PAGE8-磁場磁感線【學習目標】1．知道丹麥物理學家奧斯特通過試驗發覺了電與磁的聯系。2．知道磁場的概念，知道一切磁作用力都是通過磁場發生的。3．知道磁感線的定義和特點，了解幾種常見的磁場的磁感線分布。4．學會用安培定則推斷電流的磁感線方向。【思維脈絡】課前預習反饋教材梳理·落實新知學問點1電和磁的聯系1．磁極：自然界中的磁體總是存在著兩個__磁極__。2．磁極間的相互作用：同名磁極相互__排斥__，異名磁極相互__吸引__。3．電流的磁效應：1820年丹麥物理學家奧斯特通過通電導線使小磁針__偏轉__的試驗發覺了電流的__磁效應__，揭示了電與磁的聯系。學問點2磁場1．磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，以及通電導體與通電導體之間的相互作用都是通過__磁場__發生的。2．基本性質：磁場對磁極或__通電導體__有力的作用。3．通電導線間的相互作用力特點：同向通電導線相互__吸引__，異向通電導線相互__排斥__。4．磁場盡管看不見、摸不著，但它與__電場__類似，都是不依靠于我們的感覺而客觀存在的物質。學問點3磁感線1．磁場方向規定：物理學中把小磁針靜止時N極所指的方向規定為該點磁場的方向。2．定義：用來形象地描述磁場的一些曲線，使曲線上每一點的__切線__方向都跟該點磁場的方向__一樣__。3．特點(1)磁感線是閉合曲線。(2)磁感線的疏密程度表示磁場__強弱__，磁場強的地方磁感線__較密__，磁場弱的地方磁感線__較疏__。學問點4安培定則1．通電直導線四周磁場用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟__電流__的方向一樣，__彎曲的四指__所指的方向就是磁感線的環繞方向。(如圖所示)2．環形電流產生的磁場讓右手彎曲的四指和__環形電流__的方向一樣，伸直的大拇指所指的方向就是__環形導線中心軸線上__的磁感線的方向。(如圖所示)3．通電螺線管產生的磁場用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟__電流__的方向一樣，大拇指所指的方向就是__螺線管內部磁感線__的方向。(如圖所示)預習自測『判一判』(1)磁場看不見，摸不著，因此磁場是人們假想的，實際并不存在。(×)(2)磁體與磁體之間的作用是通過磁場發生的，通電導線與通電導線之間的作用是通過電場發生的。(×)(3)奧斯特試驗說明白電流可以產生磁場。(√)(4)單獨一個帶電體可以只帶正電荷，同樣單獨一個磁體可以只有N極。(×)(5)用鐵屑可以演示磁體四周磁感線的分布，所以磁感線是客觀存在的。(×)(6)磁感線所指的方向就是磁場的磁感應強度方向。(×)(7)通電直導線四周磁場的磁感線是閉合的圓環。(√)(8)通電螺線管四周的磁場類似于條形磁體四周的磁場。(√)『選一選』下列關于小磁針在磁場中靜止時的指向，正確的是(C)解析：依據在磁體外部同名磁極相互排斥可知選項A錯；應用安培定則可知環形電流中心線上的磁場方向由右向左，小磁針N極受到的磁場力向左，選項B錯；依據安培定則可知通電螺線管內部磁場向右，內部小磁針N極受到的磁場力向右，選項C對；依據安培定則可知通電直導線右邊磁場向里，小磁針N極應向里，選項D錯。『想一想』下圖是醫生用來取出病人吞下的金屬物品的儀器。當儀器頂部接觸金屬物品時，醫生將手控環內推，再拉出整條塑料管。(1)你能說出這種儀器的原理嗎？(2)假如小孩不慎吞下的是易拉罐拉環或一個回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來？(3)假如把活動永磁體換成電磁鐵，你認為是不是更好用呢？解析：(1)當儀器頂部接觸金屬物品時，將手控環內推，其上的活動永磁鐵使固鐵磁化，磁化后吸引鐵磁性金屬物品，然后拉出整條塑料管，即可把這種金屬物品取出。(2)由于磁鐵只能吸引鐵磁性物體，而易拉罐環是鋁合金材料的，不是鐵磁性物質，因此不能取出；而回形針是鐵磁性物體，可以用此儀器取出。(3)電磁鐵的磁性強弱可以隨電流的改變而改變，假如是誤吞了比較重的金屬，可通過調整電流大小使磁性增加，把它取出來。故運用電磁鐵應更好用一些。課內互動探究細研深究·破疑解難探究對磁場的理解┃┃情境導入__■如圖所示，磁體間、通電導線和磁體間都可以在不接觸的狀況下發生作用。(1)甲圖中兩磁鐵作用時，懸掛的磁鐵兩種狀況下轉動的方向不同，這說明白磁極間的作用有何特點？(2)乙圖中當給導線通電時，與導線平行放置的小磁針發生轉動，表明電流和磁場存在什么關系？提示：(1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。(2)電流四周產生磁場。┃┃要點提煉__■1．磁場的性質基本性質對放入其中的磁體或電流產生磁力作用客觀性質磁場雖然不是由分子、原子組成，但是它和常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質特殊性質磁場和常見的由分子、原子組成的物質不同，不是以微粒形式存在，而是以一種場的形式存在磁場的方向性磁場是具有方向的。所謂磁場的方向就是小磁針在磁場中其北極受力的方向，即小磁針靜止時其北極所指的方向。2.電流的磁效應(1)電現象與磁現象的聯系：①磁體總存在著兩個磁極，自然界中存在兩種電荷。②同種電荷相互排斥，同名磁極相互排斥；異種電荷相互吸引，異名磁極相互吸引。(2)奧斯特的試驗：①試驗裝置如圖所示。②試驗現象：當給導線通電時，與導線平行放置的小磁針發生轉動。③留意事項：為了解除地磁場的影響，使試驗現象明顯，導線應沿南北方向水平放置在小磁針的正上方。④試驗結論：電流具有磁效應，即電流可以產生磁場。⑤試驗意義：電流磁效應的發覺，首次揭示了電與磁之間的聯系，揭開了人類對電磁現象探討的新紀元。特殊提示自然界有兩種基本的物質形態：實物和場。(1)實物即詳細的、有形的物質形態，由物質粒子組成。(2)場是物質的另一種存在形態，和實物一樣也是一種客觀存在物，具有質量、能量、動量等物質的基本屬性。┃┃典例剖析__■典例1下列關于磁場的說法正確的是(B)A．磁體四周的磁場看不見、摸不著，所以磁場不是客觀存在的B．將小磁針放在磁體旁邊，小磁針會發生偏轉是因為受到磁場力的作用C．把磁體放在真空中，磁場就消逝了D．當磁體四周撒上細鐵屑時才能形成磁場，不撒細鐵屑磁場就消逝思路引導：理解磁場的物質性時應與電場類比，磁場與電場一樣，都是場物質，磁場看不見、摸不著，但不會因主觀意志而存在或消逝。解析：磁場是磁體、電流或運動電荷四周存在的一種特殊物質。說它“特殊”，是因為它和我們常見的以分子、原子、離子組成的物質不同，它不是以微粒形式存在，而是以一種“場”的形式存在；說它是“物質”，是因為它和我們常見的一些實物一樣，能對放在其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用。因此我們說磁場和我們常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質。雖然它看不見、摸不著，但可以通過它的基本性質反映出來。故選項B正確。┃┃對點訓練__■1．下列關于磁場的說法中正確的是(A)A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質B．磁場是為了說明磁極間的相互作用而人為引入的C．磁極與磁極間是干脆發生作用的D．磁場只有在磁極與磁極、磁極與電流發生作用時才產生解析：磁場是客觀存在于磁極或電流四周的一種物質，所以B、D選項錯誤；磁極之間、磁極與電流之間、電流與電流之間、運動電荷之間的作用都是通過磁場發生的，不是干脆發生的，故C選項錯誤。探究磁感線的特點及安培定則的應用┃┃情境導入__■圖甲表示條形磁鐵的磁感線的分布狀況，圖乙表示通電螺線管的磁感線的分布狀況，視察兩幅圖，請思索：從圖中可以看出，通電螺線管的磁感線是閉合的，而條形磁鐵的磁感線不閉合，這種推斷對嗎？提示：不對，不管是磁鐵的磁場，還是電流的磁場，磁感線都是閉合的。┃┃要點提煉__■1．磁感線的特點(1)為形象描述磁場而引入的假想曲線，實際并不存在。(2)磁感線的疏密表示磁場的強弱。磁感線在某點的切線方向表示磁場的方向。(3)磁感線的方向在磁體外部從N極指向S極，磁體內部從S極指向N極。即磁感線是閉合的曲線，它不相交，不相切，也不中斷。2．常見永磁體的磁場(如圖)3．三種常見的電流的磁場安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導線上隨意點為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環形電流內部磁場比環外強，外部磁感線越向外越稀疏通電螺線管內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4.磁感線與電場線的比較兩種線比較內容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，終止于負電荷或無限遠相似點引入目的為形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密場的強弱切線方向場的方向是否相交不能相交(電場中無電荷空間不相交)特殊提示(1)在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在。(2)若多個磁體或電流的磁場在空間某區域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場的磁感線分布狀況，不能認為該區域有多條磁感線相交。┃┃典例剖析__■典例2(多選)關于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是(AB)A．磁極與磁極之間、磁極與電流之間都可以通過磁場發生相互作用B．磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，其上每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一樣C．磁感線總是從磁鐵的N極動身，到S極終止D．磁感線可以用細鐵屑來顯示，因而是真實存在的思路引導：用磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，它是一種志向化模型，并不是真實存在的。由于磁體的N極和S極是密不行分的，所以磁感線總是閉合的曲線。解析：磁場是一種特殊物質，磁極、電流間發生的作用都是通過磁場發生的，選項A正確；磁感線是為了形象地描述磁場而假想的線，不是真實存在的，選項D錯誤；磁感線的切線方向表示磁場的方向，磁感線的疏密表示磁場的強弱，選項B正確；磁感線是閉合曲線，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極，選項C錯誤。┃┃對點訓練__■2．在下圖中，分別給出了導線中的電流方向或磁場中某處小磁針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。解析：用安培定則來推斷，分別如下圖所示。核心素養提升以題說法·啟智培優安培定則的應用技巧(1)分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場的方向時，拇指指“緣由”——電流方向；四指指“結果”——磁感線繞向。在判定環形電流的磁場方向時，四指指“緣由”——電流繞向；拇指指“結果”——環內沿中心軸線的磁感線方向，即指N極。(2)優先采納整體法：一個隨意形態的電流(如三角形、矩形等)的磁場，從整體效果上可等效為環形電流的磁場，再依據安培定則確定磁場的方向，即磁感線的方向。(3)若探討磁體與環形電流、通電螺線管的相互作用力，可依據安培定則將環形電流或通