磁与人类文明-课件.ppt

1、高中物理选修高中物理选修3 31 1 最初发现的磁体是被称为最初发现的磁体是被称为“天然磁石天然磁石”的矿物，的矿物，其主要成分为其主要成分为FeFe3 3O O4 4 ，能吸引铁质物体，很像磁铁，能吸引铁质物体，很像磁铁.磁铁多是由铁、钴、镍等金属或某些氧化物制成。磁铁多是由铁、钴、镍等金属或某些氧化物制成。1.1.我国古代磁现象我国古代磁现象 东汉王充在东汉王充在论衡论衡中写道：中写道：“司南之司南之杓，投之于地，其柢指南杓，投之于地，其柢指南”指指 南南 针针冰冰箱箱门门的的磁磁封封条条2.2.现代生活中的磁现象现代生活中的磁现象电磁灶电磁灶核磁共振核磁共振鸽子长途飞行不会迷失方向鸽子长

2、途飞行不会迷失方向 上海上海磁悬浮列车磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后，速度是列车加速到平稳运行之后，速度是430430公公里里/小时小时。这个速度超过了。这个速度超过了F1F1赛事的最高时速，车厢里上赛事的最高时速，车厢里上下颠簸很小，左右摇摆得相对还大一些。下颠簸很小，左右摇摆得相对还大一些。改变人类活动的发明改变人类活动的发明四大发明之一四大发明之一指南针指南针 远在春秋战国时期，我远在春秋战国时期，我国古人对天然磁石就有了国古人对天然磁石就有了一些认识，并开始用于寻一些认识，并开始用于寻找铁矿

3、。找铁矿。公元公元4世纪的世纪的鬼谷子鬼谷子.谋篇谋篇中的记述表明，我中的记述表明，我国古人已发现磁石指向南国古人已发现磁石指向南北的特性，并发明了指示北的特性，并发明了指示方向的方向的司司南南“杓杓”。后来，后来，司南杓发展为司南杓发展为指南针指南针。指南针为什指南针为什么会指南呢？么会指南呢？北北二、我们生活在天然的磁场中二、我们生活在天然的磁场中地磁场地磁场1600年英国宫廷医生吉尔伯特（W.Gilbert）认识到地球本身是一个巨大的磁体。地球周围存在着地球周围存在着磁场，这个磁场磁场，这个磁场叫做叫做地磁场地磁场NS地磁场的方向地磁场的方向是这样的吗？是这样的吗？指南针在地磁场的作用下

4、发生偏转而指示方向指南针在地磁场的作用下发生偏转而指示方向NS地磁场的方向地磁场的方向是这样的吗？是这样的吗？北北地磁场的磁南极（S极）在地球的北端（西经100.5，北纬75.5的北美洲帕利群岛附近），磁北极（N极）在地球的南极（东经139.9，南纬66.6的南极洲威尔斯附近）NS11地磁的两极跟地理的两极地磁的两极跟地理的两极并不重合，地磁轴和地球并不重合，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为自转轴两者的夹角约为1111，因而水平放置的磁，因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之针的指向跟地理子午线之间有一个夹角，这个夹角间有一个夹角，这个夹角叫做叫做磁偏角磁偏角 1.1.磁性材料磁性材料:通常指

5、通常指磁化后磁性很强磁化后磁性很强的物质的物质(铁磁性物质铁磁性物质)三、磁性材料三、磁性材料2.2.分类分类:按磁化后按磁化后去磁的难易去磁的难易分为两类分为两类:软磁性材料软磁性材料:磁化后磁化后容易去磁容易去磁的物质的物质.如软铁、硅钢、如软铁、硅钢、镍铁合金和锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等镍铁合金和锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等.硬磁性材料硬磁性材料:磁化后磁化后不易去磁不易去磁的物质的物质.如碳钢、钨钢、如碳钢、钨钢、铝镍钴合金和钡铁氧体、锶铁氧体等铝镍钴合金和钡铁氧体、锶铁氧体等.3.3.磁性材料特性及应用磁性材料特性及应用:软磁性材料软磁性材料:.适用于需要反复磁化的场合适用于需要反复磁化的

6、场合,可用来制造可用来制造半导体收音机的半导体收音机的天线磁棒天线磁棒、录音机和录像机的、录音机和录像机的磁头磁头、电子计算机中的、电子计算机中的记忆元件记忆元件,以及变压器以及变压器、电动机、交流发电机、电磁铁和各种高频元、电动机、交流发电机、电磁铁和各种高频元件的件的铁芯铁芯等等.硬磁性材料硬磁性材料:.适合适合制成永久磁铁制成永久磁铁(应用在磁电式仪表、应用在磁电式仪表、扬声器、话筒、永磁电机等扬声器、话筒、永磁电机等)、磁记录材料磁记录材料(可可用于录音磁带、银行卡等用于录音磁带、银行卡等).).4.4.计算机磁盘及磁盘驱动器计算机磁盘及磁盘驱动器:北北NS11地球周围存在磁场。地球周

7、围存在磁场。我们该如何来描述我们该如何来描述磁场？磁场？四、磁场的形象描述四、磁场的形象描述磁感线磁感线1 1、磁感线、磁感线是磁场中是磁场中人为地画出的一些有方人为地画出的一些有方向的曲线，在这些曲线向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向上，每一点的切线方向都在该点磁场方向上。都在该点磁场方向上。在同一个磁场的磁感线在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密分布图上，磁感线越密的地方，表示哪里的磁的地方，表示哪里的磁场越强场越强2 2、磁感线的方、磁感线的方向：向：在磁场中的在磁场中的任意一点，小磁针任意一点，小磁针北极受力的方向，北极受力的方向，亦即小磁针静止时亦即小磁针静止时北极所指的方

8、向，北极所指的方向，就是哪一点的磁感就是哪一点的磁感线方向线方向NSNSNSNSNSNSNSNSNS磁感线越密的地方，表示磁磁感线越密的地方，表示磁场越强，磁感线越稀得地方场越强，磁感线越稀得地方表示磁场弱表示磁场弱条形磁铁两极条形磁铁两极附近的磁感线附近的磁感线较密，磁场较较密，磁场较强；中间部分强；中间部分磁感线比较稀，磁感线比较稀，磁场比较弱。磁场比较弱。马蹄形磁铁的磁感线马蹄形磁铁的磁感线ABCN你知道磁感线与电你知道磁感线与电场线的相似之处与场线的相似之处与区别吗？区别吗？都是假想的线；都是假想的线；疏密均表示强弱；疏密均表示强弱；曲线上某点的切线方向均表示方向；曲线上某点的切线方向

9、均表示方向；两条磁感线（或电场线）均不能相交。两条磁感线（或电场线）均不能相交。相似之处：相似之处：不同之处：不同之处：?电场线与磁场线有何异同电场线与磁场线有何异同？电场线电场线磁感线磁感线相同相同之处之处不同不同之处之处1 1、都是假想出来的不存在的曲线、都是假想出来的不存在的曲线2 2、疏和密表示场的弱和强、疏和密表示场的弱和强3 3、线上某点的切线方向代表该点的场的方向。、线上某点的切线方向代表该点的场的方向。4 4、都不能相交、相切、都不能相交、相切1 1、起于正电荷，止于、起于正电荷，止于负电荷的不负电荷的不封闭封闭曲线曲线1 1、磁铁外部：、磁铁外部：N N极极S S极；内部：极

10、；内部：S S极极N N极，是极，是封闭封闭曲线曲线2 2、切线方向是正电、切线方向是正电荷的受力方向荷的受力方向2 2、切线方向是小磁、切线方向是小磁针针N N极的受力方向极的受力方向物理学中，把磁感线的间距相等，相互平行且指向相同的磁场叫做匀强磁场匀强磁场NSNS五、磁场的定量描述五、磁场的定量描述磁通量磁通量 ，磁通量是为了描述磁场（磁感线）的分布情况而引入的，简称磁通如图所示，在匀强磁场中有一个与磁感线方向垂直的平面，若穿过该平面的磁感线有净 条，我们就称穿过这个平面的磁通量为 。单位：韦伯（wb）磁通量磁通量 ，磁通量是为了描述磁场（磁感线）的分布情况而引入的，简称磁通如图，设垂直于

11、磁感线的平面的面积为S，穿过的磁通量为 ，则磁场的强度可以用 来表示S物理学中，把垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做磁感应强度。SB单位：磁通量单位：磁通量 韦韦 伯（伯（wbwb）面面 积积 平方米平方米 （m m2 2）磁感应强度磁感应强度 特斯拉特斯拉 （T T）2m1wb1T1 s练习：分别计算下面两幅图中的磁通量的大小ScosSSabcdcosSBabcdSB磁感应强度是矢量，是一个有大磁感应强度是矢量，是一个有大小有方向的物理量小有方向的物理量课后作业：P103 第2、3题磁场空间各点磁感应强度的方向磁场空间各点磁感应强度的方向与该点处磁感线的切线方向一致与该点处磁感线的切线方向一致BABBBC