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高中物理 2.1 2.2指南针与远洋航海,电流的磁场课件 新人教版选修1-1_图文

第二章

磁场

最早的磁性指向器——它由青铀盘和磁石琢磨的勺组 成,磁勺头为磁性的北极,尾为南极。磁勺放置在地盘 中心,受地磁作用,勺尾指向南方。

2.1

指南针和远洋航海

一、早期对磁的研究和使用
1、郑和下西洋:
我国是最早在航海上使用指南针的国家,导航时兼 用罗盘和观星 ,二者相互补充,相互修正。 用罗盘指引航向,探索航道,将船只航向的变动与 指南针指向的变动的关系总结出来,画出的航线在古代 称为针路或针径。 1405—1433年间,郑和先后7次下西洋。他率领当 时世界上最强大的船队,先后到达了亚洲、非洲的三十 几个国家。是世界航海史上伟大的壮举 郑和下西洋,不但是中国海上探险事业的巨大成就,也是世界 地理发现史上的光辉纪录。

2、欧洲人的远洋探险:
在宋、元两代,我国发明的指南针传到了欧洲和 亚洲的许多国家,使得近代欧洲的远洋探险成为可 能。 意大利航海家哥伦布(约1451—1506 )进行了远 洋探险,在这次航行中,观察到了磁偏角。 葡萄牙航海家麦哲伦(约1480—1521 )也进行了 远洋探险,用了三年时间完成了举世闻名的环球航 行。 所有这些远洋航行的成功,离不开磁学知识的最 初应用——指南针。

二、磁场
1、磁场:磁体周围存在磁场。

2、磁场的基本性质:对磁体有力的作用,同名磁极相 斥 ,异名磁极相吸 。
3、磁场的方向:规定静止小磁针 北极受力的方向,也即小磁针静止 时北极所指的方向,就是那一点的 磁场方向.

4、磁感线: (1)定义:在磁场中画出一些有方向的曲线,在这些 曲线上,每一点的切线方向,都跟该点的磁场方向相 同。这样的曲线叫磁感线。磁感线的疏密表示磁场强弱。 (2)目的:为形象地描述磁场而人为引入的假想曲线

(3)特点: a.磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向; b.磁感线的疏密可以反映磁场的强弱; c. 磁感线是封闭曲线; d. 任何两条磁感线都不相交。

(4)模拟磁感线:实验中常用铁屑在磁场中被磁化的 性质,来模拟磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图

(4)模拟磁感线:实验中常用铁屑在磁场中被磁化的 性质,来模拟磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图

(5)条形磁体和蹄形磁体的磁感线:

磁感线方向:外部从N极到S极;内部从S极到N极。

磁场的方向:规定静止小磁针北极受力 的方向(或小磁针静止时北极所指的方向)

电场的方向:规定正电荷所受电场力的方向

磁感线与电场线的联系与区别 磁感线: (1)为形象描述磁场而假 想的曲线,实际不存在 (2)疏密表示强弱,切线 方向表示磁场方向 电场线: (1)为形象描述电场而 假想的曲线,实际不存在 (2)疏密表示强弱,切 线方向表示电场方向

(3)磁铁外部从N极到S极, (3)始于正电荷,终止 于负电荷的非闭合曲线 内部从S极到N极,形成

闭合曲线
(4)不相交

(4)不相交

三、地磁场:

1、定义:地球是个磁体,具有磁场,叫地磁场。 地磁场的分布大致上就像一个条形磁体 2、磁偏角: (1)地球的地理南北极与地磁场的南北相反 (2)地球的地理两极与地磁场的两极并不重合,磁针并 非准确地指南或指北,有个夹角,叫地磁偏角,简称磁偏角 3、地磁场的磁感线分布图:见上图 4、说明:宇宙中的许多天体都具有磁场。月球也有磁场。 但月球不象地球那样有一个全球性的磁场。火星也没有 全球性的磁场,所以火星上指南针不起作用。

地磁场的分布大致 上就像一个条形磁体。 地球的地理南北极与地 磁场的南北相反地球的 地理两极与地磁场的两 极并不重合,磁针并非 准确地指南或指北 各地磁感线近似平行 地面

小结

一、磁场 1、磁场:磁体周围存在磁场。类似电场。 2、磁场的基本性质:对磁体有力的作用.名磁极相斥 , 异名磁极相吸 。 3、作用过程:通过磁场实现。 4、磁场的方向:规定小磁针北极受力的方向,也即小 磁针静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向. 二、磁感线: 1、作用:形象地描述磁场。切线方向表示磁场方向; 疏密表示磁场强弱。 2、磁感线方向: 外部从N极到S极,内部从S极到N极 3、特点:不相交、不中断的闭合曲线

小结
4、 模拟磁感线:实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性 质,来模拟磁感线的形状。 5、条形磁体和蹄形磁体的磁感线形状。 注意:内部:从S极到N极 6、磁感线与电场线的联系与区别 三、地磁场 1、 地磁场的分布大致上就像一个条形磁体。 南北极相反.各地磁感线近似平行地面 2、磁偏角:地理两极与地磁场的两极并不重合,有个 夹角,叫地磁偏角。 3、说明:许多天体都具有磁场.月球也有磁场.火星 没有全球性的磁场,所以火星上指南针不起作用。

1.地理的 南北极 是地磁的北南极。指南针并不指 向地球的正南正北,其间有一个交角叫 磁偏角 。 在地球两极附近,地磁场的磁感应强度约为 5×10-5T,而永久磁铁两极附近的磁感应强度约 为0.5T.地磁场是非常弱的。
2.关于磁感线的下列说法中,正确的是( B ) ? A.磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲线 ? B.磁感线上任一点的切线方向,都跟该点磁场 的方向相同 ? C.磁铁的磁感线从磁铁的北极出发,终止于磁 铁的南极 ? D.磁感线有可能出现相交的情况

3.下列情况可以肯定钢针没有磁性的是( D )
A.将钢针的一端接近磁体的北极,两者相互吸引, 再将钢针的另一端接近磁体的南极,则两者相互 排斥 B.将钢针的一端接近磁体的北极,两者相互吸引, 再将钢针的另一端接近磁体的北极,则两者相互 排斥 C. 将钢针的一端接近磁体的北极,两者相互排斥, 再将钢针的另一端接近磁体的北极,则两者相互 吸引, D.将钢针的一端接近磁体的北极,两者相互吸引, 再将钢针的另一端接近磁体的北极 ,则两者相互吸 引

? 4、下列说法正确的是( AB) ? A.磁极间的相互作用是通过磁场发生的 ? B.磁场和电场一样也是客观存在的的物 质 ? C.磁感线是实际存在的线,可由实验得 到 ? D.磁感线类似于电场线,它总是从磁体 的N极出发终止于S

2.2

电流的磁场

一、电流的磁效应
1、前言:电现象和磁现象之间存在着许多相似性.例如,自然界 中只有正负两种电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.类 似地,自然界中只有南北两种磁极,同种磁极相互排斥,异种磁极 相互吸引.电现象和磁现象之间是否具有某种联系?

2、电流产生磁场 (1)奥斯特实验:如图

(2)现象:当导线有电流时, 小磁针会发生转动。
(3)电流的磁效应:电流也 能产生磁场。这个现象称为 电流的磁效应。

二、电流磁场的方向
演示实验一:观察直线电流磁 感线的形状. 使直导线穿过一块硬纸板,在硬 纸板上均匀地撤一层细铁屑。轻 敲硬纸板,同时给导线通电,细 铁屑在磁场里被磁化,并在磁场 作用下有规则地排列起来。这时 细铁屑排列的形状显示出直线电 流磁场磁感线的形状(图)

实验现象和结果分析:
从图乙可以看出,直线电流磁场的磁感线,是围 绕导线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方 向,可以得到下述的安培定则。

1、安培定则(也叫右手螺旋定则)(一) 用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方 向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向 就是磁感线的环绕方向(图乙).图甲表示直线 电流磁场的磁感线分布情况.

直线电流的磁场的几种图

二、电流磁场的方向
演示实验 二:观察环形电流磁感 线的形状。
把环形导线穿过一块硬纸板,纸板水 平放置,在纸板上均匀地撤一些铁屑。 轻敲纸板,同时给导线通电,可以看到 铁屑所显示的模拟磁感线。
如果把小磁针放在环形导线的中央, 由N极所指的方向可以知道环形电流中 心附近磁场的方向。

观察环形电流磁感线的形状

2、安培定则(也叫右手螺旋定则)(二): 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致, 伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴 线上磁感线的方向。

环形电流的磁场几种图

通电螺线管的磁感线
通电螺线管的磁感线方向也可用安培定则来判定

通电螺线管外部 的磁感线和条形磁铁 外部的磁感线相似.

N

小结 一、电流的磁效应:电流也能产生磁场.这个现象称 为电流的磁效应。 二、电流磁场的方向:由安培定则(也叫右手螺旋定 则)确定 三、安培定则:内容分三种不同情况。 1、直线电流:用右手握住导线,让伸直 的大拇指所指的方向跟电流的方向一致, 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环 绕方向 2、环形电流:用右手握住圆环,大拇指 所指的方向就是环形导线中心轴线上 磁感线的方向。 3、通电螺线管:类似环形电流、条形磁 铁。分别类似小磁针、条形磁铁。

举例
练习1:在奥斯特实验中, 小磁针N极怎样偏转? 为什么? 小磁针N极垂直纸面向里偏转

练习2:如图所示,a、b、c三枚小磁 针分别放在通电螺线管的正上方、管内 和右侧.当这些小磁针静止时,小磁针N 极的指向是………( ) A.a、b、c均向左 B.a、b、c均向右 C.a向左,b向右,c向右 D.a向右,b向左,c向右

3、下列关于磁场的说法中,正确的是( D ) A、只有磁铁周围才存在磁场 B、磁场是假想的,不是客观存在的 C、磁场是在磁极与磁极、磁极和电流发 生作用时才产生 D.磁极与磁极,磁极与电流、电流与电 流之间都是通过磁场发生相互作用

课堂练习和课外作业
课堂练习: 课外作业: P31 问题与练习 1-4 P31 问题与练习 2、3、4

1.答:小磁针将顺时针方向转 动。小磁针停止转动时,其N极指 向沿磁场方向(即N极指向右) 2.答:当接通电路后,小磁针 的N极指向垂直纸面向外。

课堂练习和课外作业
课外作业: P31 问题与练习 1-4

3.答:电源右接线柱为正极。当电路接通电源后, 小磁针的N极偏向螺线管,说明螺线管的右端为S
极,根据安培定则判断 出电路中电流从电源的 右接线柱流出,流入电 源的左接线柱,则电源 的右接线柱为正极。

课堂练习和课外作业
课外作业: P31 问题与练习 1-4

4.答:由图中磁感线的疏密 程度及弯曲程度可知,M点 磁场强,P点磁场弱。M点和 点磁场方向为各自磁感线的 切线方向,它们的磁场方向 不同。

4、关于磁感线,下列说法中正确的是( A ) A.磁感线上每一点的切线方向都跟该 点的磁场方向一致 B.两条磁感线的空隙处不存在磁场 C.不同磁场形成的磁感线可以相交 D.磁感线是磁场中客观存在的、肉眼 看不见的曲线

5、一条竖直放置的长直导线,通有由下向上 的电流,在他正东方某处的磁场方向为( D ) A.向东 B、向西 C、向南 D.向北 6、一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方, 如图所示,此时小磁针的S极向纸内偏转,这 一束粒子可能是 ( ABD ) A.向右飞行的正离子束 B、向左飞行的负离子束 C、向右飞行的电子束 D、向左飞行的电子束 N S

7、通电螺线管附近放置四个小磁针,如图所 示,当小磁针静止时,图中小磁针的指向可 能的是(涂黑的一端为N极) ( B ) A. a B.b C .c D .d

8、如图所示,环形导线周围有三只小磁针a、 b、c,闭合开关S后,三只小磁针N极的偏转 方向是 ( D ) A.全向里 B.全向外 C.a向里,b、c向外 D.a、c、向外,b向里


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