第三章 第二节 认识磁场

第二节认识磁场1．磁场：磁场是存在于______和__________周围的一种特殊物质；磁体与磁体、磁体与通电导体以及通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过______发生的．2．磁感线：磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一些有________的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的______方向一致；磁感线的疏密反映磁场的________，磁感线越密的地方表示磁场______，磁感线越疏的地方，表示磁场________．磁体通电导体磁场方向磁场强弱越强越弱3．安培分子电流假说(1)假说：任何物质的分子中都存在着一种环形电流——__________，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的________，它的两侧相当于两个______．(2)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的________产生的．4．奥斯特实验说明了()A．磁场的存在B．磁场具有方向性C．通电导线周围存在磁场D．磁体间有相互作用解析：奥斯特实验中通过导线周围的小磁针在导线中通入电流时发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，C正确．C分子电流磁体磁极运动5．如图3－2－1所示，直导线与小磁针位于同一竖直平面内．当水平导线中有电流通过时小磁针N极转向读者，那么通过导线中的电流方向是()A．水平向左B．水平向右C．向左、向右均有可能D．无法判断图3－2－1A知识点1对磁场概念及奥斯特实验的理解1．磁体、电流的周围都存在一种特殊物质，叫______；磁场的基本特征是对处在它里面的______或__________产生力的作用．磁场的方向规定为小磁针N极________的方向，或小磁针静止时________所指的方向．磁场磁体通电导体受力N极2．在探究电流磁场的实验时，观察到了这样一种现象：当电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针指向与无电流时一样；当电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针会发生偏转．这是否说明电流周围产生磁场是有条件的？解析：电流周围产生磁场是没有条件的，但如果电流的磁场与地磁场方向大致相同时，将观察不到小磁针的转动，故实验时应当注意通电导线的方向．1．磁场(1)磁场的基本特征：对处在它里面的磁极或电流有力的作用．磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间，都是通过磁场发生力的相互作用的．(2)磁场的物质性：磁场虽然不是由分子、原子组成的，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的，虽然看不见它，但可以通过很多磁现象感知它的存在，因此它与前面学过的电场一样，也是一种物质．(3)磁体与磁体间有力的作用．磁体与可被磁化的非磁体也有磁力的作用，但一定是吸引力．因此，若两物体间磁力是吸引力，则其中必有一个具有磁性，若两物体间是排斥力，则两物体必都有磁性．(4)磁场是有方向的，规定小磁针静止时N极的指向或小磁针N极所受磁场作用力的方向为该处磁场的方向；磁场中任何点的磁场方向都是唯一的．2．关于奥斯特实验(1)此实验说明电流和磁体一样，也能在周围空间激发磁场，这个现象称为电流的磁效应．(2)由于地磁场的影响，实验时通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动．【例1】以下说法正确的是()A．磁极与磁极之间的相互作用是通过磁场产生的B．电流与电流的相互作用是通过电场而实现的C．磁极与电流之间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的D．磁场与电场属于同一种物质解析：磁场的最基本的性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用，即磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场产生的相互作用，故A正确，B、C错误．磁场和电场都是物质，但两种物质的特点不同，故D错误．答案：A【触类旁通】1．下列说法正确的是()A．只有磁铁周围才有磁场B．电荷的周围除有电场之外还有磁场C．电流产生磁场说明电与磁是相互联系的D．磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种完全不同形式的磁场解析：磁铁和电流周围都产生磁场，并且性质相同，则A、D两项错误；电流是由于电荷定向移动形成的，所以只有运动电荷周围才既有电场又有磁场，静止电荷周围只有电场，则B项错误；电流产生磁场说明电与磁相互联系，则C项正确．C【例2】一位同学设计实验以验证奥斯特实验的结论，以下操作及判断正确的是()A．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向南方B．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向北方C．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向东方D．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向西方解析：受地磁场的影响，小磁针静止不动时指南北方向，当电流由东向西流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场与地磁场方向相反，则小磁针静止不动或轻拨一下后转动180°而静止，故A、B错；当电流由北向南流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场方向由西向东，故小磁针N极指向东方，C对D错．答案：C【触类旁通】2．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方解析：把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向．C知识点2磁感线如图3－2－2所示为磁场中某区域的磁感线，由图得出以下结论，请分析是否正确？(1)A处的磁感线较密，B处的磁感线较疏，所以沿磁感线的方向，磁场总是减弱的．(2)磁感线疏密表示磁场强弱，A处没有磁感线，所以A处磁场为零．图3－2－2答案：两结论均不正确．(1)磁场的强弱只与磁感线的疏密有关，与磁感线的方向没有关系，所以利用磁感线方向无法判定磁场强弱．(2)磁感线是用来描述磁场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，所以A处没画磁感线并不代表A处磁场为零．1．定义：在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线．2．特点(1)磁感线在磁体的外部都是从北极出来进入南极，在磁体的内部则是由南极指向北极形成一条闭合曲线．(2)磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．(3)磁感线的切线方向为该点的磁场方向．(4)磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，为形象、直观、方便地研究磁场提供了依据．(5)磁感线与电场线类似，在空间不能相交，若有两条磁感线相交，据磁感线定义，在交点处就有两个方向，这与事实不符．【例3】关于磁感线，下列说法中正确的是()A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B．磁感线总是从N极指向S极C．磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交解析：磁感线是为了形象描绘磁场而假设的一些有方向的曲线，曲线上的每一点的切线方向表示磁场方向，曲线疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A不正确．在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D不正确．答案：C【触类旁通】3．关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是()A．放入磁场中的小磁针受力的方向就是该点的磁场方向B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C．磁感线不可能是闭合曲线D．磁感线上每一点的切线方向就是放入该点的小磁针静止时N极的指向解析：磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即放入该点的小磁针静止时N极的指向或小磁针N极受力的方向，选项A错D对．磁感线是假想曲线，选项B错．磁感线为闭合曲线，在磁体的内部磁感线由S极指向N极，选项C错．D知识点3电流的磁场1．如图3－2－3所示，两块软铁放在螺线管轴线上，当螺线管通以图示电流时，两软铁之间将相互________(填“吸引”、“排斥”或“无作用力”)，A端将感应出__________极．图3－2－3吸引S2．判定电流磁场的右手定则(1)对于通电直导线，右手大拇指代表______方向，四个弯曲的手指方向代表______________方向．(2)对于环形电流和通电螺线管，右手大拇指代表__________________________方向，四个弯曲的手指方向代表________方向．电流磁感线的环绕螺线管内部磁感线电流1．电流磁场方向的判定直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向都可以用右手安培定则来判定．(1)直线电流(通电直导线)：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．如图3－2－4甲所示．(2)环形电流和通电螺线管：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向．如图乙、丙所示．图3－2－42．注意(1)应用安培定则判定电流的磁场时，直线电流是判定导线外部的磁场方向，而环形电流和通电螺线管是判定线圈轴线上磁场的方向．(2)利用安培定则不仅可以判定磁场的方向，也可以根据磁场方向判定电流的方向．3．几种常见磁场的分布(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场，如图3－2－5所示．图3－2－5(2)电流的磁场．直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则立体图横截面图【例4】如图3－2－6所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是()A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左，b向右，c向右D．a向右，b向左，c向右解析：由右手定则可判断出螺线管磁场左边是S极，右边是N极，螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似，是由S极到N极的，向右，所以放置其中的小磁针N极必然是指向磁场方向，即螺线管的北极．故选项C正确．答案：C图3－2－6【触类旁通】4．(双选)如图3－2－7所示，一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能是()A．向右飞的正离子B．向左飞的负离子C．向右飞的负离子D．向左飞的正离子图3－2－7解析：带电粒子沿水平方向虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针N极转向读者．则知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的．依据右手安培定则可得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子则向右飞行．答案：CD知识点4安培分子电流假说1．根据安培分子电流假说，磁铁在高温下或受到猛烈敲击时会失去磁性，是因为在外界机械作用下分子电流取向由________变得________；而一根软铁棒在磁场中能被磁化，是因为当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向由________变得________，两端对外界显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了．有规则无规则无规则有规则2．如图3－2－8将一条形磁铁从中间切断分成两半，则左边部分为单个磁极S极，右边部分为单个磁极N极，对吗？图3－2－8答案：不对；根据分子电流假说，各分子电流取向有规则，切断分成两半取向不变，故两部分依然是左端是S极，右端是N极．1．安培分子电流假说：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．2．对有关磁现象的解释(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同，两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了．(2)磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失．3．意义(1)安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质内部电子绕原子核高速旋转这一微观结构，所以称为假说，但现在我们知道分子电流假说是真实存在的．(2)分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的