高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第一节 磁现象与磁场背景图ppt课件

第一节　磁现象与磁场

[核心素养·明目标]

知识点一　磁现象与磁场

1．电现象和磁现象的相似性

2．磁场

(1)来源：磁体周围和电流周围都存在磁场，一切磁相互作用都是通过磁场来实现的。

(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有力的作用。

　磁场概念的建立

所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比，如图所示。

1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)磁场看不见，摸不着，实际不存在。 (×)

(2)磁体上各部分的磁性并不都是相同的。 (√)

知识点二　磁感线

1．磁感线

(1)定义：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一点的磁场方向一致，这样的曲线叫作磁感线。

(2)特点：①磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。

②磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向。

(3)方向：在磁体外部从N极到S极，磁体内部从S极到N极，是闭合(选填“闭合”或“开放”)曲线。

(4)物理意义：用来形象描述磁场的假想线，实际上并不存在。

2．安培定则

(1)直线电流的磁场：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，如图甲。

甲　　　　　乙　　　　　　　　丙

(2)环形电流的磁场：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，如图乙。

(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图丙。

　磁感线是假想的曲线，实际并不存在，没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场。

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)磁感线是假想的曲线，没有实际意义。 (×)

(2)没有磁感线的地方，就没有磁场。 (×)

(3)安培定则中，弯曲四指所指方向均为磁场的方向。 (×)

知识点三　安培分子电流假说

1．分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部都存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的磁体。

2．安培的假设能很好地解释磁化和退磁。

3．磁现象的本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是电荷的运动产生的。

知识点四　地磁场

1．概念：地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫作地磁场。

2．方向：地球磁体的N极位于地理南极附近，地球磁体的S极位于地理北极附近。

　地磁极与地理极之间的夹角称为磁偏角，在地球上的不同位置，磁偏角是不同的。

3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)在地球赤道上，小磁针的N极指向地磁南极。 (√)

(2)地球的磁场与条形磁体的磁场相似，并且地理位置的南北极即为地球磁场的南北极。 (×)

考点1　对磁感线的理解

1．磁感线的特点

(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。

(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。

(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。

(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。

2．几种典型磁场的磁感线分布

【典例1】　如图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N极)，其中正确的是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D

思路点拨：(1)磁感线的切线方向为磁感应强度方向。

(2)小磁针静止时N极指向为磁感应强度方向。

A　[小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确，D错误；磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项B、C错误。]

磁感线与电场线的比较

[跟进训练]

1．如图所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将(　　)

A．指北

B．指南

C．竖直向上

D．竖直向下

D　[地磁场的分布规律与条形磁铁类似，在地理北极附近，地磁场竖直向下，此处小磁针的N极应竖直向下，D正确。]

考点2　安培定则的理解与应用

三种常见的电流的磁感线分布特点

【典例2】　如图所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。

思路点拨：(1)“×”表示B垂直纸面向里，“·”表示B垂直纸面向外。

(2)正确使用安培定则。

[解析]　根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向从下向上，c中电流方向沿逆时针，d中磁感线方向向下，e中螺线管内部磁感线方向向左，f中磁感线方向向右。

[答案]　如图所示

电流磁场的三点说明

(1)应用安培定则判定电流周围磁场的方向时，直线电流判定的是导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向。

(2)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向。

(3)当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向。

[跟进训练]

2．如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。

[解析]　如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向。

[答案]　用安培定则来判断，分别如下列各图所示。

1．如图所示的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是(　　)

A．地球周围有电场　　 B．地球周围有磁场

C．月球周围有磁场 D．太阳周围有磁场

B　[地球周围存在磁场，磁场方向外部由地理南极指向地理北极，所以司南能指南北，B正确。]

2．地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关于地磁场的描述正确的是(　　)

A．①②④　　B．②③④　　C．①⑤　　　D．②③

D　[地磁场类似于条形磁铁磁场，地磁南极在地理的北极附近，而地磁的北极在地理的南极附近。]

3．如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是(　　)

A　　　　　B　　　　　C　　　　　D

D　[依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确。]

4．(新情境题，以“尖端放电”为背景，考查直线电流的磁场)

情境：云层之间闪电的模拟图如图所示，图中B、A是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外。

问题：试分析B、A的带电情况。

[解析]　云层间放电必须发生在异号电荷之间，在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成的磁场。由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电。

[答案]　见解析

回归本节知识，自我完成以下问题：

1．写出磁感线的特点？

提示：切线方向表示该点的磁场方向，疏密表示强弱的闭合曲线。

2．试写出直线电流的磁场？

提示：用右手握住通电直导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲方向就是直线电流周围磁感线的环绕方向。

3．磁现象的电本质是什么？

提示：磁铁的磁场，电流的磁场都是由电荷的运动产生的。

指南针与郑和下西洋

磁针能够指向南北，是因为地磁场的存在。指南针的广泛使用，促进了人们对地球磁场的认识。地球的地理两极与地磁两极并不重合(如图)，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，这就是地磁偏角。地磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的。不仅如此，由于地球磁极的缓慢移动，地磁偏角也在缓慢变化。在使用指南针确定南北方向时，只有将地磁偏角考虑在内，才能得出准确的结果。地磁偏角的发现，对于科学的发展和指南针在航海中的应用都很重要。

地理两极与地磁两极不重合

我国是最早在航海中使用指南针的国家。郑和下西洋的船队已经装备了罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、互相修正。他的航海图叫作“针图”，图中的航线叫作“针路”。明清时期，我国海道针经一类书籍相当丰富。

从1405年到1433年，郑和先后7次下西洋，向南到达爪哇，向西到达波斯湾和红海的麦加，最远到达赤道以南的非洲东海岸。郑和下西洋产生的影响是多方面的。它开拓了我国在南洋群岛、印度洋沿岸国家的海外市场，刺激了我国的商品生产，对当时我国资本主义因素的增长有一定的推动作用。它还开辟了从中国到红海、非洲东海岸的航道，绘制了航海地图，总结了当时的航海技术和航海地理知识，对沟通东西方海路交通作出了重大贡献。郑和的航海图连同船队其他人的著作，介绍了他们经过的国家的山川地貌和风土人情，大大开阔了中国人的地理视野。郑和的航海活动不但是中国海上探险事业的巨大成就，也是世界地理发展史上的光辉记录。

　(1)地磁场的N极在哪里？

(2)在赤道上，磁感线的方向如何？

提示：(1)在地理南极附近。

(2)水平指向北。