13.1

磁場磁感線

我國春秋戰(zhàn)國時期的一些著作已有關(guān)于磁石的記載和描述。東漢學者王充在《論衡》一書中描述的“司南”,被公認為最早的磁性指南工具。指南針是我國古代四大發(fā)明之一。目前，青島磁懸浮列車時速620km/h。

你是否感受到，凡是用到電的地方，幾乎都有磁現(xiàn)象相伴隨？你知道電和磁有怎樣的聯(lián)系嗎？

12世紀初，我國已將指南針用于航海，宋俑持羅盤者就記錄了這個科技史實。一、電和磁的聯(lián)系電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有何相似?兩種電荷兩種磁極同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引庫侖：電流體和磁流體是兩種完全不同的實體，他們不可能相互轉(zhuǎn)化托馬斯·楊：沒有任何理由去設(shè)想電和磁之間存在任何直接的聯(lián)系安培：電和磁是相互獨立的兩種不同實體一、電和磁的聯(lián)系1687年，牛頓萬有引力定律1785年，庫侖定律2、奧斯特之前的實驗都失敗了18世紀和19世紀之交自然界各種運動形式之間存在著相互聯(lián)系并相互轉(zhuǎn)化的思想在哲學界和科學界逐漸形成，深受康德哲學思想影響的丹麥物理學家奧斯特相信，就像電和熱、電和光之間存在聯(lián)系一樣，電和磁也存在聯(lián)系?？v向力總是把磁針放在導線的延長線上，均以失敗告終1、奧斯特相信電與磁之間存在聯(lián)系力的方向在他們的連線上一、電和磁的聯(lián)系

丹麥科學家奧斯特堅信電和磁存在某種聯(lián)系，并開始不懈的探索。由于受當時一些錯誤觀點影響，奧斯特做了很多實驗都以失敗告終。1820年4月，在一次講課中，他偶然的把一根導線放在一個指南針的上方，通電時，磁針轉(zhuǎn)動了。——首次發(fā)現(xiàn)了電和磁的聯(lián)系。實驗結(jié)論:通電導體對磁體有力的作用法拉第：他突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明安培：奧斯特先生已經(jīng)永遠把他的名字和一個新紀元聯(lián)系在一起了.一、電和磁的聯(lián)系

自奧斯特實驗之后，安培等人又做了很多實驗研究，他們發(fā)現(xiàn)不僅通電導線對磁體有作用力，磁體對通電導線也有作用力。他們還發(fā)現(xiàn)，任意兩條通電導線之間也有作用力。磁場對通電導線有力的作用兩條通電導線之間發(fā)生相互作用二、磁場電流電流這些作用是通過什么發(fā)生相互作用的呢?類比：電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的磁體磁場磁體磁體電流磁場磁場二、磁場2、磁場的性質(zhì)：1、磁場:磁體或電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)，它是客觀存在的。磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過磁場發(fā)生的。

磁場對放入其中的磁體或通電導體會產(chǎn)生力的作用。【問題】磁場中各點的磁場方向如何判定呢?

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。在學習電場時為了形象的描述電場的強弱和方向，我們引入了電場線，我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋龃艌?，引入磁感線。3.磁場的方向：小磁針靜止時N極的指向。三、磁感線1、概念：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場的方向一致。ABC2．磁感線的基本特點：?磁感線上每一點的切線方向表示該處的磁場方向。?任何一條磁感線都是閉合曲線，磁體外部磁感線從N極出發(fā)指向S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極，?磁感線不相交（不相切）。?磁感線的疏密程度表示該處的磁場的強弱。磁感線是假想的曲線；地球的磁場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.地磁場的三大特點（1）地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。（2）地磁場的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，與地表面并不平行。（3）在赤道平面上，到地心等距離的各點，地磁場強度相等，且方向水平。磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場，電流產(chǎn)生磁場是什么樣的呢？四、電流的磁場1、直線電流的磁場安培定則：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。特點：一系列的同心圓，且近導線處分布密.I縱截面圖橫截面圖立體圖表示磁感線垂直紙面向里

表示磁感線垂直紙面向外

表示電流垂直紙面向里

表示電流垂直紙面向外

四、電流的磁場2、環(huán)形電流周圍的磁感線安培定則：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.特點：一系列的同心圓，且近導線處及環(huán)內(nèi)分布密.縱截面圖立體圖橫截面圖四、電流的磁場3、通電螺線管的磁感線通電螺線管的磁場就是環(huán)形電流磁場的疊加。所以環(huán)形電流的安培定則也可以用來判定通電螺線管的磁場,這時,大拇指所指的方向是螺線管內(nèi)部的磁場的方向。立體圖橫截面圖縱截面圖電流磁場的應(yīng)用

與天然磁體的磁場相比，電流磁場的強弱容易控制，因而在實際中有很多重要的應(yīng)用。電磁起重機電動機磁懸浮列車電磁彈射裝置五、安培分子電流假說1.分子電流假說：任何物質(zhì)的分子中都存在環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體。2.安培分子電流假說對一些磁現(xiàn)象的解釋：未被磁化的鐵棒磁化后的鐵棒B3.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(zhì)聯(lián)系；(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵和電流的磁場本質(zhì)上都是運動電荷產(chǎn)生的.說明：安培提出分子電流假說時，人們還不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的說法，所以稱為假說。如今，“假說”已成為真理。五、安培分子電流假說奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)磁場磁感線對放入其中的磁體或電流會產(chǎn)生力安培定則：用右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。（也叫右手螺旋定則）安培分子電流假說【練習1】（多選）下列關(guān)于電場線和磁感線的說法，正確的是A．電場線和磁感線都是假想的曲線B．電場線和磁感線都是閉合的曲線C．電場線和磁感線的疏密都表示場的強弱D．電場線上某點的切線方向表示電場方向，磁感線上某點的切線方向表示磁場方向【參考答案】ACD【練習2】（2022·四川·樂山市草堂高級中學高二期中）中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進一步研究表明，地球周圍地場的磁感線分布示意如圖，結(jié)合上述材料，下列說法正確的是（）A．地理南、北極與地磁場的南、北極是重合的B．地球表面磁場的豎直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對地球赤道上方任意放置的通電導線都有力的作用【參考答案】B【練習3】（2022·江蘇連云港·高二期中）如圖，小磁針放在線圈中心，且兩者處于同一平面內(nèi)。當在線圈中通入逆時針方向的電流后，小磁針N極的指向是（

）A．向上

B．向下 C．垂直紙面向外

D．垂直紙