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高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步1 磁场 磁感线导学案及答案
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步1 磁场 磁感线导学案及答案，文件包含人教版2019高中物理必修三新教材同步第13章1磁场磁感线--教师版docx、人教版2019高中物理必修三新教材同步第13章1磁场磁感线--学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共37页， 欢迎下载使用。
[学科素养与目标要求]
物理观念
1.会应用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围的磁场方向。
科学思维
2.知道磁场的基本特性,知道磁感线,知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何使用形象化的手段描述物理现象。
3.了解安培分子电流假说。
科学态度与责任
1.了解磁现象,了解电和磁的联系,了解电流磁效应的发现过程,体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感。
一、电和磁的联系 磁场
1．磁体间的相互作用：同名磁极相互 ，异名磁极相互 ．
2．奥斯特实验：把导线放置在指南针的 ，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 ，即电流可以产生磁场，首次揭示了 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 发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊 ．
二、磁感线
1．磁感线及其作用
在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一个点的 方向都跟这点 的方向一致,这样的曲线叫作磁感线。利用磁感线可以形象地描述磁场。
2．实验模拟
在条形磁体上方放置一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,可以模拟出磁感线的形状,原因是细铁屑在磁场里 成了“小磁针”。轻敲玻璃板,细铁屑就会有 地排列起来。
3．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．
4．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 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 表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线 ；磁场弱的地方，磁感线 ．
②磁感线某点的 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 握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致， 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 与环形电流的方向一致， 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 一致，伸直的拇指所指的方向就是 磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的 的方向．
图3
情境链接
12世纪初,我国已经将指南针用于航海。你知道罗盘(指南针)的工作原理吗?
教材拓展
阅读教材第107页“安培分子电流假说”,解释条形磁体的磁场与通电螺线管外部的磁场为什么十分相似?
判断下列说法的正误．
(1)磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质．( )
(2)磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致．( )
(3)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．( )
(4)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆．( )
(5)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场．( )
一、磁场与磁感线
导学探究
观察下面图片,请思考下列问题。
图甲中的小磁针为什么会发生偏转?图乙中的通电导线为什么会运动?图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的?
知识深化
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．
特别提示 实物和场是自然界中两种基本的物质形态。(1)实物即具体的、有形的物质形态,由物质粒子组成。(2)场是物质的另一种存在形态,和实物一样,也是一种客观存在物,具有能量等物质的基本属性。
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．磁感线和静电场的电场线的比较
特别提示 电场线有始点和终点,而磁感线是闭合曲线,没有始点和终点。
4．地磁场的磁感线
(1)地球是一个大磁体,存在的磁场叫地磁场。如图所示,地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近,地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近。
(2)地磁场的方向在南半球斜向上,在北半球斜向下,与地球表面不平行。
(3)在赤道平面上,可以认为到地心等距离的各点处,地磁场的方向与地球表面平行。
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET 例1 (多选)下列有关磁场的说法中，正确的是( )
A．磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场
B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同
D．在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同
1．电场、磁场、重力场(引力场)，它们有非常接近的性质：看不见，摸不着，但却是客观存在的特殊物质．
2．磁场不仅有大小而且有方向．磁场的方向规定为小磁针N极受力方向或者小磁针静止时N极所指的方向或者磁感线的切线方向．
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 例2 下列关于磁感线的说法中正确的是( )
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
本题考查磁场与电场的有关理解,在处理这类题目时要注意理解概念。
1.注意磁场与电场的区别。
2.理解磁体与磁体、通电导体与通电导体、磁体与通电导体之间的作用都是通过磁场产生的。不要将通电导体与通电导体之间的相互作用理解成是通过电场产生的。
二、安培定则
导学探究
1．演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置．将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况．观察到什么现象？通过这个现象可以得出什么结论呢？
2．重做上面的实验，请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化．观察到什么现象？这说明什么？
知识深化
1．常见永磁体的磁场
图5
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
例3 如图12所示，a、b是直线电流的磁场截面图，c、d是环形电流的磁场截面图，e、f是螺线管电流的磁场立体的截面图．试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．
图12
判断磁场方向的四种方法
1.磁感线上某点的切线方向即该点的磁场方向。
2.小磁针静止时N极的指向即该点的磁场方向。
3.根据安培定则判断电流的磁场方向。
4.磁体外部的磁场方向由N极指向S极,磁体内部的磁场方向由S极指向N极。
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例4.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET 例4 电路没接通时三个小磁针方向如图13所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向．(其中小磁针3在螺线管内部)
图13
1．通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也是从N极出来，进入S极．通电螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由S极指向N极，并和外部的磁感线连接，形成环绕的闭合曲线．
2．判断小磁针N极的指向，需要先判断小磁针所在处那一点的磁感线方向．
针对训练1 当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是( )
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14所示)
图14
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．
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例5.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例5.TIF" \* MERGEFORMATINET 例5 (多选)下列说法正确的是( )
A．奥斯特提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生
B．安培提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生
C．根据“分子电流”假说，磁铁受到强烈震动时磁性会减弱
D．根据“分子电流”假说，磁铁在高温条件下磁性会减弱
1．(磁场的概念)下列关于磁场的说法中，正确的是( )
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C．磁极与磁极之间是直接发生作用的
D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
2．(磁感线)关于磁感线与电场线的描述，正确的是( )
A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的
C．磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D．电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到
3.(磁场的方向)(多选)条形磁铁上部一小磁针平衡时N极指向如图15所示，假定磁铁内部也有一小磁针，平衡时如图所示，则下列说法正确的是( )
图15
A．磁铁c端是N极，d端是S极
B．磁铁c端是S极，d端是N极
C．小磁针a端是N极，b端是S极
D．小磁针a端是S极，b端是N极
4．(电流的磁场)如图16所示，两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的( )
图16
A．区域Ⅰ B．区域Ⅱ
C．区域Ⅲ D．区域Ⅳ
5．(电流的磁场)为了判断一个未知正负极的蓄电池极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图17所示．用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是( )
图17
A．蓄电池M端为正极
B．蓄电池N端为正极
C．螺线管P端为S极
D．螺线管内部磁场方向由P指向Q
考点一 磁场和磁感线
1．关于磁场的下述说法中，正确的是( )
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
B．看不见、摸不着的磁场不是客观存在的
C．只有磁体周围才存在磁场
D．地球周围不存在磁场
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．磁体在空间中能产生磁场，磁场使磁体间不必接触便有相互作用
B．在磁场中的某一点，小磁针仅在磁场力作用下静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向
C．当两个磁体的同名磁极相互靠近时，两条磁感线有可能相交
D．磁体周围的磁感线都是闭合的曲线
3．(多选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质
B．磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
4．如图所示，小磁针所指方向正确的是( )
考点二 电流的磁场
5．下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是( )
6．如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是( )
7．下列各图中，电流及其产生的磁场方向均正确的是( )
8.如图1所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转( )
图1
A．沿顺时针方向转动
B．沿逆时针方向转动
C．N极转向纸里，S极转向纸外
D．N极转向纸外，S极转向纸里
9．关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是( )
10．通电螺线管附近放置四个小磁针，如图2所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)( )
图2
A．a B．b C．c D．d
11.(多选)(2018·北京市第五中学期末)如图3所示，放在通电螺线管内部中间的小磁针，静止时小磁针的N极指向右侧(螺线管的c端)，则下列判断正确的是( )
图3
A．c为通电螺线管的S极，d为通电螺线管的N极
B．d为通电螺线管的S极，c为通电螺线管的N极
C．a为电源的正极、b为电源的负极
D．a为电源的负极、b为电源的正极
12.实验室有一旧的学生直流电源，输出端的符号模糊不清，无法辨认正负极．某同学设计了下面判断电源极性的方法：在桌面上放一个小磁针，在磁针东面附近放一螺线管，如图4所示，闭合开关后，小磁针指南的一端向东偏转，下述判断正确的是( )
图4
A．电源的A端是正极，在电源内部电流由A流向B
B．电源的A端是正极，在电源内部电流由B流向A
C．电源的B端是正极，在电源内部电流由A流向B
D．电源的B端是正极，在电源内部电流由B流向A
13.弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于未通电的螺线管正上方，如图5所示，下列说法正确的是( )
图5
A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变
B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大
C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小
D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大
14.(多选)如图6所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是( )
图6
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
15．如图7所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( )
图7
A．a、b、c的N极都向纸内转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转
C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转
比较对象
磁感线
静电场的电场线
相
同
点
方向
线上各点的切线方向就是该点的磁场方向
线上各点的切线方向就是该点的电场方向
疏密
表示磁场强弱
表示电场强弱
特点
在空间不相交、不相切、不中断
除电荷处外,在空间不相交、不相切、不中断
不同点
闭合曲线
始于正电荷或无穷远处,止于负电荷或无穷远处,不闭合的曲线
[学科素养与目标要求]
物理观念
1.会应用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围的磁场方向。
科学思维
2.知道磁场的基本特性,知道磁感线,知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何使用形象化的手段描述物理现象。
3.了解安培分子电流假说。
科学态度与责任
1.了解磁现象,了解电和磁的联系,了解电流磁效应的发现过程,体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感。
一、电和磁的联系 磁场
1．磁体间的相互作用：同名磁极相互 ，异名磁极相互 ．
2．奥斯特实验：把导线放置在指南针的 ，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 ，即电流可以产生磁场，首次揭示了 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 发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊 ．
二、磁感线
1．磁感线及其作用
在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一个点的 方向都跟这点 的方向一致,这样的曲线叫作磁感线。利用磁感线可以形象地描述磁场。
2．实验模拟
在条形磁体上方放置一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,可以模拟出磁感线的形状,原因是细铁屑在磁场里 成了“小磁针”。轻敲玻璃板,细铁屑就会有 地排列起来。
3．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．
4．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 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 表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线 ；磁场弱的地方，磁感线 ．
②磁感线某点的 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 握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致， 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 与环形电流的方向一致， 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 一致，伸直的拇指所指的方向就是 磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的 的方向．
图3
情境链接
12世纪初,我国已经将指南针用于航海。你知道罗盘(指南针)的工作原理吗?
教材拓展
阅读教材第107页“安培分子电流假说”,解释条形磁体的磁场与通电螺线管外部的磁场为什么十分相似?
判断下列说法的正误．
(1)磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质．( )
(2)磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致．( )
(3)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．( )
(4)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆．( )
(5)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场．( )
一、磁场与磁感线
导学探究
观察下面图片,请思考下列问题。
图甲中的小磁针为什么会发生偏转?图乙中的通电导线为什么会运动?图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的?
知识深化
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．
特别提示 实物和场是自然界中两种基本的物质形态。(1)实物即具体的、有形的物质形态,由物质粒子组成。(2)场是物质的另一种存在形态,和实物一样,也是一种客观存在物,具有能量等物质的基本属性。
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．磁感线和静电场的电场线的比较
特别提示 电场线有始点和终点,而磁感线是闭合曲线,没有始点和终点。
4．地磁场的磁感线
(1)地球是一个大磁体,存在的磁场叫地磁场。如图所示,地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近,地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近。
(2)地磁场的方向在南半球斜向上,在北半球斜向下,与地球表面不平行。
(3)在赤道平面上,可以认为到地心等距离的各点处,地磁场的方向与地球表面平行。
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET 例1 (多选)下列有关磁场的说法中，正确的是( )
A．磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场
B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同
D．在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同
1．电场、磁场、重力场(引力场)，它们有非常接近的性质：看不见，摸不着，但却是客观存在的特殊物质．
2．磁场不仅有大小而且有方向．磁场的方向规定为小磁针N极受力方向或者小磁针静止时N极所指的方向或者磁感线的切线方向．
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 例2 下列关于磁感线的说法中正确的是( )
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
本题考查磁场与电场的有关理解,在处理这类题目时要注意理解概念。
1.注意磁场与电场的区别。
2.理解磁体与磁体、通电导体与通电导体、磁体与通电导体之间的作用都是通过磁场产生的。不要将通电导体与通电导体之间的相互作用理解成是通过电场产生的。
二、安培定则
导学探究
1．演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置．将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况．观察到什么现象？通过这个现象可以得出什么结论呢？
2．重做上面的实验，请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化．观察到什么现象？这说明什么？
知识深化
1．常见永磁体的磁场
图5
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
例3 如图12所示，a、b是直线电流的磁场截面图，c、d是环形电流的磁场截面图，e、f是螺线管电流的磁场立体的截面图．试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．
图12
判断磁场方向的四种方法
1.磁感线上某点的切线方向即该点的磁场方向。
2.小磁针静止时N极的指向即该点的磁场方向。
3.根据安培定则判断电流的磁场方向。
4.磁体外部的磁场方向由N极指向S极,磁体内部的磁场方向由S极指向N极。
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例4.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET 例4 电路没接通时三个小磁针方向如图13所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向．(其中小磁针3在螺线管内部)
图13
1．通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也是从N极出来，进入S极．通电螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由S极指向N极，并和外部的磁感线连接，形成环绕的闭合曲线．
2．判断小磁针N极的指向，需要先判断小磁针所在处那一点的磁感线方向．
针对训练1 当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是( )
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14所示)
图14
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．
INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例5.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2020\\同步\\例5.TIF" \* MERGEFORMATINET 例5 (多选)下列说法正确的是( )
A．奥斯特提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生
B．安培提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生
C．根据“分子电流”假说，磁铁受到强烈震动时磁性会减弱
D．根据“分子电流”假说，磁铁在高温条件下磁性会减弱
1．(磁场的概念)下列关于磁场的说法中，正确的是( )
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C．磁极与磁极之间是直接发生作用的
D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
2．(磁感线)关于磁感线与电场线的描述，正确的是( )
A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的
C．磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D．电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到
3.(磁场的方向)(多选)条形磁铁上部一小磁针平衡时N极指向如图15所示，假定磁铁内部也有一小磁针，平衡时如图所示，则下列说法正确的是( )
图15
A．磁铁c端是N极，d端是S极
B．磁铁c端是S极，d端是N极
C．小磁针a端是N极，b端是S极
D．小磁针a端是S极，b端是N极
4．(电流的磁场)如图16所示，两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的( )
图16
A．区域Ⅰ B．区域Ⅱ
C．区域Ⅲ D．区域Ⅳ
5．(电流的磁场)为了判断一个未知正负极的蓄电池极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图17所示．用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是( )
图17
A．蓄电池M端为正极
B．蓄电池N端为正极
C．螺线管P端为S极
D．螺线管内部磁场方向由P指向Q
考点一 磁场和磁感线
1．关于磁场的下述说法中，正确的是( )
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
B．看不见、摸不着的磁场不是客观存在的
C．只有磁体周围才存在磁场
D．地球周围不存在磁场
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．磁体在空间中能产生磁场，磁场使磁体间不必接触便有相互作用
B．在磁场中的某一点，小磁针仅在磁场力作用下静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向
C．当两个磁体的同名磁极相互靠近时，两条磁感线有可能相交
D．磁体周围的磁感线都是闭合的曲线
3．(多选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质
B．磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
4．如图所示，小磁针所指方向正确的是( )
考点二 电流的磁场
5．下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是( )
6．如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是( )
7．下列各图中，电流及其产生的磁场方向均正确的是( )
8.如图1所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转( )
图1
A．沿顺时针方向转动
B．沿逆时针方向转动
C．N极转向纸里，S极转向纸外
D．N极转向纸外，S极转向纸里
9．关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是( )
10．通电螺线管附近放置四个小磁针，如图2所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)( )
图2
A．a B．b C．c D．d
11.(多选)(2018·北京市第五中学期末)如图3所示，放在通电螺线管内部中间的小磁针，静止时小磁针的N极指向右侧(螺线管的c端)，则下列判断正确的是( )
图3
A．c为通电螺线管的S极，d为通电螺线管的N极
B．d为通电螺线管的S极，c为通电螺线管的N极
C．a为电源的正极、b为电源的负极
D．a为电源的负极、b为电源的正极
12.实验室有一旧的学生直流电源，输出端的符号模糊不清，无法辨认正负极．某同学设计了下面判断电源极性的方法：在桌面上放一个小磁针，在磁针东面附近放一螺线管，如图4所示，闭合开关后，小磁针指南的一端向东偏转，下述判断正确的是( )
图4
A．电源的A端是正极，在电源内部电流由A流向B
B．电源的A端是正极，在电源内部电流由B流向A
C．电源的B端是正极，在电源内部电流由A流向B
D．电源的B端是正极，在电源内部电流由B流向A
13.弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于未通电的螺线管正上方，如图5所示，下列说法正确的是( )
图5
A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变
B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大
C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小
D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大
14.(多选)如图6所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是( )
图6
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
15．如图7所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( )
图7
A．a、b、c的N极都向纸内转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转
C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转
比较对象
磁感线
静电场的电场线
相
同
点
方向
线上各点的切线方向就是该点的磁场方向
线上各点的切线方向就是该点的电场方向
疏密
表示磁场强弱
表示电场强弱
特点
在空间不相交、不相切、不中断
除电荷处外,在空间不相交、不相切、不中断
不同点
闭合曲线
始于正电荷或无穷远处,止于负电荷或无穷远处,不闭合的曲线
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