磁現(xiàn)象和磁感應(yīng)強(qiáng)度

1、第三章《磁場(chǎng)》,第一節(jié)《磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)》,我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國(guó)家，早在戰(zhàn)國(guó)末年就有磁鐵的記載，我國(guó)古代的四大發(fā)明之一的指南針就是其中之一，指南針的發(fā)明為世界的航海業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)．　　在現(xiàn)代，磁現(xiàn)象與日常生活、科技密切相關(guān)．,導(dǎo)入,電磁爐采用磁場(chǎng)感應(yīng)電流（又稱為渦流）的加熱原理，通過(guò)電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割交變磁感線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具鐵分

2、子高速無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能使器具本身自行高速發(fā)熱，用來(lái)加熱和烹飪食物。,上海磁懸浮列車(chē)專(zhuān)線西起上海地鐵龍陽(yáng)路站，東至上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng),列車(chē)加速到平穩(wěn)運(yùn)行之后，速度是430公里/小時(shí)。這個(gè)速度超過(guò)了F1賽事的最高時(shí)速。,磁懸浮列車(chē)上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性與列車(chē)上的電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”，排斥力使列車(chē)懸浮起來(lái)。鐵軌兩側(cè)也裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w。它與列車(chē)上的

3、電磁體相互作用，使列車(chē)前進(jìn)。列車(chē)頭的電磁體（N極）被軌道上靠前一點(diǎn)的電磁體（S極）所吸引，同時(shí)被軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥。,托卡馬克磁約束裝置,一類(lèi)控制熱核聚變的裝置。用特殊形態(tài)的磁場(chǎng)把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應(yīng)狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內(nèi)，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應(yīng)，釋放出原子核所蘊(yùn)藏的能量。磁約束熱核聚變是當(dāng)前開(kāi)發(fā)聚變能源中最有希望的途徑,是等離子體物理學(xué)的一項(xiàng)重大應(yīng)用.,,“司南

4、”,一、磁現(xiàn)象,最初發(fā)現(xiàn)的磁體是被稱為“天然磁石”的礦物，其中含有主要成分為Fe3O4，能吸引其他物體，很像磁鐵.,一、磁現(xiàn)象,1.磁性：能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì).,2.磁體：具有磁性的物體叫磁體.,3.磁極：磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極.,小磁針靜止時(shí) 指南的磁極叫做南極,又叫S極; 指北的磁極叫做北極,又叫N極.,4.磁極間的相互作用: 同名磁極相斥，異名磁極相吸.,5.變無(wú)磁性物體為有磁性物體叫磁化, 變有磁

5、性物體為無(wú)磁性物體叫退磁.,一、磁現(xiàn)象,1777年8月14日生于丹麥朗格蘭德島一個(gè)藥劑師家庭．12歲開(kāi)始幫助父親在藥房里干活，同時(shí)堅(jiān)持學(xué)習(xí)化學(xué)．由于刻苦攻讀，17歲以優(yōu)異的成績(jī)考取了哥本哈根大學(xué)的免費(fèi)生．他一邊當(dāng)家庭教師，一邊在學(xué)校學(xué)習(xí)藥物學(xué)、天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等．1806年任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授，1820年4月發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng).1821年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，1823年被選為法國(guó)科學(xué)院院士，后來(lái)任丹麥皇家科學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)．,二、

6、電流的磁效應(yīng),7,二、電流的磁效應(yīng),奧斯特實(shí)驗(yàn),7,,,,奧斯特實(shí)驗(yàn),1、實(shí)驗(yàn)裝置,2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,當(dāng)給導(dǎo)線通電時(shí),與導(dǎo)線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),3、注意事項(xiàng):導(dǎo)線應(yīng)沿南北方向水平放置,4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論:通電導(dǎo)體對(duì)磁體有力的作用,二、電流的磁效應(yīng),,【問(wèn)題】 磁體之間是通過(guò)什么發(fā)生相互作用的呢?,【聯(lián)想】 電荷之間是通過(guò)什么發(fā)生相互作用的呢?,電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的,磁體之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的,電場(chǎng)和磁場(chǎng)

7、都是一種物質(zhì),1.磁場(chǎng):磁體周?chē)臻g存在的一種特殊物質(zhì). 客觀存在,三、磁場(chǎng),,【問(wèn)題】是否只有磁鐵周?chē)糯嬖诖艌?chǎng)?,磁體,磁體,磁場(chǎng),,,,,2.電流的磁效應(yīng)： 電流能在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng). 磁鐵不是磁場(chǎng)的唯一來(lái)源.,磁體,電流,磁場(chǎng),,,,,磁體與電流之間的相互作用,問(wèn)題：磁體和通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過(guò)什么發(fā)生的呢?,結(jié)論:同向電流相互吸引。,結(jié)論:反向電流相互排斥。,問(wèn)題:電流和電流之間的相互作用

8、是通過(guò)什么發(fā)生的呢?,電流,電流,磁場(chǎng),,,,,問(wèn)題:電流與電流之間是否有力的作用?,三、磁場(chǎng),2、電流的磁效應(yīng):電流能在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng).,1、磁場(chǎng):磁體周?chē)臻g存在的一種特殊物質(zhì).,磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生磁力作用。,,3、磁場(chǎng)的性質(zhì),三、磁場(chǎng),四、地磁場(chǎng),1.地球是一個(gè)巨大的磁體,2.地球周?chē)臻g存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng),3.地磁的北極在地理的南極附近,地磁的南極在地理的北極附近,但兩者并不完全重合,它們之間的夾角稱為磁偏角

9、,4.磁偏角的數(shù)值在地球上不同地方是不同的,1、磁現(xiàn)象：磁性；磁體；磁極；磁化；退磁.2、電流的磁效應(yīng)：電流能在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng).3、磁場(chǎng)：存在磁體或電流周?chē)臻g的一種特殊物質(zhì). 磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的. 磁場(chǎng)的性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或電流會(huì)產(chǎn)生磁力作用.4、地磁場(chǎng)：地球周?chē)臻g存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng). 地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南極在地理的北極

10、附近，但兩者并不完全重合，它們之間的夾角稱為磁偏角.,小結(jié),1.首先發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的科學(xué)家是( ) A．富蘭克林 B．法拉第 C．安培 D．奧斯特,例題分析,D,2、下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中,正確的是 A．磁場(chǎng)跟電場(chǎng)一樣,是人為假設(shè)的B．磁極或電流在自己周?chē)目臻g會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)C．指南針指南說(shuō)明地球周?chē)写艌?chǎng)D．磁極對(duì)磁

11、極的作用、電流對(duì)電流的作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的,BCD,3、地球是一個(gè)大磁體，它的磁場(chǎng)分布情況與一個(gè)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布情況相似，以下說(shuō)法正確的是( 　 ) A.地磁場(chǎng)的方向是沿地球上經(jīng)線方向的 B.地磁場(chǎng)的方向是與地面平行的 C.地磁場(chǎng)的方向是從北向南方向的 D.在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向 是豎直向下的,D,螺絲刀只能吸起幾根導(dǎo)線，而有的磁鐵能吸起很多重物。,3.2 磁感應(yīng)

12、強(qiáng)度,電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？,對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用,磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？,對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有磁力的作用,電場(chǎng)強(qiáng)度:試探電荷所受電場(chǎng)力跟電荷量的比值 正試探電荷的受力方向,如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？,如何描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？,是否類(lèi)似電場(chǎng)的研究方法,分析磁體或電流在磁場(chǎng)中所受的力,找出表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量?,復(fù)習(xí)類(lèi)比,如何描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向呢?,電場(chǎng),電場(chǎng)力F,F/q表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,,

13、磁場(chǎng),磁場(chǎng)力F,磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,,,電場(chǎng)強(qiáng)度E,,磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁感應(yīng)強(qiáng)度,描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,,電場(chǎng),,正試探電荷的受力方向,磁場(chǎng),,磁體或電流的受力方向,小磁針N極的受力方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,物理學(xué)規(guī)定： 小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止時(shí)N極的指向，規(guī)定為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向, 即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,問(wèn)題： 磁場(chǎng)不僅能對(duì)磁體有作用力,還對(duì)通電導(dǎo)體有作用力.能否用很小一段通電導(dǎo)體來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱?,將一段很

14、短的通電導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng)中。通電導(dǎo)線將受到磁場(chǎng)的作用力,相當(dāng)于電場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷。,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?在物理學(xué)中,把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL叫做電流元,實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法,（1）先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流的大小。,（2）然后保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度。,結(jié)論：電流越大，通電導(dǎo)線受力越大,結(jié)論：長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電流越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,通電導(dǎo)體所受到的磁力跟磁場(chǎng)方向、通電電流、導(dǎo)體長(zhǎng)度有何關(guān)系?

15、我們?nèi)绾蝸?lái)研究?,,,邏輯推理,F IL,精確的實(shí)驗(yàn)研究表明：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小既與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L 成正比，又與導(dǎo)線中的電流I 成正比，即與I和L的乘積 IL 成正比。,（2）不同磁場(chǎng)中，比值F/IL一般不同;,（1）同一磁場(chǎng)中 ，比值F/IL為恒量；,F IL,磁感應(yīng)強(qiáng)度,1T=1N/A·m,定義式：,（注意：磁感應(yīng)強(qiáng)度B由磁場(chǎng)本身決定，與F、I、L無(wú)關(guān)。）,3.你對(duì)電流元如何理解？,

16、1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流及導(dǎo)線受力決定嗎？,B與L、I、F無(wú)關(guān)，與場(chǎng)源和該點(diǎn)在場(chǎng)中的位置有關(guān),理解,4.反映什么性質(zhì)？,如果導(dǎo)線很短很短，B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.,2.用B=F/IL計(jì)算時(shí)，要注意什么問(wèn)題？,導(dǎo)線電流的方向與磁場(chǎng)方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直。通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)受到磁場(chǎng)力最大，平行時(shí)為零,物理意義：B是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，是描述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，是矢量。,5.你認(rèn)為電場(chǎng)力（磁場(chǎng)力）在方

17、向上與電場(chǎng)強(qiáng)度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）有何關(guān)系？,6.若在某一點(diǎn)同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng) 度B如何？,若某一空間同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，空間的磁場(chǎng)應(yīng)由這幾個(gè)磁場(chǎng)疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有：B=B1+B2+B3……（矢量和） ，用平行四邊形法則運(yùn)算,電場(chǎng)強(qiáng)度方向規(guī)定為正電荷受力方向； 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向規(guī)定為小磁針北極受力方向， 與電流受力方向垂直。,有人根據(jù)B=F/IL提出：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟磁場(chǎng)力F

18、成正比，跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL成反比，這種提法有什么問(wèn)題？錯(cuò)在哪里？,答：這種提法不對(duì).因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明，F(xiàn)和IL的乘積成正比，故比值（F/IL）在磁場(chǎng)中某處是一個(gè)恒量，它反映了磁場(chǎng)本身的特性，不隨F及IL的變化而變化.,思考,1、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說(shuō)法中正確的是（ ） A．通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受

19、力大小和方向處處相同D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無(wú)關(guān),D,例題,2、下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流I、長(zhǎng)為L(zhǎng)的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力F與I、L的乘積的比值B．一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處一定沒(méi)有磁場(chǎng)C．一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大

20、D．因?yàn)锽 =F/IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線IL乘積成反比,ABCD,0.1T,3、一根導(dǎo)線長(zhǎng)0.2m，通過(guò)3A的電流，垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是6×10-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是______；如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_____。,0.1T,4.磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流強(qiáng)度是2.5 A，導(dǎo)線長(zhǎng)1 cm，它受到的安培力為5