 2 鐵棒A能吸引小磁針 鐵棒B能排斥小磁針 若將鐵棒A靠近鐵棒B時 則 A A B一定互相吸引B A B一定互相排斥C A B間有可能無磁場力作用D A B間可能互相吸引 也可能互相排斥 D 3 下列關于磁場的說法中 正確的是A 磁場跟電場一樣 是人為假設的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 4 下列說法中正確的是 A 磁體上磁性最強的部分叫磁極 任何磁體都有兩個磁極B 磁體與磁體間的相互作用是通過磁場而發(fā)生的 而磁體與通電導體間以及通電導體與通電導體之間的相互作用不是通過磁場發(fā)生的C 地球的周圍存在著磁場 地球是一個大磁體 地球的地理兩極與地磁兩極并不重合 其間有一個交角 這就是磁偏角 磁偏角的數(shù)值在地球上不同地方是相同的D 磁場是客觀存在的一種物質 AD 5 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 在地磁南極上空 地磁場的方向是豎直向下的 D