第一節(jié)磁現(xiàn)象與磁場[學習目標]1．了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中的應用．2．知道磁場的概念，知道磁場是客觀存在的物質(zhì)．3．知道磁感線的定義，記住幾種特殊磁場的磁感線分布，學會用安培定則判斷電流的磁場方向．了解安培分子電流假說．4．了解地磁場的分布、變化以及對人類生活的影響．知識點一磁現(xiàn)象與磁場1．電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性電現(xiàn)象磁現(xiàn)象自然界中存在正電荷和負電荷磁體上存在S極和N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2．磁場(1)磁相互作用：磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間，都存在著相互作用，統(tǒng)稱為磁相互作用．(2)磁場：磁相互作用是通過一種媒介——磁場發(fā)生的，磁場是客觀存在的物質(zhì)，磁體和電流周圍都存在磁場，磁場對置于其中的其他磁體或電流施加作用力．知識點二磁感線1．定義：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一點的磁場方向一致，這樣的曲線叫作磁感線．2．特點(1)磁感線的疏密程度表示磁場的強弱．(2)磁感線上某點的切線方向表示該點磁感應強度的方向．在磁體外部從N極到S極，磁體內(nèi)部從S極到N極，是閉合(選填“閉合”或“開放”)曲線．磁感線是假想的曲線，實際并不存在，沒有磁感線的地方，并不表示就沒有磁場．知識點三安培分子電流假說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，分子電流使每個物質(zhì)分子都成為一個微小的磁體．2．安培的假設能很好地解釋磁化和去磁．3．磁現(xiàn)象的本質(zhì)：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是電荷的運動產(chǎn)生的．知識點四地磁場1．概念：地球由于本身具有磁性而在其周圍形成的磁場叫作地磁場．2．方向：地球磁體的N極位于地理南極附近，地球磁體的S極位于地理北極附近．思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)在地球赤道上，小磁針的N極指向地磁南極． (√)(2)磁感線是為描述磁場而虛擬的，實際不存在． (√)(3)磁感線不同于電場線，磁感線可以相交． (×)(4)靜止的電荷周圍既存在電場，又存在磁場． (×)(5)地球的磁場與條形磁體的磁場相似，并且地理位置的南北極即為地球磁場的南北極． (×)(6)磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，磁場和電場一樣，也是一種客觀存在的特殊物質(zhì)． (√)如圖所示，螺線管內(nèi)部小磁針靜止時N極指向右方，螺線管內(nèi)部磁場沿什么方向？螺線管c、d端，哪端為N極？小磁針放在螺線管上方e處，靜止時N極指向什么方向？電源的a、b端，哪端為正極？提示：由c指向d；d端為N極；向左；a端．考點1對磁場的理解1．磁場的性質(zhì)(1)客觀存在性：與電場一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見而又客觀存在的特殊物質(zhì)．存在于磁體、通電導線、運動電荷、變化電場、地球的周圍．(2)方向性：人們規(guī)定，磁場中任一點小磁針北極(N極)的受力方向(或小磁針靜止時N極的指向)為該處的磁場方向．2．常見磁體周圍的磁場磁體條形磁鐵蹄形磁鐵同名磁極間異名磁極間分布圖特點(1)關于條形磁鐵對稱(2)磁鐵內(nèi)部近似勻強磁場(3)中垂線上各點磁感線方向與磁鐵平行(1)關于磁鐵中軸線對稱，方向相反(2)中軸線上各點磁感線方向均垂直于中軸線(1)關于兩磁極的連線及連線的中垂線均對稱(2)兩磁極連線上磁感線的方向沿連線，中點最弱(3)兩磁極連線的中垂線上磁場方向沿中垂線(1)關于兩磁極的連線及連線的中垂線均對稱(2)中垂線上各點磁感線方向相同(3)在連線上中點的磁場最弱【典例1】下列選項中繪出了磁鐵的磁感線及其旁邊小磁針靜止時所指的方向(小磁針黑色端表示N極)，其中正確的是()ABCD思路點撥：(1)磁感線的切線方向為磁場方向．(2)小磁針靜止時N極指向為磁場方向．A[小磁針靜止時N極所指的方向與磁場方向相同，故選項A正確，D錯誤；磁體外部磁感線方向應從N極指向S極，故選項B、C錯誤．]磁感線與電場線的比較兩種線磁感線電場線不同點閉合曲線不閉合，起始于正電荷或無限遠，終止于無限遠或負電荷相似點引入目的為形象描述場而引入的假想曲線，實際并不存在疏密表示場的強弱切線方向表示場的方向是否相交不相交[跟進訓練]1．英國物理學家法拉第提出了“電場”和“磁場”的概念，并引入了電場線和磁感線來描述電場和磁場，為經(jīng)典電磁學理論的建立奠定了基礎．下列相關說法正確的是()A．電場和磁場看不見摸不著，但都是客觀存在的物質(zhì)B．電場和磁場都不是客觀存在的物質(zhì)C．電場線和磁感線都可以相交或相切D．電場線和磁感線都是閉合的曲線[答案]A考點2電流周圍的磁場三種常見的電流的磁感線分布特點項目安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導線上任意點為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強，磁感線越向外越稀疏，磁場越弱通電螺線管內(nèi)部為勻強磁場且比外部強，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極【典例2】如圖所示，a、b是直線電流的磁場，c、d是環(huán)形電流的磁場，e、f是通電螺線管的磁場，試在各圖中補畫出電流方向或磁感線方向．思路點撥：(1)“×”表示方向垂直紙面向里，“·”表示方向垂直紙面向外．(2)正確使用安培定則．[解析]根據(jù)安培定則，可以確定a中電流方向垂直紙面向里，b中電流方向從下向上，c中電流方向沿逆時針，d中磁感線方向向下，e中螺線管內(nèi)部磁感線方向向左，外部磁感線方向向右，f中磁感線方向向右．[答案]如圖所示電流磁場的三點說明(1)應用安培定則判定電流周圍磁場的方向時，直線電流判定的是導線之外磁場的方向，環(huán)形電流和通電螺線管判定的是線圈軸線上磁場的方向．(2)當小磁針處于磁體產(chǎn)生的磁場中，或環(huán)形電流、通電螺線管外部時，可根據(jù)同名磁極相斥，異名磁極相吸來判斷小磁針的受力方向．(3)當小磁針處于直線電流的磁場中或處于環(huán)形電流、通電螺線管內(nèi)部時，應該根據(jù)小磁針N極所指方向與通過該點的磁感線的切線方向相同，來判斷小磁針的受力方向．[跟進訓練]2．如圖所示，分別給出了磁場中某處小磁針靜止時N極的指向或磁感線方向．請畫出對應的磁感線(標上方向)或電流方向．[答案]用安培定則來判斷，分別如下列各圖所示．回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．寫出磁感線的特點．提示：切線方向表示該點的磁場方向、疏密程度表示磁場強弱的閉合曲線．2．試寫出直線電流的磁場．提示：用右手握住通電直導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致，四指彎曲方向就是直線電流周圍磁感線的環(huán)繞方向．3．磁現(xiàn)象的電本質(zhì)是什么？提示：磁鐵的磁場、電流的磁場都是由電荷的運動產(chǎn)生的．課時分層作業(yè)(十七)磁現(xiàn)象與磁場1．北宋《武經(jīng)總要》記載，讓鐵魚的頭尾指向南北，先把鐵魚燒紅，再將鐵魚放入水中冷卻，依靠地磁場獲得磁性，后讓其在水中漂浮，制成指南魚(魚頭指南)．下列判斷正確的是()A．指南魚的魚頭應標注“S”B．指南魚周圍存在磁感線C．指南魚不能吸引小鐵針D．指南魚的魚頭磁性最弱[答案]A2．在地球的高緯度地區(qū)上空由于大氣稀薄容易出現(xiàn)美麗的“極光”，極光本質(zhì)上是由太陽發(fā)射的高速帶電粒子流受地磁場的影響，進入地球兩極附近時，撞擊并激發(fā)高空中的空氣分子和原子引起的．關于地磁場，下列說法正確的是()A．在廣東省中山市，自由懸掛的小磁針N極會指向南方B．在地球內(nèi)部，磁場方向大致由地理北極指向地理南極C．地球內(nèi)部不存在磁場D．地球附近磁感線非常密集，導致部分磁感線可能相交[答案]B3．將A、B兩個磁環(huán)先后套在光滑的木支架上，并使兩個磁環(huán)相對的磁極極性相同，此時可以看到上方的磁環(huán)A“懸浮”在空中，如圖所示．設兩個磁環(huán)受到的重力相等且都為G，則磁環(huán)B對木支架底座的壓力F與重力G的大小關系是()A．F<G B．F＝GC．G<F<2G D．F＝2GD[A、B相對的磁極極性相同，相互作用力是斥力．A“懸浮”在空中，說明A受力平衡，因此A受到的重力和B對A的斥力大小相等，根據(jù)相互作用的兩個力大小相等，可知B受到A的斥力大小等于G．這樣，B受到重力、A對B向下的斥力和一個向上的力即底座對B向上的支持力F支，B保持靜止，所以F支＝2G，故B對底座的壓力F也為2G，選項D正確．(也可將A、B看作整體，得出F支＝2G)]4．冰箱門軟磁條的外部磁感線正面圖如圖所示，以下說法正確的是()A．磁感線越密的地方磁場越弱B．軟磁條a位置應為N極C．磁感線與電場線一樣真實存在于空間之中D．軟磁條內(nèi)部a、b之間的磁感線方向應由a指向bD[根據(jù)磁感線的特點可知，磁感線越密的地方磁場越強，A錯誤；磁感線在磁體外部從N極指向S極，在磁體內(nèi)部從S極指向N極，由題圖可知，軟磁條外部磁感線從b指向a，則軟磁條a位置為S極，b位置為N極，磁感線是閉合曲線，在軟磁條內(nèi)部磁感線從a指向b，故B錯誤，D正確；磁感線和電場線是為了描述磁場和電場而假想的曲線，實際是不存在的，C錯誤．]5．關于電場和磁場，下列說法錯誤的是()A．電場和磁場都是客觀存在的物質(zhì)B．電場線和磁感線都是閉合的曲線C．電場線越密的地方電場越強D．磁感線越密的地方磁場越強B[電場和磁場都是客觀存在的物質(zhì)，選項A正確，不符合題意；磁感線是閉合的曲線，電場線不一定是閉合的，選項B錯誤，符合題意；電場線越密的地方電場越強，磁感線越密的地方磁場越強，選項C、D正確，不符合題意．]6．如圖所示，當開關S閉合后，小磁針處在通電電流的磁場中的位置正確的是()ABCDD[依據(jù)安培定則，判斷出電流的磁場方向；再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向，判知D正確．]7．(多選)如圖所示，直導線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠，其磁場互不影響，當開關S閉合后，小磁針北極N(黑色一端)指示的磁場方向正確的是()A．a(chǎn) B．b C．c D．dBD[為了便于判斷標出的小磁針N極的指向是否正確，先根據(jù)安培定則畫出有關磁場中經(jīng)過小磁針的磁感線及其方向，如圖所示．根據(jù)安培定則，對于通電直導線AB，磁感線是以導線AB上各點為圓心的同心圓，且都在跟導線垂直的平面上，其方向是逆時針(俯視)，顯然小磁針a標示錯誤；通電螺線管C內(nèi)部的磁感線是由左向右，外部的磁感線是由右向左，故b標示正確，c標示錯誤；對電磁鐵D(與蹄形磁鐵相似)，由安培定則可知，電磁鐵的左端為N極，右端為S極，可見小磁針d標示正確，因此正確選項為B、D．]8．幾種常見的磁場(1)直線電流的磁場安培定則：如圖甲所示，__________握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，__________所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向．直線電流周圍的磁