磁现象和磁感应强度.ppt

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1、第三章磁场,第一节磁现象和磁场,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

2、度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的最高时速。,磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。,托卡马克磁约束装置,一类控制热核聚变的装置。用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出原子核所蕴藏

3、的能量。磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径,是等离子体物理学的一项重大应用.,“司南”,一、磁现象,最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4，能吸引其他物体，很像磁铁.,一、磁现象,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,1777年8月14日生于丹麦朗格兰德岛一个药剂师家庭1

4、2岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等1806年任哥本哈根大学物理学教授，1820年4月发现了电流的磁效应.1821年被选为英国皇家学会会员，1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长,二、电流的磁效应,7,二、电流的磁效应,奥斯特实验,7,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,二、电流的磁效应,【问题】磁体之间是通过什么

5、发生相互作用的呢?,【联想】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,电场和磁场都是一种物质,1.磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质.客观存在,三、磁场,【问题】是否只有磁铁周围才存在磁场?,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.,磁体,电流,磁场,磁体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是通过什么发生的呢?,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是通过什么发生的呢?,电流,电流,磁场,问题:电流与电流之间是否有力

6、的作用?,三、磁场,2、电流的磁效应:电流能在周围空间产生磁场.,1、磁场:磁体周围空间存在的一种特殊物质.,磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。,3、磁场的性质,三、磁场,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,1、磁现象：磁性；磁体；磁极；磁化；退磁.2、电流的磁效应：电流能在周围空间产生磁场.3、磁场：存在磁体或电流周围空间的一种特殊物质.磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间的相互作用都是通过磁

7、场发生的.磁场的性质：对放入其中的磁体或电流会产生磁力作用.4、地磁场：地球周围空间存在的磁场叫地磁场.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.,小结,1.首先发现电流产生磁场的科学家是()A富兰克林 B法拉第 C安培 D奥斯特,例题分析,D,2、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,3、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.

8、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,螺丝刀只能吸起几根导线，而有的磁铁能吸起很多重物。,3.2 磁感应强度,电场的基本性质是什么？,对放入其中的电荷有电场力的作用,磁场的基本性质是什么？,对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用,电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值 正试探电荷的受力方向,如何描述电场的强弱和方向？,如何描述磁场的强弱和方向？,是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量?,复习类比,如何描述磁场的强弱和方向呢?,电场

9、,电场力F,F/q表示电场的强弱,磁场,磁场力F,磁场的强弱,电场强度E,磁场强度,磁感应强度,描述磁场的强弱和方向,电场,正试探电荷的受力方向,磁场,磁体或电流的受力方向,小磁针N极的受力方向,磁感应强度的方向,物理学规定：小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时N极的指向，规定为该点的磁场方向,即磁感应强度的方向,问题：磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力.能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱?,将一段很短的通电导线垂直放入磁场中。通电导线将受到磁场的作用力,相当于电场中的检验电荷。,磁感应强度的大小：,在物理学中,把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元

10、,实验方法:控制变量法,（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。,（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。,结论：电流越大，通电导线受力越大,结论：长度越长，电流越大,磁感应强度的大小,通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系?我们如何来研究?,逻辑推理,F IL,精确的实验研究表明：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L 成正比，又与导线中的电流I 成正比，即与I和L的乘积 IL 成正比。,（2）不同磁场中，比值F/IL一般不同;,（1）同一磁场中，比值F/IL为恒量；,F IL,磁感应强度,1T=1N/Am,定义式：,（注意：磁感应强度

11、B由磁场本身决定，与F、I、L无关。）,3.你对电流元如何理解？,1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？,B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关,理解,4.反映什么性质？,如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度.,2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？,导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零,物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量。,5.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？,6.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强 度B

12、如何？,若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有：B=B1+B2+B3（矢量和），用平行四边形法则运算,电场强度方向规定为正电荷受力方向；磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向，与电流受力方向垂直。,有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？,答：这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化.,思考,1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（）A通电导线

13、受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关,D,例题,2、下列说法中错误的是（）A磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值B一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场C一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大D因为B=F/IL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比,ABCD,0.1T,3、一根导线

14、长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是610-2N，则该处的磁感应强度B的大小是_；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_。,0.1T,4.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为510-2 N，则这个位置的磁感应强度是多大？,5.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时，这一点的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？,注意：计算时要统一用国际单位制。,解答：,解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导 线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.根据F=BIL得，F=2 5 0.01=0.1N,