第1節(jié)　磁場　磁感線

物理觀念(1)了解磁現(xiàn)象，知道磁場的性質(zhì)。(2)了解電流的磁效應(yīng)。(3)知道磁感線的概念，并能記住幾種常見磁場的磁感線分布特點。(4)知道安培分子電流假說的內(nèi)容?？茖W(xué)思維會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的重要意義。一、電和磁的聯(lián)系磁場1．電和磁的聯(lián)系(1)自然界中的磁體總是存在著兩個_____。(2)磁極間的相互作用：同名磁極相互____，異名磁極相互_____。(3)電流的磁效應(yīng)：1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特通過通電導(dǎo)線使小磁針_____的實驗發(fā)現(xiàn)了電流的_______，揭示了電與磁的聯(lián)系。磁極吸引偏轉(zhuǎn)磁效應(yīng)排斥2．磁場(1)磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過______發(fā)生的。(2)基本性質(zhì)：磁場對磁極或通電導(dǎo)體有力的作用。(3)通電導(dǎo)線間的相互作用力特點：同向通電導(dǎo)線相互_____，異向通電導(dǎo)線相互____。(4)磁場盡管看不見、摸不著，但它與電場類似，都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質(zhì)。磁場吸引排斥二、磁感線安培定則1．磁感線(1)磁場方向規(guī)定：物理學(xué)中把小磁針靜止時_____所指的方向規(guī)定為該點磁場的方向。(2)定義：用來形象地描述磁場的一些曲線，使曲線上每一點的_____方向都跟該點磁場的方向______。(3)磁感線可以描述磁場的強弱，磁感線越___，表示磁場越強。2．安培定則電流的方向跟它的磁感線方向之間的關(guān)系可以用安培定則(右手螺旋定則)來判斷。各種電流的磁場磁感線判斷方法如下：(1)直線電流：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與________一致，__________所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。N極一致切線密電流方向彎曲的四指(2)環(huán)形電流：讓右手彎曲的四指與_______________一致，伸直的拇指所指的方向就是_____________________的方向。(3)通電螺線管：右手握住螺線管，讓彎曲的四指跟螺線管___________一致，伸直的拇指所指的方向就是____________________的方向，或者說拇指所指的就是通電螺線管N極的方向。磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，但它并不真實存在，磁感線是為了形象地研究磁場而人為假設(shè)的曲線。

環(huán)形電流的方向環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場電流的方向螺線管內(nèi)部的磁場1.奧斯特實驗：南北方向的直導(dǎo)線放置在小磁針上方，給直導(dǎo)線通電。觀察實驗現(xiàn)象。(1)導(dǎo)線通電后觀察到什么現(xiàn)象？提示：導(dǎo)線通電后發(fā)現(xiàn)小磁針轉(zhuǎn)動了。(2)實驗現(xiàn)象說明了什么問題？提示：實驗現(xiàn)象說明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，磁場對小磁針有力的作用。奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁的聯(lián)系。2．(1)通電的螺線管相當(dāng)于一個條形磁體，一端是N極，另一端是S極，把一個小磁針放入螺線管內(nèi)部，小磁針的N極指向螺線管的哪端？提示：指向螺線管的N極。小磁針N極的指向是N極受到磁場力的方向，N極受力的方向是該位置的磁感線的方向，在螺線管內(nèi)部，磁感線方向由S極指向N極，所以小磁針的N極指向螺線管的N極。(2)觀察三幅圖片，請思考：圖甲中的小磁針為什么會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？圖乙中的通電導(dǎo)線為什么會運動起來？圖丙中通電導(dǎo)線之間的相互作用是怎樣發(fā)生的？提示：圖甲中小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)、圖乙中通電導(dǎo)線運動起來是因為受到了力的作用；圖丙中通電導(dǎo)線之間的相互作用是借助磁場發(fā)生的。新知學(xué)習(xí)(一)|對磁場的理解[任務(wù)驅(qū)動]如圖，自然界中有電場、磁場、重力場等多種場，這些場有什么共同點呢？提示：這些場看不見，摸不著，不是由實物粒子組成，但都是客觀存在的物質(zhì)，都對放入其中的物體有力的作用。

[重點釋解]1．磁場的存在：磁體的周圍、電流的周圍都存在磁場。2．磁場的客觀性：磁場雖然看不見、摸不著，不是由分子、原子組成的，但卻是客觀存在的。場和實物是物質(zhì)存在的兩種形式。3．磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或電流有力的作用。磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。4．磁場的方向性：有方向，處在磁場中能夠自由轉(zhuǎn)動的小磁針，靜止時N極的指向，即小磁針N極的受力方向就是該處的磁場方向。5．電場和磁場的比較比較項目電場磁場不同點產(chǎn)生電荷周圍磁體、電流、運動電荷周圍基本性質(zhì)對放入其中的電荷有靜電力的作用對放入其中的磁極、電流有磁場力的作用作用特點對放入其中的磁體無力的作用對放入其中的靜止電荷無力的作用相同點磁場和電場一樣，都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質(zhì)，都具有能量[針對訓(xùn)練]1．奧斯特實驗說明了

(

)A．磁場的存在

B．磁場的方向性C．電流可以產(chǎn)生磁場

D．磁體間有相互作用解析：奧斯特實驗中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電流周圍存在磁場，即電流產(chǎn)生了磁場，故C正確。答案：C2．下列關(guān)于磁場的說法中正確的是

(

)A．磁體周圍的磁場看不見、摸不著，所以磁場不是客觀存在的B．將小磁針放在磁體附近，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因為受到磁場力的作用C．把磁體放在真空中，磁場就消失了D．當(dāng)磁體周圍撒上鐵屑時才能形成磁場，不撒鐵屑磁場就消失解析：理解磁場的物質(zhì)形態(tài)時應(yīng)與電場類比，磁場看不見、摸不著，但不會因主觀意識而存在或消失，磁場與電場一樣，都是客觀存在的物質(zhì)形態(tài)。磁場是磁體、電流或運動電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，說它“特殊”，是因為它和我們常見的以分子、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒形式存在，而是以一種“場”的形式存在；說它是“物質(zhì)”，是因為它和我們常見的實物一樣，能對放在其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用，因此我們說磁場是和我們常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)。雖然它看不見、摸不著，但可以通過它的基本性質(zhì)反映出來，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B新知學(xué)習(xí)(二)|對磁感線的理解[任務(wù)驅(qū)動]如圖所示為一條形磁體的磁感線，則該磁體的哪端是N極？小磁針的N極在左端還是右端？圖中a、b兩點哪點的磁場較強？提示：磁體的右端為N極；小磁針的N極在左端；圖中b點的磁場較強。[重點釋解]1．磁感線的特點(1)為形象描述磁場而引入的假想曲線，實際并不存在。(2)磁感線的疏密表示磁場的強弱，密集的地方磁場強，稀疏的地方磁場弱。(3)磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指向N極。(4)磁感線閉合且不相交、不相切，也不中斷。(5)磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。2．常見永磁體的磁場[針對訓(xùn)練]1．(多選)下列說法正確的是

(

)A．磁場是一種物質(zhì)

B．磁感線真實存在C．磁體之間通過磁場相互作用

D．磁感線的疏密可以描述磁場的強弱解析：磁場盡管看不見、摸不著，但它是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質(zhì)，故A正確；磁感線是為了形象地描述磁場而假想的線，實際并不存在，故B錯誤；磁體之間通過磁場相互作用，故C正確；磁感線的疏密可以描述磁場的強弱，磁感線越密，表示該處磁場越強，故D正確。答案：ACD2.如圖所示，表示蹄形磁體周圍的磁感線，磁場中有a、b兩點，下列說法正確的是

(

)A.a、b兩處的磁場強弱相等B．a(chǎn)、b兩處的磁場強弱不等，b點較強C．蹄形磁體的磁感線起始于蹄形磁鐵的N極，終止于蹄形磁鐵的S極D．a(chǎn)處沒有磁感線，所以該處沒有磁場解析：由于磁感線較密處磁場較強，由題圖可知b處的磁感線較密，a處的磁感線較疏，故b處磁場較強，A錯誤，B正確；磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，故C錯誤；在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在，故D錯誤。答案：B3．下列關(guān)于電場線和磁感線的說法中，正確的是

(

)A．電場線和磁感線都是電場或磁場中實際存在的線B．磁場中兩條磁感線一定不相交，但在復(fù)雜電場中的電場線是可以相交的C．電場線是一條不閉合曲線，而磁感線是一條閉合曲線D．電場線越密的地方，同一試探電荷所受的電場力越大；磁感線分布較密的地方，同一試探電荷所受的磁場力也越大解析：電場線和磁感線是為了描述電場和磁場假想的曲線，都不是電場或磁場中實際存在的線，A錯誤；磁場中兩條磁感線一定不相交，所有電場中的電場線也是不相交的，B錯誤；磁感線是一條閉合的、有方向的曲線，而電場線不是閉合的曲線，C正確；電場線越密的地方，電場越強，磁感線越密的地方，磁場也越強，但同一試探電荷所受的磁場力不一定越大，如靜止的電荷不受磁場力，D錯誤。答案：C

新知學(xué)習(xí)(三)|安培定則及其應(yīng)用[重點釋解]1．三種常見的電流的磁場安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導(dǎo)線上任意點為圓心垂直于導(dǎo)線的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強磁場且比外部強，方向由S極指向N極，外部類似條形磁體，由N極指向S極[特別提醒](1)磁場是分布在立體空間的。(2)利用安培定則不僅可以判斷磁場的方向，還可以根據(jù)磁場的方向判斷電流的方向。(3)利用安培定則判斷直線電流時，四指所指的方向是導(dǎo)線之外磁場的方向；判斷環(huán)形電流和通電螺線管電流時，拇指的指向是線圈軸線上磁場的方向。(4)環(huán)形電流相當(dāng)于小磁針，通電螺線管相當(dāng)于條形磁體，利用安培定則判斷時，拇指所指的一端為它的N極。2．安培分子電流假說(1)假說內(nèi)容：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。(2)假說的意義：安培分子電流假說，揭示了磁鐵磁性的起源，它使我們認(rèn)識到：磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的。(3)假說對一些現(xiàn)象的解釋：①磁化：一根鐵棒，在未被磁化的時候，內(nèi)部各分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外界不顯磁性；當(dāng)鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流的取向變得大致相同，鐵棒被磁化。②消磁：磁體受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因為在激烈的熱運動或機(jī)械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂了。[解題指導(dǎo)](1)通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似。(2)小磁針的N極受力的方向即為磁場的方向。[解析]

由安培定則，通電螺線管的磁場如圖所示，右端為N極，左端為S極，在a點磁場方向向右，則小磁針在a點時，N極向右，A項錯誤，D項正確；在b點磁場方向向右，則小磁針在b點時，N極向右，B項正確；在c點，磁場方向向右，則小磁針在c點時，N極向右，S極向左，C項錯誤。[答案]

BD[針對訓(xùn)練]1．(2022·貴州學(xué)業(yè)考試)通電螺線管磁場分布如圖所示。圖中A、B、C、D四個位置各點磁場方向與圖中小磁針?biāo)谖恢玫拇艌龇较蛞恢碌氖?/p>

(

)A．A位置 B．B位置

C．C位置

D．D位置解析：由題圖可知，小磁針N極所指的方向水平向右，而A點磁場方向斜向左上；B點的磁場方向水平向右；C點的磁場方向斜向左下；D點的磁場方向斜向左上，可知圖中A、B、C、D四個位置各點磁場方向與圖中小磁針?biāo)谖恢玫拇艌龇较蛞恢碌氖荁位置。故選B。答案：B2．關(guān)于電流周圍產(chǎn)生的磁場分布，下列圖示正確的是

(

)解析：根據(jù)通電直導(dǎo)線周圍磁場分布規(guī)律可知，從導(dǎo)線向遠(yuǎn)處延伸，磁場強度逐漸減弱，表示磁感線的×和·逐漸稀疏，根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線左側(cè)磁場方向應(yīng)垂直紙面向里，右側(cè)磁場方向應(yīng)垂直紙面向外，故A錯誤；根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)為逆時針方向，且從導(dǎo)線向遠(yuǎn)處延伸，磁感線應(yīng)逐漸稀疏，故B錯誤；根據(jù)安培定則可知環(huán)內(nèi)部磁場方向應(yīng)垂直紙面向里，環(huán)外側(cè)磁場方向應(yīng)垂直紙面向外，且環(huán)內(nèi)磁感線分布應(yīng)當(dāng)是不均勻的，故C錯誤；根據(jù)安培定則可知該環(huán)形導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向大致向右，且靠近上方磁感線向上彎曲，靠近下方磁感線向下彎曲，故D正確。答案：D一、好素材分享——看其他教材如何落實核心素養(yǎng)

物理觀念——地磁場及其成因1．(選自魯科版教材“科學(xué)書屋”)地球本身是一個大磁體，它的N極位于地理南極附近，S極位于地理北極附近(圖1)。在地磁兩極，磁針豎直指向地面；在赤道上，磁針?biāo)街甘灸媳?。磁針指示南北是一種近似的說法，小磁針的指向與地理正南正北方向之間的夾角稱為磁偏角。對于地球磁性的成因，目前仍沒有確定的說法，部分科學(xué)家認(rèn)為是由地核中熔化了的金屬(鐵和鎳)的環(huán)流引起的。

地磁場對人類的生產(chǎn)生活都有重要意義。根據(jù)地磁場出現(xiàn)的異常情況，可發(fā)現(xiàn)未知的礦藏或者特殊的地質(zhì)構(gòu)造。地磁場能使來自太陽的高速帶電粒子流偏轉(zhuǎn)，成為地球生命的“保護(hù)傘”。科學(xué)家還根據(jù)對地球火山巖石的精確測定，發(fā)現(xiàn)地磁場強度和方向發(fā)生過多次變化(圖2)。[討論與交流]假如地磁場是由地球表面帶電荷引起的，試分析地球表面電荷的電性。提示：負(fù)電荷。因地球表面帶有電荷，地球自轉(zhuǎn)時產(chǎn)生環(huán)形電流，根據(jù)右手螺旋定則可知地球表面環(huán)形電流方向自東向西，而地球自轉(zhuǎn)方向自西向東，故地球表面電荷為負(fù)電荷。

科學(xué)思維——錄音磁頭的工作原理2．(選自粵教版教材課后練習(xí))如圖所示是錄音磁頭的工作原理圖。錄音時，磁帶上一層磁性材料通過磁頭的作用被磁化成類似于圖中的小磁體，從而記錄聲音。請根據(jù)圖中小磁體的極性標(biāo)出此時磁頭線圈中電流的方向。提示：圖中小磁體的極性及磁頭線圈中電流的方向如圖所示。二、新題目精選——品立意深處所蘊含的核心價值1.指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。司南是春秋戰(zhàn)國時期發(fā)明的一種指南針，如圖所示。它由青銅盤和磁勺