（新教材）人教版高中物理必修第三册第13章 电磁感应与电磁波初步 全章课件.pptx

1、第十三章第十三章 电磁感应与电磁波初步电磁感应与电磁波初步 学学 习习 目目 标标 1.通过演示实验通过演示实验,了解电和磁的联系了解电和磁的联系,体会奥斯特发现的重要意义体会奥斯特发现的重要意义, 知道磁场的基本性质知道磁场的基本性质.体会磁场是磁体或电流周围空间存在的一体会磁场是磁体或电流周围空间存在的一 种特殊物质种特殊物质,进一步强化场的概念进一步强化场的概念,渗透物质的客观性原理渗透物质的客观性原理. 2.结合已经学过的电场线和演示实验中常见磁场分布特点结合已经学过的电场线和演示实验中常见磁场分布特点,了解了解 用磁感线描述磁场的优越性用磁感线描述磁场的优越性.知道条形磁体、蹄形磁体

2、、直线电知道条形磁体、蹄形磁体、直线电 流、环形电流和通电螺线管的磁感线分布情况流、环形电流和通电螺线管的磁感线分布情况,培养空间想象能培养空间想象能 力力. 3.通过观察奥斯特实验通过观察奥斯特实验,知道电流可以产生磁场知道电流可以产生磁场,学会用安培定则学会用安培定则 判断直线电流和通电线圈周围的磁场方向判断直线电流和通电线圈周围的磁场方向,了解安培“分子电流”了解安培“分子电流” 假说假说. 1 磁场磁场 磁感线磁感线 知识点一知识点一 电和磁的联系电和磁的联系 答案答案:放在桌面上的小磁针静止时放在桌面上的小磁针静止时,指向南北指向南北,这是因为小磁针受地磁场的作用这是因为小磁针受地磁

3、场的作用; 当条形磁体的磁极靠近小磁针时当条形磁体的磁极靠近小磁针时,小磁针受条形磁体磁极的影响小磁针受条形磁体磁极的影响,指向发生变化指向发生变化. 1.放在桌面上的小磁针静止时放在桌面上的小磁针静止时,如何指向如何指向?为什么这样指向为什么这样指向?当条形磁体的一个当条形磁体的一个 磁极从侧面靠近小磁针时磁极从侧面靠近小磁针时,小磁针的指向是否变化小磁针的指向是否变化? 2.丹麦物理学家奥斯特发现丹麦物理学家奥斯特发现,导线通电后导线通电后,其下方与导线平行的小磁针会发生其下方与导线平行的小磁针会发生 偏转偏转,如图所示如图所示.这一现象说明了什么这一现象说明了什么?这一发现有什么重要意义

4、这一发现有什么重要意义? 答案答案:这一现象说明导体通电后这一现象说明导体通电后,在周围产生了磁场在周围产生了磁场,磁场使小磁针发生了偏转磁场使小磁针发生了偏转, 这就是电流的磁效应这就是电流的磁效应.这一发现首次揭示了电与磁的联系这一发现首次揭示了电与磁的联系,开创了电与磁研究的开创了电与磁研究的 新纪元新纪元. 知识点二知识点二 磁场磁场 1.如图所示如图所示,磁极之间的通电导体会运动磁极之间的通电导体会运动,平行导线通电后会弯曲平行导线通电后会弯曲,这些现象说明了这些现象说明了 什么什么?这种作用是如何发生的这种作用是如何发生的? 答案答案:这些现象说明磁极与电流之间这些现象说明磁极与电

5、流之间,电流与电流之间都有力的作用电流与电流之间都有力的作用;这种作用是这种作用是 通过磁场发生的通过磁场发生的. 2.结合电场的特性结合电场的特性,简单描述一下磁场的特点简单描述一下磁场的特点.如何得到磁场如何得到磁场? 答案答案:磁场看不见、摸不着磁场看不见、摸不着,是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质,在跟别的在跟别的 物体发生相互作用时才表现出自己的特性物体发生相互作用时才表现出自己的特性.磁体、电流的周围都存在磁场磁体、电流的周围都存在磁场. 知识点三知识点三 磁感线磁感线 1.如图所示如图所示,观察条形磁体周围小磁针观察条形磁体周围小磁针N极极(

6、灰色灰色)指向特点指向特点,这说明什么这说明什么? 答案答案:物理学中把小磁针静止时物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向极所指的方向规定为该点磁场的方向.在条形磁在条形磁 体的磁场中体的磁场中,各处小磁针各处小磁针N极指向不同极指向不同,说明条形磁体产生的磁场中各处的磁场方说明条形磁体产生的磁场中各处的磁场方 向不同向不同. 2.实验中常用细铁屑的分布来反映磁场的分布实验中常用细铁屑的分布来反映磁场的分布.条形磁体和通电直导线周围条形磁体和通电直导线周围 细铁屑的分布情况如图所示细铁屑的分布情况如图所示.结合电场可以用电场线来形象描述结合电场可以用电场线来形象描述,则应该如

7、何则应该如何 形象地描述磁场形象地描述磁场? 答案答案:物理学上用磁感线形象描述磁场物理学上用磁感线形象描述磁场:沿磁场中的细铁屑画出一些曲线沿磁场中的细铁屑画出一些曲线,使曲使曲 线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致,这样的曲线就叫作磁感线这样的曲线就叫作磁感线. 磁感线较密的地方磁场较强磁感线较密的地方磁场较强. 知识点知识点四四 安培定则安培定则 1.直线电流产生的磁场的磁感线分布如图所示直线电流产生的磁场的磁感线分布如图所示,怎样描述直线电怎样描述直线电 流的方向跟它的磁感线方向之间的关系流的方向跟它的磁感线方向之间的关系? 答案答案:直

8、线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培 定则定则(右手螺旋定则右手螺旋定则)来判断来判断:用右手握住导线用右手握住导线,让伸直的拇指所指让伸直的拇指所指 的方向与电流方向一致的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕 的方向的方向,如图所示如图所示. 2.在初中在初中,我们已经学会了判断通电螺线管的磁场方向我们已经学会了判断通电螺线管的磁场方向,通电螺线管可以看作通电螺线管可以看作 许多匝环形电流的串联许多匝环形电流的串联.如何判断环形电流的磁场方向如何判断环形电流的磁场方向? 答案答案

9、:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是伸直的拇指所指的方向就是 环形导线轴线上磁场的方向环形导线轴线上磁场的方向,如图所示如图所示. 小试身手小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流( (正确的打“正确的打“”, ,错误的打“错误的打“”).”). 1.磁场是看不见、摸不着的一种物质磁场是看不见、摸不着的一种物质,是客观存在的是客观存在的.( ) 2.磁感线既可以表示磁场的强弱磁感线既可以表示磁场的强弱,也可以表示磁场的方向也可以表示磁场的方向. ( ) 3.丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应丹麦物理

10、学家奥斯特发现了电流的磁效应. ( ) 4.地球是一个大磁体地球是一个大磁体,地球上存在的磁场叫地磁场地球上存在的磁场叫地磁场.地球的地理两极与地磁两极地球的地理两极与地磁两极 重合重合. ( ) 5.磁场对处在其中的磁极磁场对处在其中的磁极(或电流或电流)有力的作用有力的作用. ( ) 6.磁感线可以用细铁屑来反映磁感线可以用细铁屑来反映,因而是真实存在的因而是真实存在的.( ) 探究一探究一 电和磁的联系电和磁的联系 磁场磁场 问题情境问题情境 奥斯特发现电流磁效应的实验装置原理图如图所示奥斯特发现电流磁效应的实验装置原理图如图所示. 1.闭合开关前闭合开关前,小磁针静止时小磁针静止时N极

11、指向哪个方向极指向哪个方向?为什么为什么? 答案答案:闭合开关前闭合开关前,小磁针静止时小磁针静止时N极指向北方极指向北方,这是因为小磁针受地磁场的这是因为小磁针受地磁场的 影响影响. 3.分析归纳磁场的基本性质分析归纳磁场的基本性质. 答案答案:磁场对处于其中的磁体、通电导体有力的作用磁场对处于其中的磁体、通电导体有力的作用;磁体与磁体、磁体与电流、磁体与磁体、磁体与电流、 电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的. 2.闭合开关后闭合开关后,小磁针受电流产生的磁场的影响发生转动小磁针受电流产生的磁场的影响发生转动,直导线如何放置实验直导线如何放置

12、实验 效果比较明显效果比较明显? 答案答案:直导线沿南北方向水平放置直导线沿南北方向水平放置. 过程建构过程建构 1.关于奥斯特实验注意以下两点关于奥斯特实验注意以下两点: (1)实验时实验时,直导线要南北方向水平放置直导线要南北方向水平放置,小磁针放在导线的正下方或正上方小磁针放在导线的正下方或正上方,以以 保证电流产生的磁场的方向与地磁场方向不同保证电流产生的磁场的方向与地磁场方向不同. (2)由于地磁场使小磁针指向南北方向由于地磁场使小磁针指向南北方向,直导线通电后小磁针改变指向说明通直导线通电后小磁针改变指向说明通 电直导线周围存在磁场电直导线周围存在磁场,这就是电流的磁效应这就是电流

13、的磁效应. 2.地磁场的特点地磁场的特点: 地磁场的方向并不是正南正北方向地磁场的方向并不是正南正北方向,即地磁两极与地理两极并不重合即地磁两极与地理两极并不重合.地磁南地磁南 极在地理北极附近极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近地磁北极在地理南极附近. 【典例【典例1】下列说法正确的是】下列说法正确的是 ( ) A.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场产生的磁体与磁体间的相互作用是通过磁场产生的 B.通电导体与通电导体间的相互作用是通过电场产生的通电导体与通电导体间的相互作用是通过电场产生的 C.磁体与通电导体间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的磁体与通电导体间的相互作用是通过电场与磁场共

14、同产生的 D.磁场和电场是同一种物质磁场和电场是同一种物质 解析解析: :磁体与磁体间、通电导体与通电导体间、磁体与通电导体间的相互作用磁体与磁体间、通电导体与通电导体间、磁体与通电导体间的相互作用 都是通过磁场产生的都是通过磁场产生的.磁场是一种特殊物质磁场是一种特殊物质,它的基本特点是对放入其中的磁体、它的基本特点是对放入其中的磁体、 通电导体有力的作用通电导体有力的作用;而电场是电荷周围存在的一种特殊物质而电场是电荷周围存在的一种特殊物质,其基本性质是对其基本性质是对 放入电场中的电荷有静电力的作用放入电场中的电荷有静电力的作用.因此因此,磁场和电场是两种不同的物质磁场和电场是两种不同的

15、物质.选项选项A 正确正确. 答案答案:A 探究探究二二 磁感线磁感线 问题情境问题情境 实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布.如图所示如图所示,在条形磁体上方放置在条形磁体上方放置 一块玻璃板一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,轻敲玻璃板轻敲玻璃板,细铁屑就会有规则细铁屑就会有规则 地排列起来地排列起来. 1.为什么铁屑会有规则地排列起来为什么铁屑会有规则地排列起来?试根据铁屑的分布画出条形磁体周围磁感试根据铁屑的分布画出条形磁体周围磁感 线的分布图线的分布图. 答案答案:细铁屑被磁场磁化变成一个个“小磁针”细铁屑

16、被磁场磁化变成一个个“小磁针”, “小磁针”受到磁场的作用按照磁场方向排列“小磁针”受到磁场的作用按照磁场方向排列.条形磁体周围磁感条形磁体周围磁感 线的分布图如图所示线的分布图如图所示. 2.磁感线是闭合曲线吗磁感线是闭合曲线吗?静电场的电场线呢静电场的电场线呢? 答案答案:在磁体的外部在磁体的外部,磁感线从磁感线从N极指向极指向S极极,在磁体的内部在磁体的内部,磁感线由磁感线由S极指向极指向N极极,磁磁 感线是闭合的曲线感线是闭合的曲线.静电场的电场线始于正电荷静电场的电场线始于正电荷(或无穷远或无穷远),止于无穷远止于无穷远(或负电荷或负电荷), 不是闭合曲线不是闭合曲线. 3.根据条形

17、磁体周围磁感线的分布图根据条形磁体周围磁感线的分布图,如何判断磁场中某点的磁场方向如何判断磁场中某点的磁场方向?如何如何 比较两点的磁场的强弱比较两点的磁场的强弱? 答案答案:磁场中某点磁场的方向为磁感线在该点的切线方向磁场中某点磁场的方向为磁感线在该点的切线方向.磁感线越密集的地磁感线越密集的地 方方,磁场越强磁场越强;磁感线越稀疏的地方磁感线越稀疏的地方,磁场越弱磁场越弱. 4.磁感线能相交吗磁感线能相交吗?为什么为什么?在现实中存在磁感线吗在现实中存在磁感线吗? 答案答案:磁感线不能相交磁感线不能相交.因为磁场中某一点有唯一确定的磁场方向因为磁场中某一点有唯一确定的磁场方向,所以两条磁所

18、以两条磁 感线不能相交感线不能相交.磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线,为形象、直观、为形象、直观、 方便地研究磁场提供了依据方便地研究磁场提供了依据. 过程建构过程建构 磁感线和静电场的电场线的比较磁感线和静电场的电场线的比较. 比较项比较项 磁感线磁感线 静电场的电场线静电场的电场线 方向方向 线上各点的切线方向就是该线上各点的切线方向就是该 点的磁场方向点的磁场方向 线上各点的切线方向就是该线上各点的切线方向就是该 点的电场方向点的电场方向 疏密疏密 表示磁场强弱表示磁场强弱 表示电场强弱表示电场强弱 特点特点 在空间不相交、不相切、不在

19、空间不相交、不相切、不 中断中断 除电荷处外除电荷处外,在空间不相交、在空间不相交、 不相切、不中断不相切、不中断 是否是否 闭合闭合 在磁体外部在磁体外部NS,在内部在内部 SN,闭合曲线闭合曲线 始于正电荷始于正电荷(或无穷远或无穷远),止于止于 无穷远无穷远(或负电荷或负电荷),不闭合曲不闭合曲 线线 【典例【典例2】(多选多选)关于磁感线关于磁感线,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场的方向磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场的方向 B.磁场中任意两条磁感线均不相交磁场中任意两条磁感线均不相交 C.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线铁屑在磁场

20、中的分布曲线就是磁感线 D.磁感线总是从磁体的磁感线总是从磁体的N极指向极指向S极极 解析解析:磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场方向磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场方向,选项选项A正确正确.磁场中某点的磁场中某点的 磁场方向是唯一的磁场方向是唯一的,因此两条磁感线不可能相交因此两条磁感线不可能相交,选项选项B正确正确.磁感线是为了形象描磁感线是为了形象描 述磁场的强弱分布而引入的述磁场的强弱分布而引入的,不是真实存在的不是真实存在的,而铁屑的分布曲线只能证明用磁感而铁屑的分布曲线只能证明用磁感 线描述磁场的方法是正确的线描述磁场的方法是正确的,而铁屑排成的曲线不是磁感线而铁屑排成的曲线

21、不是磁感线,选项选项C错误错误.在磁体内在磁体内 部部,磁感线从磁感线从S极指向极指向N极极,选项选项D错误错误. 答案答案:AB 【典例【典例3】蹄形磁体周围的磁感线分布如图所示】蹄形磁体周围的磁感线分布如图所示,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) 答案答案:B A.A处的磁场强于处的磁场强于B处的磁场处的磁场 B.B处的磁场强于处的磁场强于A处的磁场处的磁场 C.A处没有磁感线处没有磁感线,所以所以A处没有磁场处没有磁场 D.蹄形磁体的磁感线始于蹄形磁体的蹄形磁体的磁感线始于蹄形磁体的N极极,止于蹄形止于蹄形 磁体的磁体的S极极 解析解析:由题图可知由题图可知B处的磁感线较密处的磁感线

22、较密,A处的磁感线较疏处的磁感线较疏,B处的磁场强于处的磁场强于A处的处的 磁场磁场,故选项故选项A错误错误,选项选项B正确正确;A处有磁场存在处有磁场存在,故选项故选项C错误错误;磁感线是闭合曲磁感线是闭合曲 线线,没有起点和终点没有起点和终点,故选项故选项D错误错误. 探究探究三三 安培定则安培定则 问题情境问题情境 1.电流产生的磁场中电流产生的磁场中,某处小磁针静止时某处小磁针静止时N极的指向如图所示极的指向如图所示. 甲甲 乙乙 丙丙 (1)在图中画出电流的方向在图中画出电流的方向,依据是什么依据是什么? 答案答案:电流方向分别如图所示电流方向分别如图所示,判断的根据是安培定则判断的

23、根据是安培定则. (2)图甲、乙、丙分别属于哪种磁场图甲、乙、丙分别属于哪种磁场?磁场分布特点是什么磁场分布特点是什么? 答案答案:图甲是直线电流的磁场图甲是直线电流的磁场,磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆.离导线越离导线越 近的位置磁场越强近的位置磁场越强,离导线越远的位置磁场越弱离导线越远的位置磁场越弱. 图乙是环形电流的磁场图乙是环形电流的磁场,类似于条形磁体的磁场类似于条形磁体的磁场.因为磁感线是闭合曲线因为磁感线是闭合曲线,环内磁环内磁 感线条数与环外磁感线条数相等感线条数与环外磁感线条数相等,所以环内磁场强所以环内磁场强,环外磁场弱环外磁场弱.

24、图丙是通电螺线管的磁场图丙是通电螺线管的磁场,通电螺线管外部的磁场跟条形磁体的磁场分布情况通电螺线管外部的磁场跟条形磁体的磁场分布情况 相同相同,两端分别为两端分别为N极和极和S极极,管内磁场方向由管内磁场方向由S极指向极指向N极极. 2.磁场作用力演示仪中的线圈如图所示磁场作用力演示仪中的线圈如图所示,在线圈中心处挂上一个可以自由转动在线圈中心处挂上一个可以自由转动 的小磁针的小磁针,使其与线圈在同一平面内静止使其与线圈在同一平面内静止.当线圈中通以如图所示方向的电流当线圈中通以如图所示方向的电流 时时,小磁针的小磁针的N极向哪个方向偏转极向哪个方向偏转?如果把电流反向呢如果把电流反向呢?

25、答案答案:根据安培定则知线圈中通以图示方向的电流时根据安培定则知线圈中通以图示方向的电流时,线圈内部磁场方向垂直线圈内部磁场方向垂直 纸面向内纸面向内,所以小磁针的所以小磁针的N极向纸面内偏转极向纸面内偏转;如果电流反向如果电流反向,小磁针的小磁针的N极向纸面极向纸面 外偏转外偏转. 3.分析用安培定则判断直线电流、通电螺线管、环形电流的磁场的方向时分析用安培定则判断直线电流、通电螺线管、环形电流的磁场的方向时,有什有什 么不同么不同. 答案答案:在判定直线电流的磁场的方向时在判定直线电流的磁场的方向时,拇指指“原因”拇指指“原因”电流方向电流方向,四指指四指指 “结果”“结果”磁感线绕向磁感

26、线绕向. 在判定环形电流或通电螺线管的磁场方向时在判定环形电流或通电螺线管的磁场方向时,四指指“原因”四指指“原因”电流方向电流方向,拇拇 指指“结果”指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向或螺线管内部轴线的磁感线方环内沿中心轴线的磁感线方向或螺线管内部轴线的磁感线方 向向. 过程建构过程建构 安培“分子电流”假说安培“分子电流”假说. (1)通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场十分相似通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场十分相似.安培由此受到启发安培由此受到启发,提出了提出了 “分子电流”假说“分子电流”假说. (2)“分子电流”假说“分子电流”假说:在物质内部在物质内部,存在着一种环形电流

27、存在着一种环形电流分子电流分子电流,分子电流使分子电流使 每个物质微粒都成为微小的磁体每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极它的两侧相当于两个磁极. (3)用“分子电流”假说解释磁现象用“分子电流”假说解释磁现象. 磁化现象磁化现象:一根铁棒未被磁化时一根铁棒未被磁化时,内部分子电流的取向是杂乱无章的内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互它们的磁场互 相抵消相抵消,对外不显磁性对外不显磁性.当铁棒受到外界磁场的作用时当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流取向变得大致相同各分子电流取向变得大致相同, 铁棒被磁化铁棒被磁化,两端对外界显示出较强的磁性两端对外界显示出较强的磁性,

28、形成磁极形成磁极. 磁体的消磁磁体的消磁:磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性,这是因为激烈的热运动或震这是因为激烈的热运动或震 动使分子电流的取向又变得杂乱无章了动使分子电流的取向又变得杂乱无章了. 【典例【典例4】(多选多选)如图所示如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针上一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针上 方时方时,小磁针的小磁针的S极向纸内偏转极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是则这束带电粒子可能是 ( ) A.向右飞行的正离子束向右飞行的正离子束 B.向左飞行的正离子束向左飞行的正离子束 C.向右飞行的负离子束向右飞行的负离子束 D.

29、向左飞行的负离子束向左飞行的负离子束 解析解析: :本题考查运用安培定则判断运动电荷本题考查运用安培定则判断运动电荷( (等效电流等效电流) )的磁场的磁场. .小磁针静小磁针静 止时止时N N极的指向是小磁针所在处的磁场方向极的指向是小磁针所在处的磁场方向, ,题中小磁针题中小磁针S S极向纸内偏转极向纸内偏转, , 说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外, ,由安培定则可判定由安培定则可判定, ,由带电由带电 粒子束的定向运动所产生的电流方向为由右向左粒子束的定向运动所产生的电流方向为由右向左, ,若为正离子若为正离子, ,则其自右则其自右 向左运动向

30、左运动, ,选项选项B B正确正确; ;若为负离子若为负离子, ,则其自左向右运动则其自左向右运动, ,选项选项C C正确正确. . 答案答案: BC 等效电流法等效电流法 带电粒子的定向运动可以看作“等效电流”带电粒子的定向运动可以看作“等效电流”,其方向与正电荷定向移动其方向与正电荷定向移动 的方向相同的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反与负电荷定向移动的方向相反.“等效电流”的磁场也可以“等效电流”的磁场也可以 应用安培定则来判定应用安培定则来判定. 【典例【典例5】开关闭合前三个小磁针的方向如图所示】开关闭合前三个小磁针的方向如图所示,确定确定 开关闭合时三个小磁针的转向及最后的指向

31、开关闭合时三个小磁针的转向及最后的指向. 解析解析:电路稳定后电路稳定后,根据安培定则可以判断螺线管左端为根据安培定则可以判断螺线管左端为S极极, 右端为右端为N极极,螺线管内部的磁场方向从螺线管内部的磁场方向从S极指向极指向N极极,外部磁场外部磁场 方向从方向从N极极 指向指向S极极,如图所示如图所示,故开关闭合时故开关闭合时,小磁针小磁针1顺时针转动顺时针转动,小磁针小磁针3逆时针转动逆时针转动,小小 磁针磁针2基本不动基本不动,最后的指向如图所示最后的指向如图所示. 答案答案:见解析见解析. 课堂评价课堂评价 答案答案:C 1.关于磁感线关于磁感线,下列说法正确的是下列说法正确的是 (

32、) A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 B.磁感线总是从磁感线总是从N极到极到S极极,是不闭合的曲线是不闭合的曲线 C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 D.两个磁场叠加的区域两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交磁感线就可能相交 答案答案:B 2.图中能正确表示通电导线附近磁感线分布的是图中能正确表示通电导线附近磁感线分布的是 ( ) A B C D 3.一环形线圈和两个小磁针的位置如图所示一环形线圈和两个小磁针的位置如图所示,开始两个小磁针与环形线圈在同开始两个小磁针与环形线圈在同 一平面内一平面内

33、,当线圈中通以顺时针方向的电流后当线圈中通以顺时针方向的电流后,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) 答案答案:B A.内部的小磁针的内部的小磁针的N极向外偏极向外偏,外部的小磁针的外部的小磁针的N极向外偏极向外偏 B.内部的小磁针的内部的小磁针的N极向里偏极向里偏,外部的小磁针的外部的小磁针的N极向外偏极向外偏 C.内部的小磁针的内部的小磁针的N极向外偏极向外偏,外部的小磁针的外部的小磁针的N极向里偏极向里偏 D.内部的小磁针的内部的小磁针的N极向里偏极向里偏,外部的小磁针的外部的小磁针的N极向里偏极向里偏 4.(多选多选)如图所示如图所示,螺线管中通有电流螺线管中通有电流,如果在图中的如

34、果在图中的A、B、C三点各放一根三点各放一根 小磁针小磁针,其中其中A点在螺线管内部点在螺线管内部,则则( ) 答案答案:BD A.放在放在A点的小磁针的点的小磁针的N极向左极向左 B.放在放在B点的小磁针的点的小磁针的N极向右极向右 C.放在放在C点的小磁针的点的小磁针的S极向右极向右 D.放在放在A点的小磁针的点的小磁针的N极向右极向右 第十三章第十三章 电磁感应与电磁波初步电磁感应与电磁波初步 学学 习习 目目 标标 1.结合生活情境结合生活情境,认识磁场有强弱认识磁场有强弱;通过类比电场强度通过类比电场强度,知道磁感知道磁感 应强度是描述磁场强弱的物理量应强度是描述磁场强弱的物理量,知

35、道磁感应强度的概念知道磁感应强度的概念;理解理解 匀强磁场的特点匀强磁场的特点.进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理 量的方法量的方法. 2.通过对磁感线疏密程度的研究通过对磁感线疏密程度的研究,建立磁通量的概念建立磁通量的概念,会计算匀强会计算匀强 磁场中通过某一面积的磁通量磁场中通过某一面积的磁通量. 3.了解中国古代在指南针使用方面的情况了解中国古代在指南针使用方面的情况,激发民族自豪感激发民族自豪感. 2 磁感应强度磁感应强度 磁通量磁通量 知识点一知识点一 磁感应强度磁感应强度 答案答案:电磁铁的磁场更强电磁铁的磁场更强,用磁感应强度描述磁

36、场的强弱用磁感应强度描述磁场的强弱. 1.巨大的电磁铁能吸引几吨的钢材巨大的电磁铁能吸引几吨的钢材,小磁体只能吸引几枚铁钉小磁体只能吸引几枚铁钉,电磁铁和小磁体电磁铁和小磁体 哪个产生的磁场强哪个产生的磁场强?用什么物理量描述磁场的强弱用什么物理量描述磁场的强弱? 2.类比电场强度的概念类比电场强度的概念,我们能用小磁针我们能用小磁针N极受力的大小和方向来确定某点磁场极受力的大小和方向来确定某点磁场 的强弱和方向吗的强弱和方向吗?为什么为什么? 答案答案:用小磁针用小磁针N极的受力方向可以判断某点磁场的方向极的受力方向可以判断某点磁场的方向,但由于但由于N极不能单独存极不能单独存 在在,很难测

37、量很难测量N极受力的大小极受力的大小,故不能用小磁针故不能用小磁针N极受力的大小确定磁场的强弱极受力的大小确定磁场的强弱. 3.电流元电流元:在物理学中在物理学中,把很短一段通电导线中的电流把很短一段通电导线中的电流I与导线长度与导线长度l的的 叫作电流元叫作电流元. 4.通电导线与磁场方向垂直时通电导线与磁场方向垂直时,它受力的大小既与导线的长度它受力的大小既与导线的长度l成成 ,又与又与 导线中的电流导线中的电流I成成 ,即与即与I和和l的乘积的乘积Il成正比成正比,用公式表示就是用公式表示就是 . 乘积乘积Il 正比正比 正比正比 F=IlB 5.磁感应强度磁感应强度. (1)磁感应强度

38、是表征磁感应强度是表征 的物理量的物理量,在导线与磁场在导线与磁场 垂直时垂直时,有关系式有关系式B= . (2)在国际单位制中在国际单位制中,磁感应强度的单位是磁感应强度的单位是 ,简称简称 ,符号是符号是 . (3)地磁场在地面附近的磁感应强度的平均值为地磁场在地面附近的磁感应强度的平均值为 ,电动机或变压器铁电动机或变压器铁 芯中磁场的磁感应强度为芯中磁场的磁感应强度为 . (4)磁感应强度是磁感应强度是 (选填“矢量”或“标量”选填“矢量”或“标量”),它的方向就是该它的方向就是该 处处 . 磁场强弱磁场强弱 特斯拉特斯拉 特特 T 510-5 T 0.81.7 T 矢量矢量 小磁针静

39、止时小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向 知识点二知识点二 匀强磁场匀强磁场 1.图甲为两个平行放置的异名永久磁体磁极间的磁场分布图甲为两个平行放置的异名永久磁体磁极间的磁场分布,图乙为两个平行放置图乙为两个平行放置 的通电线圈之间的磁场分布的通电线圈之间的磁场分布.观察图甲中除边缘部分和图乙中中间区域的磁感线观察图甲中除边缘部分和图乙中中间区域的磁感线 有什么特点有什么特点? 答案答案:磁感线均为间隔相等的平行直线磁感线均为间隔相等的平行直线. 2.猜测一下匀强磁场有什么特点猜测一下匀强磁场有什么特点. 答案答案:匀强磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同匀强磁场中各点的磁感应强度的大

40、小相等、方向相同,其磁感线为相互平其磁感线为相互平 行的等间距的直线行的等间距的直线. 甲甲 乙乙 知识点三知识点三 磁通量磁通量 1.如图所示如图所示,在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一个与磁场方向有一个与磁场方向 垂直的面垂直的面,面积为面积为S. (1)我们把我们把B与与S的乘积叫作穿过这个面积的的乘积叫作穿过这个面积的,简称简称.用字母用字母表示磁通量表示磁通量,则则=. (2)在国际单位制中在国际单位制中,磁通量的单位是磁通量的单位是,简称韦简称韦,符号是符号是, 1 Wb=1 T m2. (3)磁感应强度的另一种表达式磁感应强度的另一种表达式:从从=BS可

41、以得出可以得出B= ,这表示磁感应强度的大小这表示磁感应强度的大小 在数值上等于穿过方向的单位面积的磁通量在数值上等于穿过方向的单位面积的磁通量. BS 磁通量磁通量 磁通磁通 韦伯韦伯 Wb 垂直磁场垂直磁场 2.如图所示如图所示,一水平方向的匀强磁场一水平方向的匀强磁场,磁感应强度为磁感应强度为B.面积为面积为S的矩形线圈的矩形线圈abcd 水平放置水平放置. 答案答案:没有磁感线穿过线圈没有磁感线穿过线圈.磁通量为磁通量为0. (1)此时有磁感线穿过线圈吗此时有磁感线穿过线圈吗?磁通量是多少磁通量是多少? (2)线圈如何放置线圈如何放置,穿过线圈的磁感线条数最多穿过线圈的磁感线条数最多?

42、穿过线圈所围面积的磁通量最大穿过线圈所围面积的磁通量最大? 磁通量的最大值为多少磁通量的最大值为多少? 答案答案:线圈垂直磁场放置时线圈垂直磁场放置时,穿过线圈的磁感线条数最多穿过线圈的磁感线条数最多,穿过这个面积的磁穿过这个面积的磁 通量最大通量最大,磁通量的最大值为磁通量的最大值为BS. 3.如图所示如图所示,非匀强磁场中非匀强磁场中,S1和和S2两处磁感线的疏密不同两处磁感线的疏密不同. (1)如果在如果在S1和和S2处处,在垂直纸面方向取同样的面积在垂直纸面方向取同样的面积,穿过哪个面积的磁感线条数较穿过哪个面积的磁感线条数较 多多?穿过哪个面积的磁通量较大穿过哪个面积的磁通量较大?穿

43、过某一面积的磁感线条数和穿过该面积的磁穿过某一面积的磁感线条数和穿过该面积的磁 通量什么关系通量什么关系? 答案答案:S1处磁感线密处磁感线密,穿过穿过S1处的面积的磁感线条数较多处的面积的磁感线条数较多.S1处磁感应强度大处磁感应强度大,由于由于 面积相等面积相等,根据根据=BS,所以穿过所以穿过S1处的面积的磁通量较大处的面积的磁通量较大.穿过某一面积的磁感穿过某一面积的磁感 线的条数反映穿过这一面积的磁通量线的条数反映穿过这一面积的磁通量. (2)如果如果S2处所选的面积增大处所选的面积增大,使穿过使穿过S1处所选面积的磁感线都穿过处所选面积的磁感线都穿过S2处的所选处的所选 面积面积,

44、试在图中画出试在图中画出S2处所选的面积处所选的面积,穿过它们的磁通量有什么关系穿过它们的磁通量有什么关系? 答案答案:如图所示如图所示,穿过穿过S1和和 S2处所选面积的磁感线条数相等处所选面积的磁感线条数相等,穿过它们的磁通穿过它们的磁通 量也相等量也相等. 小试身手小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流( (正确的打“正确的打“”, ,错误的打“错误的打“”).”). 1.电流元在磁场中受到的作用力越大电流元在磁场中受到的作用力越大,磁感应强度越大磁感应强度越大. ( ) 2.磁感应强度由磁场本身的性质决定磁感应强度由磁场本身的性质决定,与放不放电流元无关

45、与放不放电流元无关.( ) 3.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向.( ) 4.磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量.( ) 5.磁通量越大磁通量越大,磁感应强度越大磁感应强度越大.( ) 6.穿过某一面积的磁通量为穿过某一面积的磁通量为0,该处磁感应强度不一定为该处磁感应强度不一定为0.( ) 7.将一平面置于匀强磁场中的任何位置将一平面置于匀强磁场中的任何位置,穿过该平面的磁通量总相等穿过该平面的磁通量总相等.( ) 探究一探究一 磁感应强度磁感应强度 问题情境问题情境 如图所示如图所示,直导线水平悬

46、挂在磁体的两极间直导线水平悬挂在磁体的两极间,导线的方向与磁场的方向垂直导线的方向与磁场的方向垂直.导导 线中的电流大小可以由外部电路控制线中的电流大小可以由外部电路控制,用电流表测量用电流表测量.分别接通“分别接通“2、3”和“”和“1、 4”,可以改变导线通电部分的长度可以改变导线通电部分的长度. 1.接通“接通“2、3”时”时,观察悬线摆动的角度观察悬线摆动的角度,然后断开然后断开 “2、3”,接通“接通“1、4”,保持电保持电 流不变流不变,可以观察到什么现象可以观察到什么现象?此现象说明什么此现象说明什么? 答案答案:电路由接通“电路由接通“2、3”改为接通“”改为接通“1、4”,导

47、线通电部分变长导线通电部分变长,可以观察到悬线可以观察到悬线 与竖直方向的夹角变大与竖直方向的夹角变大.说明电流一定时说明电流一定时,通电导线越长通电导线越长,导线受力越大导线受力越大. 2.接通“接通“2、3”时”时,使导线中的电流变大使导线中的电流变大,可以观察到什么现象可以观察到什么现象?此现象说明什此现象说明什 么么? 答案答案:悬线与竖直方向的夹角变大悬线与竖直方向的夹角变大.说明导线长度一定时说明导线长度一定时,电流变大电流变大,导线受力变大导线受力变大. 3.根据上述实验现象分析根据上述实验现象分析,通电直导线垂直放置在磁场中受到的磁场力通电直导线垂直放置在磁场中受到的磁场力F的

48、大小的大小 可能与什么因素有关可能与什么因素有关? 答案答案:磁场力磁场力F的大小可能与导线中的电流的大小可能与导线中的电流I和导线长度和导线长度l有关有关. 4.如图所示如图所示,磁场中的磁场中的D、E、F三点分别放置长度很短的通电导体三点分别放置长度很短的通电导体,导体中通有导体中通有 电流电流,且导体与所在位置的磁场垂直且导体与所在位置的磁场垂直. 测得导体所受的磁场力情况如表中所示测得导体所受的磁场力情况如表中所示.分析表中数据分析表中数据,计算磁场力与电流和导计算磁场力与电流和导 体长度乘积的比值体长度乘积的比值,你能得出什么结论你能得出什么结论? 位置位置 电流电流 长度长度 磁场

49、力磁场力 D I l 3F E I l F I 2l 2F 2I l 2F F I l 0.5F 答案答案:(1)在不同位置在不同位置,垂直磁场方向放入垂直磁场方向放入I、l相同的电流元相同的电流元,电流元受到的磁场力电流元受到的磁场力 与电流和导体长度乘积的比值不同与电流和导体长度乘积的比值不同,磁场较强的地方磁场较强的地方,比值较大比值较大. (2)在同一位置在同一位置,垂直磁场方向放入垂直磁场方向放入I、l不同的电流元不同的电流元,电流元受到的磁场力与电电流元受到的磁场力与电 流和导体长度乘积成正比流和导体长度乘积成正比,即电流元受到的磁场力与电流和导体长度乘积的比即电流元受到的磁场力与

50、电流和导体长度乘积的比 值相同值相同. (3)磁场力与电流和导体长度乘积的比值与垂直磁场方向放置的电流元无关磁场力与电流和导体长度乘积的比值与垂直磁场方向放置的电流元无关. 5.结合以上探究内容结合以上探究内容,与同学交流并思考与同学交流并思考:如何引入一个物理量用来表征磁场如何引入一个物理量用来表征磁场 的强弱的强弱?渗透哪种思想方法渗透哪种思想方法?电场中哪些物理量是采用此方法定义的电场中哪些物理量是采用此方法定义的? 答案答案:在导线与磁场方向垂直时在导线与磁场方向垂直时,可以用磁感应强度可以用磁感应强度B= 来表示磁场的强弱 来表示磁场的强弱;磁磁 感应强度感应强度B与与F、I、l无关