磁現(xiàn)象和磁感應強度

1、第三章《磁場》,第一節(jié)《磁現(xiàn)象和磁場》,我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家，早在戰(zhàn)國末年就有磁鐵的記載，我國古代的四大發(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．　　在現(xiàn)代，磁現(xiàn)象與日常生活、科技密切相關．,導入,電磁爐采用磁場感應電流（又稱為渦流）的加熱原理，通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場、當用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時，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、子高速無規(guī)則運動，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，用來加熱和烹飪食物。,上海磁懸浮列車專線西起上海地鐵龍陽路站，東至上海浦東國際機場,列車加速到平穩(wěn)運行之后，速度是430公里/小時。這個速度超過了F1賽事的最高時速。,磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”，排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側(cè)也裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w。它與列車上的

3、電磁體相互作用，使列車前進。列車頭的電磁體（N極）被軌道上靠前一點的電磁體（S極）所吸引，同時被軌道上稍后一點的電磁體（N極）所排斥。,托卡馬克磁約束裝置,一類控制熱核聚變的裝置。用特殊形態(tài)的磁場把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應狀態(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，釋放出原子核所蘊藏的能量。磁約束熱核聚變是當前開發(fā)聚變能源中最有希望的途徑,是等離子體物理學的一項重大應用.,,“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：磁體上磁性最強的部分叫磁極.,小磁針靜止時 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.變無磁性物體為有磁性物體叫磁化, 變有磁

5、性物體為無磁性物體叫退磁.,一、磁現(xiàn)象,1777年8月14日生于丹麥朗格蘭德島一個藥劑師家庭．12歲開始幫助父親在藥房里干活，同時堅持學習化學．由于刻苦攻讀，17歲以優(yōu)異的成績考取了哥本哈根大學的免費生．他一邊當家庭教師，一邊在學校學習藥物學、天文、數(shù)學、物理、化學等．1806年任哥本哈根大學物理學教授，1820年4月發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應.1821年被選為英國皇家學會會員，1823年被選為法國科學院院士，后來任丹麥皇家科學協(xié)會會長．,二、

6、電流的磁效應,7,二、電流的磁效應,奧斯特實驗,7,,,,奧斯特實驗,1、實驗裝置,2、實驗現(xiàn)象,當給導線通電時,與導線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動,3、注意事項:導線應沿南北方向水平放置,4、實驗結(jié)論:通電導體對磁體有力的作用,二、電流的磁效應,,【問題】 磁體之間是通過什么發(fā)生相互作用的呢?,【聯(lián)想】 電荷之間是通過什么發(fā)生相互作用的呢?,電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的,磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的,電場和磁場

7、都是一種物質(zhì),1.磁場:磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì). 客觀存在,三、磁場,,【問題】是否只有磁鐵周圍才存在磁場?,磁體,磁體,磁場,,,,,2.電流的磁效應： 電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場. 磁鐵不是磁場的唯一來源.,磁體,電流,磁場,,,,,磁體與電流之間的相互作用,問題：磁體和通電導體之間的相互作用是通過什么發(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。,問題:電流和電流之間的相互作用

8、是通過什么發(fā)生的呢?,電流,電流,磁場,,,,,問題:電流與電流之間是否有力的作用?,三、磁場,2、電流的磁效應:電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場.,1、磁場:磁體周圍空間存在的一種特殊物質(zhì).,磁場對放入其中的磁體或通電導體會產(chǎn)生磁力作用。,,3、磁場的性質(zhì),三、磁場,四、地磁場,1.地球是一個巨大的磁體,2.地球周圍空間存在的磁場叫地磁場,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：電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場.3、磁場：存在磁體或電流周圍空間的一種特殊物質(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磁場發(fā)生的. 磁場的性質(zhì)：對放入其中的磁體或電流會產(chǎn)生磁力作用.4、地磁場：地球周圍空間存在的磁場叫地磁場. 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)生磁場的科學家是( ) A．富蘭克林 B．法拉第 C．安培 D．奧斯特,例題分析,D,2、下列關于磁場的說法中,正確的是 A．磁場跟電場一樣,是人為假設的B．磁極或電流在自己周圍的空間會產(chǎn)生磁場C．指南針指南說明地球周圍有磁場D．磁極對磁

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

12、強度,電場的基本性質(zhì)是什么？,對放入其中的電荷有電場力的作用,磁場的基本性質(zhì)是什么？,對放入其中的磁體或通電導體有磁力的作用,電場強度:試探電荷所受電場力跟電荷量的比值 正試探電荷的受力方向,如何描述電場的強弱和方向？,如何描述磁場的強弱和方向？,是否類似電場的研究方法,分析磁體或電流在磁場中所受的力,找出表示磁場強弱和方向的物理量?,復習類比,如何描述磁場的強弱和方向呢?,電場,電場力F,F/q表示電場的強弱,,

13、磁場,磁場力F,磁場的強弱,,,電場強度E,,磁場強度,磁感應強度,描述磁場的強弱和方向,,電場,,正試探電荷的受力方向,磁場,,磁體或電流的受力方向,小磁針N極的受力方向,磁感應強度的方向,物理學規(guī)定： 小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止時N極的指向，規(guī)定為該點的磁場方向, 即磁感應強度的方向,問題： 磁場不僅能對磁體有作用力,還對通電導體有作用力.能否用很小一段通電導體來檢驗磁場的強弱?,將一段很

14、短的通電導線垂直放入磁場中。通電導線將受到磁場的作用力,相當于電場中的檢驗電荷。,磁感應強度的大?。?在物理學中,把很短一段通電導線中的電流I與導線長度L的乘積IL叫做電流元,實驗方法:控制變量法,（1）先保持導線通電部分的長度不變，改變電流的大小。,（2）然后保持電流不變，改變導線通電部分的長度。,結(jié)論：電流越大，通電導線受力越大,結(jié)論：長度越長，電流越大,磁感應強度的大小,通電導體所受到的磁力跟磁場方向、通電電流、導體長度有何關系?

15、我們?nèi)绾蝸硌芯?,,,邏輯推理,F IL,精確的實驗研究表明：通電導線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導線的長度L 成正比，又與導線中的電流I 成正比，即與I和L的乘積 IL 成正比。,（2）不同磁場中，比值F/IL一般不同;,（1）同一磁場中 ，比值F/IL為恒量；,F IL,磁感應強度,1T=1N/A·m,定義式：,（注意：磁感應強度B由磁場本身決定，與F、I、L無關。）,3.你對電流元如何理解？,

16、1.磁感應強度由通電導線的長度、電流及導線受力決定嗎？,B與L、I、F無關，與場源和該點在場中的位置有關,理解,4.反映什么性質(zhì)？,如果導線很短很短，B就是導線所在處的磁感應強度.,2.用B=F/IL計算時，要注意什么問題？,導線電流的方向與磁場方向的關系，要注意兩者必須垂直。通電導線與磁場方向垂直時受到磁場力最大，平行時為零,物理意義：B是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場力的性質(zhì)的物理量，是矢量。,5.你認為電場力（磁場力）在方

17、向上與電場強度（磁感應強度）有何關系？,6.若在某一點同時存在幾個磁場，則該點的磁感應強 度B如何？,若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場應由這幾個磁場疊加而成，某點的磁感應強度為B，則有：B=B1+B2+B3……（矢量和） ，用平行四邊形法則運算,電場強度方向規(guī)定為正電荷受力方向； 磁感應強度方向規(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：磁場中某點的磁感應強度B跟磁場力F

18、成正比，跟電流強度I和導線長度L的乘積IL成反比，這種提法有什么問題？錯在哪里？,答：這種提法不對.因為實驗證明，F(xiàn)和IL的乘積成正比，故比值（F/IL）在磁場中某處是一個恒量，它反映了磁場本身的特性，不隨F及IL的變化而變化.,思考,1、下列關于磁感應強度大小的說法中正確的是（ ） A．通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大B．通電導線在磁感應強度大的地方受力一定大C．放在勻強磁場中各處的通電導線，受

19、力大小和方向處處相同D．磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關,D,例題,2、下列說法中錯誤的是（ ）A．磁場中某處的磁感應強度大小，就是通以電流I、長為L的一小段導線放在該處時所受磁場力F與I、L的乘積的比值B．一小段通電導線放在某處不受磁場力作用，則該處一定沒有磁場C．一小段通電導線放在磁場中A處時受磁場力比放在B處大，則A處磁感應強度比B處的磁感應強度大

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