第三節(jié) 磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 （教學(xué)課件）-【中職專用】高中物理同步課堂（高教版）

物理第三節(jié)

磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度主題五

電與磁及其應(yīng)用通用類主要內(nèi)容345621磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)磁感線勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁通量電流的磁場(chǎng)1

磁

場(chǎng)

同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。

1.磁場(chǎng)

在磁體周圍存在著一種特殊形式的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫做磁場(chǎng)。

一、磁場(chǎng)人工磁體（磁鐵等）天然磁體（地球）

2.磁場(chǎng)的性質(zhì)

3.磁場(chǎng)的方向

規(guī)定：放在磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，它靜止時(shí)N

極（北極）所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)的方向。

把一些可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針?lè)旁跅l形磁鐵的周圍，在磁場(chǎng)力的作用下，小磁針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，靜止時(shí)，小磁針不再指向南北。2

磁

感

線

【觀察與體驗(yàn)】

觀察磁體周圍的模擬磁場(chǎng)

將一塊玻璃板水平地放在條形磁鐵或U形磁鐵上，在玻璃板面上均勻地撒一些細(xì)鐵屑，然后輕敲玻璃板，細(xì)鐵屑會(huì)由于震動(dòng)而移動(dòng)，最終呈現(xiàn)出一定的形狀，如右圖所示。

【思考與討論】

小組討論，在本實(shí)驗(yàn)中為什么要用細(xì)鐵屑？如果換成細(xì)木屑行不行？將一些可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針?lè)旁跅l形磁鐵的周圍，在磁場(chǎng)力的作用下，小磁針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)小磁針靜止時(shí)，小磁針的指向如右圖所示。可以看出磁鐵周圍不同位置的小磁針，N極所指的方向是不同的。

1.磁感應(yīng)線在磁場(chǎng)中畫出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上任一點(diǎn)的切線方向都和該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，這樣的曲線就叫做磁感應(yīng)線，簡(jiǎn)稱磁感線。

條形磁鐵的磁感線和U型磁鐵的磁感線如圖所示。

二、磁感應(yīng)線

3.磁感線的特點(diǎn)

（1）在磁體外部，磁感線是從

N極指向

S極；在磁體內(nèi)部，磁感線是從S極指向N極,磁感線是閉合曲線。

（2）磁感線不相交。

（3）磁感線密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，磁感線稀疏的地方磁場(chǎng)弱。

說(shuō)明：磁感線和電場(chǎng)線一樣，都是理想化的物理模型，實(shí)際上并不存在。但它可以比較直觀地、形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的方向。我國(guó)早在公元前3世紀(jì)的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代就已認(rèn)識(shí)到磁石的指極性?！俄n非子》中提到“先王立司南以端朝夕”。公元1世紀(jì)初東漢王充在《論衡》中記載：“司南之杓，投之于地，其柢指南?！边@些文獻(xiàn)表明司南是最早的指南針。3

磁感應(yīng)強(qiáng)度

如圖，將通電導(dǎo)線垂直放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線要受到磁場(chǎng)力的作用。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫做安培力。

一、安培力

實(shí)驗(yàn)表明，安培力F的大小會(huì)隨I、L的變化而變化，但F/IL的比值保持不變，比值大小反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

安培力大小跟什么有關(guān)呢？

（1）保持導(dǎo)線中電流不變，改變磁場(chǎng)中導(dǎo)線的長(zhǎng)度:

（2）保持磁場(chǎng)中導(dǎo)線長(zhǎng)度不變，改變導(dǎo)線中的電流:

磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值，叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。

二、磁感應(yīng)強(qiáng)度

1.定義3.單位T（特）

2.公式

磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是0.5×10-4T；一般永久磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是0.4~0.7T，在電機(jī)和變壓器的鐵心中，磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)0.8~1.4T。BILF

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，它的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，可以用磁感線形象地描繪。磁感線的切線方向表示該點(diǎn)B的方向。4.說(shuō)明

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小只與磁場(chǎng)本身性質(zhì)有關(guān)，而與F，I，L無(wú)關(guān)。

【應(yīng)用與拓展】

地磁探礦

根據(jù)地磁場(chǎng)的變化的規(guī)律性。我們可以根據(jù)地磁的異常現(xiàn)象來(lái)探測(cè)磁鐵礦區(qū)。4

勻強(qiáng)磁場(chǎng)

勻強(qiáng)磁場(chǎng)

在磁場(chǎng)的某一區(qū)域內(nèi)，如果各處的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的的磁場(chǎng)就叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線的示意圖勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些疏密均勻、互相平行的直線。5

磁

通

量在電磁學(xué)中，經(jīng)常要討論某一區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)和它的變化情況，為此我們引入一個(gè)新的物理量——磁通量。

三、磁通量1.定義設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為

S，我們把

B與

S的乘積稱為穿過(guò)該平面的磁通量，如下圖所示。

B2.公式

=0（B與S平行）S3.單位Wb

（韋）

=BS（B與S垂直）

【例】已知某勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5T，在該磁場(chǎng)中有一面積為0.02m2的矩形線圈，當(dāng)線圈平面與磁感線垂直和平行時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量各是多少？BSB

解：當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為

當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為6

電流的磁場(chǎng)

【觀察與體驗(yàn)】

觀察通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)方向按照?qǐng)D示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將一根直導(dǎo)線豎直穿過(guò)水平放置的硬紙板，在紙板上放置幾個(gè)小磁針，觀察通電后小磁針N極所指的方向；改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察小磁針N極指向的變化情況?！舅伎寂c討論】

小組討論，試著歸納小磁針

N極的指向與電流方向有怎樣的關(guān)系呢？

電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。

電流的磁場(chǎng)

電流的磁效應(yīng)奧斯特安培

1.直線電流的磁場(chǎng)

用右手握住直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流方向，則彎曲的四指所指的方向就是磁感應(yīng)線的方向。

2.環(huán)形電流的磁場(chǎng)

用右手握住圓環(huán)，讓彎曲的四指向電流方向，則與四指垂直的大拇指所指的方向，就是圓環(huán)內(nèi)磁感線的方向。

3.通電螺線管的磁場(chǎng)

用右手握住螺線管，讓彎曲的四指向電流方向，則與四指垂直的大拇指所指的方向，就是通電螺線管內(nèi)部磁感線的方向。

磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

安培分子電流假說(shuō)

安培根據(jù)環(huán)形電流及通電螺線管的磁性與條形磁鐵的磁性相似，提出了分子電流假說(shuō)。他認(rèn)為，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。假說(shuō)法就是在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)科學(xué)原理和事實(shí)進(jìn)行理性思維，對(duì)未知的自然現(xiàn)象和規(guī)律所作的假定性解釋和說(shuō)明的方法。假說(shuō)內(nèi)容的正確與否，還需要等待實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)或?qū)嵺`的證明?！舅季S與方法】

假說(shuō)法這是物理學(xué)中的一種重要的科學(xué)方法，雖然利用假說(shuō)提出的理論不一定正確，但依然對(duì)科學(xué)研究有著促進(jìn)作用，人類就是在不斷地質(zhì)疑、假設(shè)、推理、創(chuàng)新中不斷進(jìn)步的。

例如，一根鐵棒在未磁化時(shí)，內(nèi)部各個(gè)分子電流的取向是雜亂無(wú)章的，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外界不顯磁性，如圖所示。

當(dāng)鐵棒受到外界磁場(chǎng)作用時(shí)，各分子電流的取向變得大致相同，物體就被磁化了，兩端形成磁極，如圖所示。在鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)車間或廢鋼鐵回收部門，經(jīng)?？梢砸?jiàn)到的機(jī)器就是電磁起重機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)是通電線圈。它在接近鋼鐵制品時(shí)，接通電路，產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)，將鋼鐵吸起。運(yùn)到目的地后，斷開(kāi)電路，磁場(chǎng)消失，將鋼鐵放下。我國(guó)時(shí)速600公里高速磁浮試驗(yàn)樣車在青島下線，如下圖所示。

【應(yīng)用與拓展】

貼地飛行的磁懸浮列車

練習(xí)1.下圖中磁場(chǎng)方向如圖中箭頭所示，請(qǐng)說(shuō)明小磁針將怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)以及停在哪個(gè)方向。2.如圖所示，請(qǐng)確定圖中電源的正極和負(fù)極。3.如圖所示，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，磁針的N極指向讀者，試確定線圈中電流的方向。