2019-2020学年高中物理 第2章 磁及其应用 第3节 电生磁的探索及价值 第4节 磁的应用及其

第2章磁及其应用第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义第2章磁及其应用1.会描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场分布，培养观察与表达能力．(重点)2.知道安培定则，能用安培定则判定电流周围磁场的磁感线方向．(重点＋难点)3.联系实际，了解电磁铁的优越性及其在生活、生产中的广泛应用．4.了解安培分子电流假说，能解释生活中磁化和去磁的有关现象．5.了解指南针在我国的发展历程及作用和各种形式的磁记录技术的应用，知道磁悬浮列车的基本原理．一、奥斯特的伟大发现及其科学价值1．电与磁存在联系：丹麦物理学家_________深受康德哲学思想的影响，坚信自然力统一，_________一定存在着某种联系，电一定能够转化为磁．2．1820年首次实验成功：通过实验的方式得出了通电导线的周围存在着_________，从而揭示了_________与_________的内在联系．奥斯特电与磁磁场电磁3．重要意义：它不仅揭示了电与磁的内在联系，而且为电与磁的新应用拉开了序幕．法国物理学家安培深受启发，通过研究提出了_________，奠定了电动力学的基础．法拉第深受其影响探索_________．他们的研究致使电动机、发电机问世，预示了人类电气时代的到来．法拉第赞扬奥斯特的发现是“______________________________”．二、电流的磁效应电流的周围存在着磁场，电流磁场的方向可用_________来判定．安培定律磁生电打开了黑暗领域的大门安培定则1．直线电流的磁场安培定则：用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与_________的方向一致，则四指弯曲的方向就是__________________的环绕方向．2．环形电流的磁场安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形载流导线中心_________上磁感线的方向．电流电流周围磁感线轴线3．通电螺线管的磁场安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，则拇指所指的方向就是螺线管内部_________的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管磁场的_________．磁感线北极三、探索磁效应产生的秘密1．安培分子电流假说的内容：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——_________电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个_________．如图所示．分子磁极2．解释磁现象：没有磁性的物体，分子电流的取向杂乱无章，分子电流形成的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性．在外磁场的作用下，本来没有磁性的物体(如铁钉或铁块)内部分子电流的取向变得大致相同．内部的磁性相互抵消，而两端对外则显出较强的磁性，形成磁极．这种使原来没有磁性的物体具有磁性的过程叫做磁化．使磁体失去磁性的过程叫做消磁或去磁．四、磁的应用及其意义1．指南针与航海业的发展(1)北宋_________的《梦溪笔谈》记载了钢针与磁石摩擦而磁化的方法．这种简单方法做成的磁针磁性强且稳定，后来制作指南针普遍采用此方法．(2)指南针发明后，很快用于航海，对社会发展、人类进步起到了重要作用．正如英国著名科技史专家_________所讲：指南针的应用标志着原始航海时代的结束，计量航海时代的来临．沈括李约瑟(3)指南针的出现引起了航海技术革命和地理的大发现，从而促进了中国乃至世界政治、经济的发展和文化的繁荣；推动了世界各国航海事业的发展，为1492年意大利航海家_________“发现新大陆”创造了必要条件．2．磁记录技术的应用及其意义被广泛应用的磁卡是一种_________介质卡片，由高强度、耐高温的塑料制成，防潮、耐磨且有一定的柔韧性，携带方便，使用较为稳定可靠．磁卡的应用极大地改变了人们的生活方式．哥伦布磁记录3．会“飞”的磁悬浮列车相对于其他传统交通工具，磁悬浮列车具有无比强大的优势．首先，_________，可达500km/h.其次是_________，在500km/h下，能耗仅为飞机的1/3，汽车的70%，磁悬浮列车不存在车轮和铁轨接触的问题，因此_________、_________、_________．磁悬浮列车是理想的交通工具．速度快能耗低震动小噪音低环境舒适安培定则与电流的磁场1.直线电流磁场如图所示．符合安培定则．特点：无磁极，非匀强，且距导线越远处磁场越弱；直线电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．2．环形电流的磁场如图所示，符合安培定则．特点：环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱；环形电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．3．通电螺线管的磁场如图所示，符合安培定则特点：与条形磁铁的磁场相似，两端分别是N极和S极，管内为匀强磁场，且磁场最强，管外为非匀强磁场；通电螺线管磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．如图所示，甲乙是直线电流的磁场，丙丁是环形电流的磁场，戊己是通电螺线管电流的磁场，试说明图中的电流的方向或磁感线方向．[思路点拨]注意运用安培定则判断直线电流和环形电流的磁场时，大拇指和四指的指向具有不同的意义．[解析]根据安培定则，可以确定甲图中电流方向垂直纸面向里，乙图中电流的方向从下向上，丙图中电流方向是逆时针方向，丁图中磁感线的方向从上向下，戊图中磁感线的方向向右，己图中磁感线的方向向右．[答案]见解析在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”的关系，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁感线绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向．1.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是()解析：选A.根据安培定则判断可知A项正确．磁现象的本质1．安培假说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时，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：磁体在高温和猛烈敲击，即在激烈的热运动和机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失．分子电流假说揭示了磁现象的电本质．2．磁现象的本质安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向运动产生的．磁极周围、电流周围、运动电荷周围的磁场都是运动的电荷产生的；磁极、电流间的相互作用，是运动电荷间通过磁场产生的．运动电荷产生作用(磁场)作用产生运动电荷安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，但现在我们已经知道分子电流假说是正确的．关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A．磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B．不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C．永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D．根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性[思路点拨]根据磁现象的电本质和磁化与消磁的原理来分析各选项．[解析]磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都是有一定条件的，运动的电荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，分子电流假说揭示了磁现象的电本质，磁体的磁场和电流的磁场一样都是由电荷的运动产生的，磁体内部只有当分子电流取向大致一致时，才显示磁性．故选项B正确．[答案]B磁的应用实例分析1．磁记录：如图是录音原理示意图．话筒可以把接收到的声音变成音频电流，音频电流放大后送到录音磁头．录音时，磁头与录音带基接触，录音带基上涂着一层磁粉，实际上就是许多铁磁性小颗粒，如图所示：当磁带紧贴着录音磁头走过时，就可以把声音信号记录在磁带上了．2．磁悬浮(1)导向磁铁磁悬浮列车左右两边的磁铁保持列车在铁轨的中间位置，称为导向磁铁．(2)上浮磁铁车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力相互排斥，使车体上浮，这两部分磁铁称为上浮磁铁．(3)牵引磁铁槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用，从而产生牵引力，使车体保持悬浮状态前进，这两部分磁铁称为牵引磁铁．(4)常导电磁吸引方式磁悬浮常导电磁吸引方式磁悬浮是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨上的上方和伸臂部分下方分别设作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10～15mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆所受的重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行．(5)超导电磁相斥方式磁悬浮超导电磁相斥方式磁悬浮，是根据磁铁同极相斥的原理，利用车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力使车体悬浮．下列说法中正确的是()A．录音带就是利用磁性材料来记录声音信息的B．现在使用的银行卡可以与强磁体放在一起C．磁悬浮列车只能借助磁体间的斥力实现悬浮D．指南针指南的一极为N极[思路点拨]根据各种磁应用的原理结合磁场性质分析．[解析]录音带是利用磁性材料来记录声音信号的，选项A对．我们使用的各种磁卡不能与强磁体放在一起，否则会使磁卡上磁性材料记录的信息产生错误或丢失，故选项B错．磁悬浮列车既可以通过吸引力来悬浮，也可以利用排斥力来悬浮，故选项C错．指南针指南的是S极，选项D错．[答案]A2.超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮起来，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是()A．超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同B．超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反C．超导体使磁体处于失重状态D．超导体对磁体的磁力大于磁体的重力解析：选B.只有当超导体电流产生的磁场与磁体的磁场方向相反时，磁体才会受到向上的排斥力，使磁体悬浮起来，此时磁体受到的斥力与重力平衡．故B选项正确．