6.1磁现象与磁场 学案－2021年粤教版（新教材）物理必修第三册

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1、第一节第一节 磁现象与磁场磁现象与磁场 学习目标 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.4.了解安 培分子电流假说，知道地磁场的特点 一、磁现象、磁场 1磁作用的主要表现 (1)磁体与磁体间：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 (2)磁体与通电导体间：电流的磁效应(电流可以产生磁场)、电动机的基本原理 2磁场：磁体与磁体之间、磁体与电流之间，以及电流与电流之间的相互作用，都是通过磁场发生的，磁 场是客观存在的物质，磁体和电流周围都存在磁场，磁场对置于其中

2、的其他磁体或电流施加作用力 二、磁感线 1概念 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与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越强的地方，磁感线越密；磁场越弱的地方，磁感线越疏 (2)磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向 (3)磁感线是闭合(填“闭合”或“不闭合”)的曲线 (4)磁感线不是真实存在的，是假想的一种曲线 3电流周围的磁场 (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分布情况如图乙所示 图

3、 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 轴线上磁场的方向 图 2 (3)通电螺线管的磁场 安培定则：如图 3 所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的 方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向 图 3 三、安培分子电流假说 1内容：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应用：解释一些磁现象，如铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，对外不显磁性，被磁化 后，各分子电流的取向趋于

4、规则，对外显磁性 四、地磁场 1概念：地球由于本身具有磁性而在周围形成的磁场 2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 3磁偏角：地磁极与地理极之间的夹角 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)磁体的磁场和电流的磁场本质上是一样的( ) (6)软铁棒磁化

5、后对外显磁性是因为分子电流的取向变得大致相同( ) (7)地磁南极在地理北极，两者完全重合( ) 一、磁现象 磁场 导学探究 如图 4 所示，通电导线放在蹄形磁铁附近，悬挂导线的细线偏离竖直方向，说明通电导线受到力的作用， 磁铁对通电导线的作用力是如何产生的？ 图 4 答案 磁铁在周围产生了磁场，磁场对通电导线产生了作用力 知识深化 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

6、是通过磁场发生的 (多选)下列有关磁场的说法，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 答案 ABC 解析 磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种客观存在的特殊物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产 生力的作用；磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针北极所 受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反(磁场方向的 另一种描述方法)，故 A、B、C 正确

7、，D 错误 1电场、磁场具有非常接近的性质：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 二、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这点磁场的方向 一致 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；磁场方向与过该点的磁感线的切线方 向一致 (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

8、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 (多选)关于磁感线的概念和性质，下列说法正确的是( ) A磁感线上各点的切线方向与各点的磁场方向一致 B铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线 C磁感线总是从磁体的 N 极指向 S 极 D磁场中任意两条磁感线均不相交 答案 AD 解析 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，A 对磁感线是假想曲线，B 错磁感线为闭 合曲线，在磁体的内部磁感线由 S 极指向 N 极，C 错两条磁感线不能相交，磁感线也不相切，D 对 要正确地理解磁感线，并且可以和电场线作类比：比如都是人为引入的带有方向的曲线，可以通过疏密程

9、 度反映场的强弱，不能相交等；也有不同点，比如磁感线是闭合的曲线而电场线不闭合. 三、电流的磁场 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 在直导线的上方或下方，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？通过这种现象可 以得出什么结论呢？ 答案 观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置通电后导线周围的小磁针发生偏 转，说明通电后导线周围的空间对小磁针产生力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一样，周围 存在着磁场 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

10、察到什么现象？ 这说明什么？ 答案 观察到电流的方向改变时，小磁针 N 极的偏转方向发生改变，说明电流的磁场方向也发生变化 知识深化 用安培定则判断电流磁场的方向 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由 S 极指向 N 极，外部磁场类似 条形磁铁的磁场，方向由 N 极指向 S 极 如图 6 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 磁场的截面图试在各图中补画出电流方向或磁感线方向

11、图 6 答案 见解析 解析 根据安培定则，可以确定题图 a 中电流方向垂直纸面向里，b 中电流方向从下向上，c 中电流方向是 逆时针方向，d 中磁感线方向从上向下，e 中磁感线方向向左，f 中磁感线方向向右 利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题： 1利用安培定则判断通电直导线的磁场方向时，大拇指指的是电流方向，四指指的方向为磁感线的环绕方 向. 2利用安培定则判断通电螺线管和环形电流的磁场方向时，四指指的是电流方向，大拇指指的方向是磁场 方向. 针对训练 在如图 7 所示的四幅图中，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

12、)或电流方向 图 7 答案 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，可用右手螺旋定则判断电流的方向 四、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 8 所示) 图 8 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 (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

13、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 答案 BCD 解析 “分子电流”假说是由安培提出来的，故 A 错误；根据安培的“分子电流”假说可知，磁铁及通电 导线的磁性是由内部运动电荷产生的磁场叠加而成的，故 B 正确；磁铁在高温或强烈震动下“分子电流” 的取向会变得杂乱，从而使磁性减弱，故 C、D 正确 1(磁场的概念)下列关于磁场的说法中，正确的是( ) A只有磁铁周围才存在磁场 B磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的 C磁场只有在磁极与磁极、磁极与

14、通电导线发生作用时才产生 D磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的 答案 D 解析 磁场存在于磁体周围和电流周围，故 A 错误；磁场是实际存在的，不是假想的，磁感线是假想的， 故 B 错误；磁场存在于磁体和电流周围，即使没有发生作用，磁场仍然是存在的，故 C 错误；磁极与磁极 之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的，故 D 正确 2(磁感线)下列关于磁感线的说法正确的是( ) 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

15、屑的地方就没有磁感线 D沿磁感线的方向磁场逐渐减弱 答案 A 解析 磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，磁感线 可以表示磁场的强弱与方向，选项 A 正确；在磁铁外部，磁感线从磁铁的 N 极发出，从磁铁的 S 极进入， 在磁铁内部磁感线由 S 极回到 N 极，构成闭合曲线，选项 B 错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑 无关，选项 C 错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项 D 错误 3(电流的磁场)下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( ) 答案 C 解析 根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知，选项 A 错；应用

16、安培定则可知环形电流中心线上的磁场方 向由右向左，小磁针 N 极受到的磁场力向左，选项 B 错；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右，内 部小磁针 N 极受到的磁场力向右，选项 C 对；根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里，小磁针 N 极受 到的磁场力向里，选项 D 错 4(电流的磁场)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 9 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 9 A区域 B区域 C区域 D区域 答案 A 解析 由安培定则可知，I1电流在其上方产生的磁场方向垂直纸面向里，I2电流在其右方产生的磁场方向垂 直纸面向

17、里，故只有在区域，两个电流产生的磁场才都向里，选项 A 正确 5 (电流的磁场)为了判断一个未知正负极的蓄电池的极性， 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 10 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 10 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 答案 B 解析 小磁针的 N 极向螺线管偏转说明小磁针所在位置磁场方向向左， 即螺线管 P 端为 N 极， Q 端为 S 极， 选项 C 错误；在螺线管的内部，磁场方向由 S 极指向 N 极，所以螺线管内部磁场方向由 Q 指向 P，选项 D 错误；根据安培定则可知，在蓄电池外部电流从 N 流向 M，蓄电池 N 端为正极，选项 A 错误，B 正确