第三章磁場
一、磁現象和磁場
【要點導學】
1、本節學習有關磁場的基本知識，通過回顧磁學的發展歷史和初中學過的磁學知識，應該掌握磁場的基本概念、磁感線及其物理意義、知道磁鐵、電流和地球磁場的磁感線分布情況，並會用安培定則判定磁場方向．
2、基本磁學概念：
①磁性的性質。
②磁極③磁場：：磁體周圍空間存在________，它的基本性質是對放在其中的磁體或電流有_____的作用，一切磁相互作用都是一種非直接接觸的相互作用，必須通過______來實現。
3、描述磁場分布的常用工具——磁感線
描述電場用電場線，描述流體用流線，描述磁場用磁感線。磁感線是指在磁場中引入的一系列曲線，其上每一點的______方向表示該點的磁場方向，也是小磁針靜止時____的指向．磁感線在磁鐵外部由____極到_____極，在磁鐵內部由____極到_____極，構成一閉合的曲線。磁感線越密處磁場越____，磁感線越疏處磁場越____.
4、確定電流產生磁場的方向——安培定則
安培定則又稱為右手螺旋定則，是確定電流磁場的基本法則，不僅適用於通電直導線，同時也適用於通電圓環和通電螺線管．對於通電直導線的磁場，使用時大拇指指向表示_____方向，彎曲的四指方向表示_____的方向；對於通電圓環或通電螺線管，彎曲的四指方向表示______方向，大拇指的指向表示螺線管內部的________方向
5、幾種常見的磁場的磁感線分布圖
①直線電流的磁場
如圖3-1-1所示為直線電流的磁感線分布圖，右手握住直導線，伸直的大拇指方向與一致，彎曲的四指方向就是通電直導線在周圍空間產生的的方向．
通電直導線在周圍產生的磁場是不均勻分布的，垂直於直導線方向，離直導線越遠，磁場反之越強．
②環形電流的磁場
如圖3-1-2所示，右手彎曲的四指方向與方向一致，伸直的大拇指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向，大拇指指向磁的位置．
螺線管是由多個環形串聯而成，所以通電螺線管與環形電流的磁場的確定的方法是相同的．
③運動電荷的磁場
電流是由電荷的定向移動形成的，電流的磁場實質是運動電荷產生的．氫原子核外的電子由於受到庫侖力的作用，繞氫原子核做勻速圓周運動，產生的電流相當於乙個環形電流，由於在乙個週期內電子通過環上任意乙個截面一次，根據電流強度的定義，電流強度大小為[圓周運動週期滿足]，判斷該環形電流的磁場方向時，必須注意，彎曲的四指必須與負電荷運動的方向相反，即指向正電荷運動的方向。
④地球磁場
地磁場的磁感線的分布與條形磁鐵、通電螺線管的磁場相似．如圖3-1-3所示，與地理南極對應的是地磁北極，與地理北極對應的是地磁南極（不計磁偏角時）。
⑤一對條形磁鐵組成的磁場分布（如圖3-1-4）
⑥勻強磁場
如果某個區域裡磁感應強度大小_______，且______相同，這個區域裡的磁場叫做勻強磁場,勻強磁場的磁感線是一組平行且________的直線．勻強磁場是一種理想化的模型，大的異名磁極之間的磁場、通電螺旋管內部（扣除邊緣區域）
的磁場可以近似看作勻強磁場處理，如圖3-1-5所示
6、關於磁偏角
指南針並不指向地球的正南和正北．公元11世紀，我國科學家通過長期的觀察發現，指南針的指向並不是地球的正南和正北，而是略微偏離一點．也就是說地的兩極和地磁的兩極並不重合，這個偏差，在現代科學技術中可以用磁偏角來描述．
如圖3-1-6所示，地理南北極與地磁南北極並不重合，地磁的北極（n極）在南半球南緯和東經的地方，地磁的南極（s極）在北半球北緯和西經的地方．
通過磁針靜止位置所作的豎直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夾的角度叫做磁偏角．實際測量的結果指出，地球各處的磁偏角不同．
【範例精析】
例1、 做奧斯特實驗時，把小磁針放在水平的通電直導線的下方，通電後發現小磁針不動，用手撥動一下小磁針，小磁針轉動180o後靜止不動，由此可知通電直導線放置情況是 【 】
a．東西向 b．南北向 c．正西南 d．正西北
解析：由於地球磁場的作用，小磁針靜止時n極指向地球的北極，如果通電導線是南北方向放置的，則不論電流方向指向南還是指向北，小磁針靜止時將偏離南北方向而指向東西方向，即磁針轉動的角度接近900。如果通電導線是東西方向放置，通以由東向西的電流，則小磁針北極靜止時仍然指向地理的北極；如果通以由西向東的電流，則小磁針靜止時北極指向地理的南極。
所以本題中的通電導線應東西方向放置，答案a是正確的。
拓展：磁針的偏轉是由於受到磁場的作用，做奧斯特實驗時的磁針既受到地球磁場的作用，又受到通電直導線的磁場力的作用，如果導線東西方向放置（電流也是在東西方向上），則有可能出小磁針不發生新的偏轉，從而誤認為電流不能產生磁場，為了有效地演示電流產生的磁場使小磁針偏轉的效果，演示奧斯特實驗時，要求導線南北方向放置。
例2、如圖3-1-7所示，在全自動洗衣機中，排水閥由程式控制器控制其動作的．當洗衣機進行排水和脫水工序時電磁鐵的線圈通電，使電磁鐵的鐵心2動作，牽引排水閥的活塞，排除汙水．牽引電磁鐵結構如圖所示．以下正確的是
(a)若a,b初輸入交變電流，鐵心2不能吸入線圈中
(b)若a,b初輸入交變電流，鐵心2能吸入線圈中
(c)若某時刻輸入控制電流時，a為正，b為負,則鐵心2的b為s極
(d)若某時刻輸入控制電流時，a為正，b為負,則鐵心2的b為n極
解析：只要電磁鐵通電就具有磁性，就可能吸合鐵心，因此答案b是正確的；根據初中學過的右手螺旋定則可知，若輸入控制電流時，a為正，b為負,則鐵心2的右端b為n極，答案d是正確的。
拓展：電磁鐵是磁性的一種應用，常用的電磁鐵大多做成形，目的是讓它兩個磁極可以同時吸引物體．巨大的電磁鐵裡可以通以強大的電流，從而產生強大的磁場，充當電磁起重機的提手，吸引起很重的鐵塊．
例3、已知電流磁場的磁感應線方向或n、s極方向，請在圖3-1-8上標出電流方向。
解析： 根據安培定則，各圖中的電流方向如圖3-1-9所示。
拓展： 應用安培定則時，對於通電直導線的磁場，大母指指向表示電流的方向，彎曲的四指方向表示磁感線的環繞方向；對於通電圓環或通電螺線管，彎曲的四指方向表示電流方向，大拇指的指向表示螺線管內部的磁感線方向．
例4、 如圖3-1-10所示的電路中，當開關s斷開時，螺線管中的小磁針的n極指向如圖所示，當開關s閉合後，試確定小磁針的n 極指向。
解析： 由於小磁針放在通電螺線管的內部，就涉及螺線管的內部磁場方向問題．根據安培定則，螺線管的內部磁感線方向是向左的，所以小磁針靜止時，北極應指向左端．
拓展：部分同學用安培定則確定了通電螺線管左端為北極後，就肯定地回答小磁針靜止時，北極應指向右端，這是沒有區分內磁場和外磁場的結果，是受了習慣思維的影響．由於磁感線是閉合的，在內部磁場中，磁感線由南極經過內部空間回到北極．
例5、電視機顯象管的偏轉線圈示意圖3-1-11，此時電流方向如圖所示。試畫出線圈中心的磁場方向。
答案：豎直向下
【能力訓練】
1．首先發現電流產生磁場的科學家是【 】
（a）牛頓 （b）阿基公尺德 （c）奧斯特 （d）伏特
2．如圖3-1-12所示, 一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過磁針的上方時, 磁針的s極向紙內偏轉, 這一帶電粒子束可能是【 】
(a) 向右飛行的正離子束
(b) 向左飛行的正離子束
(c) 向右飛行的負離子束
(d) 向左飛行的負離子束
3．關於磁感線的概念和性質，以下說法中正確的是【 】
(a)磁感線上各點的切線方向就是小磁針靜止時北極的指向
(b)磁場中任意兩條磁感線有可能相交
(c)鐵屑在磁場中的分布所形成的曲線就是實際存在的磁感線
(d)磁感線總是從磁體的n極發出終止於磁體的s極
4．在圖3-1-11中，已知下列各圖中的電流方向，請畫出相應的磁力線。
5．不接觸的磁體間的相互作用力，是通過而發生的，發現電流磁效應的實驗是由物理學家完成的。
6．如圖3-1-12所示，可以自由轉動的小磁針靜止不動時，靠近螺線管的是小磁針的____極。若將小磁針放到螺線管內部，小磁針指向與圖示位置時的指向相____（填「同」或「反」）。
7．如圖3-1-13所示通電螺線管，試標出它的n、s極.並在a(螺線管內部一點)，b，c，d四點上各畫一小磁針，標出當它們平衡時，n極的指向。
8．如圖3-1-14所示，乙個電子做逆時針方向的圓周運動。請標出圓心處產生的磁場方向及小磁針南極的轉動方向。
【素質提高】
9．地球是乙個大磁體：
（1）試在圖3-1-15畫出地球磁場的磁感線大致分布圖，不考慮磁偏角（即認為磁軸和地軸重合）
（2）19世紀20年代，以塞貝克（數學家）為代表的科學家已認識到：溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉造成了太陽照射後正面與背面的溫度差，從而提出如下假設：地球磁場是由地球的環形電流引起的，則該假設中的電流方向是（注：
磁子午線是地球磁場n極與s極在地球表面的連線）【 】
（a）由西向東垂直磁午線
（b）由東向西垂直磁子午線
（c）由南向北沿磁子午線
（d）由赤道向兩極沿磁子午線方向
10．很多礦藏資源都是共生的，也就是說好幾種礦物質混合的一起，它們具有不同的磁性。利用這個特點，人們開發了磁選機，將混在一起的不同磁性的礦物質分開，實現了磁性選礦，如圖3-1-16為磁選機圖，試簡述其工作原理。
參***
一、 磁現象和磁場
1、c 2、bc 3、a 4、略 5、磁場，奧斯特 6、n、同 7、略8、略9、（1）略（2）b 10、不同成分礦物質的不同磁性以及磁性強弱的差別，用磁鐵吸引這些物質，那麼它們所受到的吸引力就有所區別，就可以將他們分開來。
3 1磁現象和磁場教學案人教版新課標
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河南招教考試 高中物理說課稿《電和磁》
一 教材分析 1 教材的地位與作用 本節教材是在學生學習了簡單的磁現象和電現象的基礎上初步揭示電和磁之間的聯絡的，可使學生了解直線電流和通電螺線管周圍存在磁場及它們周圍磁場的狀態和性質，使學生初步認識磁現象的本質，不但為學習電動機和發電機打下基礎，還為以後學習電學等知識培養可持續發展能力。2 教學內...