人教版 (2019)必修 第三册1 磁场 磁感线导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册1 磁场 磁感线导学案，共9页。

1.知道磁场的概念，知道磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流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．
[基础梳理]
一、电和磁的联系 磁场
1．磁体间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
2．奥斯特实验：把导线放置在指南针的上方，通电时磁针发生了转动．
实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．
3．磁场：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，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质．
二、磁感线
1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是这一点的磁场方向．
2．磁感线
(1)定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线．
(2)特点
①磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏．
②磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向．
三、安培定则
1．直线电流的磁场
安培定则：如图1甲所示，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．
直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示．
图1
2．环形电流的磁场
安培定则：如图2所示，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感线的方向．
图2
3．通电螺线管的磁场
安培定则：如图3所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向．
图3
[能力拓展]
一、磁场与磁感线
1．磁场
(1)磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．
(2)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．
2．磁感线
(1)定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．
(2)特点：
①在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．
②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向即过该点的磁感线的切线方向．
③磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．
④磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在．
(3)几种特殊磁体外部的磁感线分布(如图5所示)：
图5
二、安培定则
电流磁场的方向利用安培定则进行判断．
1.直线电流的磁场
(1)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，如图6所示．
图6
(2)画法：如图7所示
图7
(3)特点：是非匀强磁场，距导线越远处磁场越弱．
2．通电螺线管的磁场
(1)安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁感线的方向，如图8所示．
图8
(2)磁感线特点
两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，管外是非匀强磁场，画法如图9所示．
图9
3．环形电流的磁场
(1)安培定则：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感线的方向，如图10所示．
图10
(2)磁感线的特点
两侧分别是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如图11所示．
图11
三、安培分子电流假说
1.法国学者安培提出：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．(如图12所示)
图12
2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．
[随堂演练]
1．在物理学史上，首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是（ ）
A．安培B．法拉第C．伏打D．奥斯特
2．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，首先观察到这个实验现象的物理学家是（ ）
A．奥斯特B．爱因斯坦C．伽利略D．法拉第
3．下列说法正确的是（ ）
A．楞次最先发现了电流的磁效应
B．奥斯特最早提出了分子电流假说
C．安培最早发现通电导体周围存在磁场
D．法拉第最早提出利用磁感线形象化地描述磁场
4．如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的正右侧。闭合电路后，不计其它磁场的影响，小磁针静止时的指向是（ ）
A．N极指向螺线管
B．S极指向螺线管
C．N极垂直于纸面向里
D．S极垂直纸面向里
5．已知通电直导线磁场中某点的磁感应强度大小为（式中k为常数，I为电流强度，r为该点距导线的距离）。现有垂直纸面放置的三根通电直导线a、b、c，其中三点间的距离之比为。已知a、b导线在c点产生的磁感应强度方向平行于a、b的连线。设a、b的电流之比为n，则
A．a、b的电流同向，B．a、b的电流反向，
C．a、b的电流同向，D．a、b的电流反向，
6．如图所示，磁场中有A，B两点，下列说法正确的是（ ）
①A点磁场比B点磁场强
②B点磁场比A点磁场强
③A，B两点磁场方向一致
④A，B两点磁场方向不同
A．①③B．①④C．②③D．②④
7．如图所示是利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电流由接线柱流入时，电磁铁吸引弹性金属片上的小磁铁向下运动，据此可知，电磁铁的上端为________（填“N”或“S”）极，小磁铁的下端为________（填“N”或“S”）极。
8．某同学在做“探究通电直导线产生的磁场”实验时，先在水平实验台上放置一枚小磁针，发现小磁针N极指北，然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方，并通入恒定电流，发现小磁针的N极稳定后指向为北偏西45°，已知当地的地磁场磁感应强度的水平分量为大小B，则通电导线产生的磁场在小磁针所在处的磁感应强度大小为______，通入的电流方向为______（填“由南向北”或“由北向南”）。
参考答案
1．D
【详解】
奥斯特最早发现了通电导线周围存在着磁场。故D正确，ABC错误。
故选D。
2．A
【详解】
奥斯特首先发现电流的磁效应。
故选A。
3．D
【详解】
AC．奥斯特最早发现通电导体周围存在磁场,发现了电流的磁效应,故AC错误；
B．安培最早提出了分子电流假说，故B错误；
D．法拉第第一次提出了利用电场线、磁感线形象化描述电场、磁场，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
闭合电路后，由安培定则知，通电螺线管右端为S极，故小磁针静止时N极指向螺线管，故A正确。
故选A。
5．C
【详解】
由c点的磁感应强度方向平行于a、b的连线，根据右手螺旋定则及平行四边形定则可知a、b处通电导线的电流方向同向，由几何关系及平行四边形定则可知，a处的通电导线在c点处产生的磁感应强度大小与b处的通电导线在c点处产生的磁感应强度大小满足
根据
得
故选C。
6．B
【详解】
①②．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，故A点的磁场最强，故①正确，②错误；
③④．磁感线的切线方向就是磁场的方向，则A、B两点的磁场方向不同，故③错误，④正确；
故选B。
7．
【详解】
[1][2]根据安培定则，电磁铁上端为N极，根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，小磁铁的下端为S极。
8．B 由南向北
【详解】
[1]通电导线产生的磁场在小磁针所在处的磁感应强度大小为
B1=Btan45°=B
[2]由左手定则可知，通入的电流方向为由南向北。