《磁现象和磁场》(上课).ppt

3.1磁现象和磁场,我国是世界上最早发现磁现象的国家，早在战国末年就有磁铁的记载，我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献在现代，磁现象与日常生活、科技密切相关,导入,电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物。,上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后，速度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的最高时速。,1.磁性：能够吸引铁质物体的性质.,2.磁体：具有磁性的物体叫磁体.,3.磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极.,小磁针静止时 指南的磁极叫做南极,又叫S极;指北的磁极叫做北极,又叫N极.,4.磁极间的相互作用:同名磁极相斥，异名磁极相吸.,5.变无磁性物体为有磁性物体叫磁化,变有磁性物体为无磁性物体叫退磁.,一、磁现象,任何磁体都有两个磁极,【问题】1.电现象与磁现象有何相似?,（1）电荷存在正负、磁体存在两极；（2）电荷间有力的作用，且同号电荷相斥，异号电荷相吸；磁体间同样有力的作用，且同名磁极相斥，异名磁极相吸。,【问题】磁体之间是通过什么发生相互作用的呢?,【问题】电荷之间是通过什么发生相互作用的呢?,电荷之间的相互作用是通过电场发生的,磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,电场和磁场一样都是一种特殊物质,二、磁场,磁体,磁体,磁场,1.磁体周围空间存在的一种特殊物质。,磁场和电场一样都是一种客观物质,是客观存在的,看不见摸不着,但是很多磁现象感知了它的存在.,【问题】是否只有磁铁周围才存在磁场?,三、电流的磁效应,奥斯特实验,奥斯特实验,1、实验装置,2、实验现象,当给导线通电时,与导线平行放置的小磁针发生转动,3、注意事项:导线应沿南北方向水平放置,4、实验结论:通电导体对磁体有力的作用,三、电流的磁效应,1.磁体周围空间存在的一种特殊物质。,二、磁场,磁体,磁体,磁场,2.电流的磁效应：电流能在周围空间产生磁场.磁铁不是磁场的唯一来源.,结论：,磁体对通电导体有力的作用,问题：,磁体和通电导体之间的相互作用力是通过什么发生的呢？,3.磁场与电流之间的相互作用,问题：,磁体和通电导体之间的相互作用力是通过什么发生的呢？,磁体,电流,磁场,问题：电流与电流之间是否有力的作用？,结论:同向电流相互吸引。,结论:反向电流相互排斥。,问题：,电流和电流之间的相互作用力是通过什么发生的呢？,电流的磁效应：电流能在周围空间产生磁场.,电流,电流,磁场,磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生力的作用。,综上所述，磁体周围存在磁场，通电导体周围也存在磁场，并且磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，以及通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生,四.磁场的方向,将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的磁场方向.,为了形象地描述磁场中各点的磁场方向和磁场的强弱引入磁感线,磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。,磁感线的特点,(1)磁感线是假想的，不是真实的,(2)磁感线是闭合曲线。在磁体的外部磁感线由N极发出，回到S极。在磁体的内部磁感线则由S极指向N极,(4)磁感线的疏密表示磁场的强弱,(3)磁感线不能相交或相切,(5)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向，即是该点所放小磁针北极的指向,几种常见磁场磁感线分布,外部从N到S，内部从S到N形成闭合曲线,通电导线周围也存在磁场，那么通电导线周围的磁场和磁感线是如何分布的，它们遵循什么规律？,安培定则,安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。,侧视图,俯视图,环形电流周围磁感线,安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。,侧视图,俯视图,环形电流周围磁感线,通电螺旋管周围磁感线,等效,安培定则：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺旋管北极）,四、地磁场,1.地球是一个巨大的磁体,2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场,3.地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,但两者并不完全重合,它们之间的夹角称为磁偏角,4.磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的,磁体为什么会有磁性？,法国学者安培提出了著名的分子电流假说,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流-分子电流.分子电流使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,4、安培分子电流假说,N,S,利用安培的假说解释一些磁现象,安培分子电流假说意义,1.成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象,2.安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系,3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的,磁感应强度,1.描述磁场的强弱和方向的物理量，用符号“B”表示，是矢量。,2.磁感应强度B的单位是特斯拉,简称特，符号T,3.磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，不同磁场中，B的值不同，磁感应强度的方向与该处磁场的方向相同。即小磁针静止时N极所指的方向,匀强磁场,磁场强弱、方向处处相同的磁场,磁感线分布特点:,匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线,常见的匀强磁场:,1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场,2.通电螺线管内部的磁场,6、磁通量,定义：,在磁感应强度为B的匀强磁场当中，有一个与磁场方向垂直的平面S，B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通,公式:,BS,单位：韦伯 简称韦符号：Wb 1Wb=1Tm2,适用条件：匀强磁场并且B与S垂直,磁通量,理解：由BS，当面积一定时，B越大，穿过该面积的磁通量越大，所以可以理解为磁通量在数值上等于穿过这个面的磁感线条数。即穿过某面的磁感线条数越多，磁通量越大。B与S垂直时，BS；当B与S不垂直时，需作出垂直于磁场方向的投影平面S，此时，为平面（倾斜）与垂直磁感线方向的平面的夹角，即为S在垂直于B方向的投影，即磁感线穿过的有效面积当B与S平行时，没有磁感线穿过面积S，磁通量为零,总结：,1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度,2.公式只适用于SB，若S与B不垂直，则S为垂直与磁场方向的投影面积,当磁场BS垂直,磁通量最大=BS,当BS时,磁通量最小=0,当磁场B与面积S不垂直,BS,1.是标量，但有正负，若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负,注意,2.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通),3.由磁通量公式可得，表示垂直于磁场方向单位面积内的磁通量也称为磁通密度，所以磁感应强度B又叫做磁通密度。,2、如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（）A、全向里 B、全向外 C、a向里，b、c向外 D、a、c向外，b向里,D,在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向,X,假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带有何种电荷？,带负电荷,如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为_,若使框架绕OO转过60度角则穿过线框平面的磁通量为_,若从初始位置转过90度角,则穿过线框平面的磁通量为_,O,O,BS,0.5BS,0,5.如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量a和b大小关系为()A.均向上，ab B.均向下，abC.均向上，ab D.均向下，无法比较,A,2、铁棒A能吸引小磁针,铁棒B能排斥小磁针,若将铁棒A靠近铁棒B时,则（）A.A、B一定互相吸引 B.A、B一定互相排斥C.A、B间有可能无磁场力作用D.A、B间可能互相吸引,也可能互相排斥,D,3、下列关于磁场的说法中,正确的是 A磁场跟电场一样,是人为假设的B磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场C指南针指南说明地球周围有磁场D磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的,BCD,4、下列说法中正确的是（）A磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极B磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的D磁场是客观存在的一种物质,AD,5、地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是()A.地磁场的方向是沿地球上经线方向的 B.地磁场的方向是与地面平行的 C.地磁场的方向是从北向南方向的 D.在地磁南极上空，地磁场的方向 是竖直向下的,D,