2022-2023學(xué)年人教版必修第三冊(cè) 13.1 磁場(chǎng) 磁感線 課件（33張）

磁現(xiàn)象磁感線11磁石在我國(guó)古代稱(chēng)慈石，最早記載見(jiàn)春秋時(shí)期(公元前770-前476)管仲及其學(xué)派的著作《管子》“地?cái)?shù)篇”載有：“…上有慈石者，其下有銅金，此山之見(jiàn)榮者也”《山海經(jīng)》中“北山經(jīng)”亦有類(lèi)似記載：“西流注于泑澤，其中多慈石”。“若磁石之取鍼(針)”——《鬼谷子》前4世紀(jì)“慈石召鐵，或引之也”

——《呂氏春秋》前249“若以慈石之能連鐵也，而求其引瓦，則難矣?！捌溆阢~則不通?！痘茨献印芳s前120“頓牟掇芥，磁石引針” ——《論衡》王充82年3生活于13世紀(jì)的派勒格令尼對(duì)磁現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的觀察，在給朋友的信中，記述了他的發(fā)現(xiàn)：任何磁石球都有兩個(gè)磁極(N極和S極)，可以用磁針尋找磁極提出磁極“同性相斥、異性相吸”原理永磁體吸引鐵質(zhì)物體，對(duì)非鐵屬物質(zhì)(例如銅、鋁等)無(wú)吸引作用.41600年，英國(guó)科學(xué)家吉伯(WilliamGilbert，1540~1603)系統(tǒng)總結(jié)了前人和自己對(duì)磁現(xiàn)象的研究成果，出版《論磁體》，標(biāo)志著磁學(xué)的誕生。5吉伯反對(duì)虛妄的臆測(cè)，認(rèn)為科學(xué)必須建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用實(shí)驗(yàn)方法探索自然，將磁學(xué)建立可觀察的地磁現(xiàn)象基礎(chǔ)上。吉伯通過(guò)對(duì)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的比較，錯(cuò)誤的認(rèn)為電和磁是兩種截然無(wú)關(guān)的現(xiàn)象，這一觀點(diǎn)對(duì)電磁學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。吉伯的磁球?qū)嶒?yàn)一、電和磁的聯(lián)系電和磁有很多共性，但也有不同之處。很多科學(xué)家認(rèn)為電和磁沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。庫(kù)侖認(rèn)為：電流體和磁流體是兩種完全不同的實(shí)體。安培1802年說(shuō)愿意去“證明電和磁是相互獨(dú)立的兩種不同的流體”。1807，托馬斯·楊(ThomasYoung，1773-1829)也說(shuō)過(guò)“沒(méi)有任何理由去設(shè)想電與磁之間存在任何直接的聯(lián)系?！?819年，畢奧認(rèn)為“磁作用和電作用之間的獨(dú)立性”，“不允許我們?cè)O(shè)想磁和電具有相同的本質(zhì)?！?奧斯特簡(jiǎn)介1794年考入哥本哈根大學(xué)，1799年博士畢業(yè)。1820年因電流磁效應(yīng)獲英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科普勒獎(jiǎng)?wù)拢?829年起任哥本哈根工學(xué)院院長(zhǎng)，1851年逝世于哥本哈根.奧斯特1799年以論文《論外部自然的基本的形而上范疇》博士畢業(yè)，闡述了康德的哲學(xué)思想對(duì)科學(xué)的指導(dǎo)作用。深受康德思想影響，奧斯特相信自然界各種現(xiàn)象相互聯(lián)系，堅(jiān)信電和磁一定存在關(guān)系。7漢斯·克里斯蒂安·奧斯特HansChristianOersted1777-1851，丹麥物理學(xué)家8奧斯特在1803年說(shuō)“我們的物理學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的任何其他現(xiàn)象的零散的羅列，我們將把整個(gè)宇宙容納在一個(gè)體系中。”1812年，奧斯特發(fā)表《關(guān)于化學(xué)力和電力的同一性的研究》，總結(jié)了他關(guān)于電、伽伐尼電流、磁、光、熱以及化學(xué)親和力的研究成果，將自然力的統(tǒng)一思想運(yùn)用于物理學(xué)和化學(xué)的研究中。奧斯特的哲學(xué)思想對(duì)其發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)具有重要的指導(dǎo)作用。由于引力、電力均沿物體的連線方向。奧斯特認(rèn)為通電導(dǎo)線和磁針的力也是“縱向力”，奧斯特將磁針?lè)旁谕妼?dǎo)線的延長(zhǎng)線上，實(shí)驗(yàn)沒(méi)有任何結(jié)果。9I奧斯特的實(shí)驗(yàn)示意圖大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)使奧斯特拋棄電流的磁效應(yīng)沿縱向的假設(shè)。奧斯特設(shè)想，給導(dǎo)線通過(guò)電流，電流產(chǎn)生熱量，若導(dǎo)線直徑小到某一程度，導(dǎo)線發(fā)出光。這種光和熱是向四周散射的，很可能電流的磁效應(yīng)像光一樣，也是向四周散射，是一種橫向作用，應(yīng)當(dāng)把磁針?lè)旁谳d流導(dǎo)線的上下左右。101820年4月的一個(gè)晚上，奧斯特給一群學(xué)者講課。奧斯特在講座期間突然感到實(shí)驗(yàn)有很大的成功把握。他將鉑絲和置于玻璃罩中的磁針平行放置，接通電源瞬間，小磁針向垂直導(dǎo)線的方向偏轉(zhuǎn)。雖然效果很弱，沒(méi)有給聽(tīng)眾留下深刻印象，奧斯特卻激動(dòng)萬(wàn)分。講座結(jié)束后，奧斯特接連3個(gè)多月進(jìn)行了更詳細(xì)的研究。11電流的磁效應(yīng)12IINSII載流導(dǎo)線在磁針正上方載流導(dǎo)線在磁針正下方13I載流導(dǎo)線和磁針間插入介質(zhì)（例如玻璃、金屬、木、水、樹(shù)脂、陶器、石頭）奧斯特的發(fā)現(xiàn)引起歐洲的轟動(dòng)，揭示了電與磁的聯(lián)系。法國(guó)物理學(xué)家安培寫(xiě)道：“奧斯特先生……已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個(gè)新紀(jì)元聯(lián)系在一起了。”英國(guó)物理學(xué)家法拉第評(píng)論說(shuō)“他突然打開(kāi)了科學(xué)中一個(gè)黑暗領(lǐng)域的大門(mén)，使其充滿(mǎn)光明?！?4二、磁場(chǎng)

奧斯特的發(fā)現(xiàn)公布后，立即在歐洲引起轟動(dòng)。法國(guó)科學(xué)家阿拉果(Arago，1786-1853)最先獲知奧斯特的實(shí)驗(yàn)，于1820年9月11日在法國(guó)科學(xué)院演示了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，引起法國(guó)物理學(xué)家的震驚。敏銳的安培立即進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，獲得大量了新的發(fā)現(xiàn)，分別于9月18日、25日和10月9日連續(xù)在法國(guó)科學(xué)院報(bào)告了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，。15

問(wèn)題：載流導(dǎo)線對(duì)磁針產(chǎn)生力的作用。磁體對(duì)載流導(dǎo)線有力的作用嗎？說(shuō)說(shuō)你的想法和理由。16平行載流導(dǎo)線17

安培發(fā)現(xiàn)：同向載流直導(dǎo)線相互吸引；反向載流直導(dǎo)線相互排斥——+++——+

問(wèn)題：載流導(dǎo)線在磁體磁場(chǎng)中受力的作用，載流導(dǎo)線之間產(chǎn)生力的作用。載流導(dǎo)線間的作用是如何發(fā)生的？18

磁體與磁體之間，磁體與載流導(dǎo)線以及載流導(dǎo)線之間的作用力通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生.19磁體電流磁體電流磁場(chǎng)產(chǎn)生作用

小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為磁場(chǎng)的方向。20三、磁感線21在一塊透明玻璃板上均勻撒上一層鐵屑。將兩根條形磁鐵放在玻璃板下方。輕敲玻璃板。鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化，每一粒鐵屑相當(dāng)于一個(gè)小磁針，顯示出磁場(chǎng)形狀。在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)B的方向一致，這樣的曲線叫做磁感線。磁感線的疏密表示磁場(chǎng)B的強(qiáng)弱。磁感線是閉合曲線。22四、安培定則

右手螺旋定則：右手握住導(dǎo)線，伸直的拇指指向電流方向，彎曲的四指所指的方向是磁感線環(huán)繞的方向。23I磁感線是垂直于直線且以直線為圓心的一系列同心圓.磁場(chǎng)方向與半徑垂直.課堂練習(xí)1標(biāo)出磁感線箭頭方向.課堂練習(xí)2

“練習(xí)與應(yīng)用”第4題.24II課堂練習(xí)3試用安培定則解釋圖中小磁針的偏轉(zhuǎn)方向。

25IIII載流導(dǎo)線在磁針正上方載流導(dǎo)線在磁針正下方26I環(huán)形電流安培定則

右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向。27課堂練習(xí)4如圖，環(huán)形載流導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)，接通電源，小磁針將如何偏轉(zhuǎn)？磁針靜止時(shí)N極指向哪里？28

問(wèn)題：觀察一小段導(dǎo)線附近的磁感線，磁感線是什么形狀？你能解釋為什么嗎？29環(huán)形載流導(dǎo)線上的一小段可視為直線電流30磁場(chǎng)分布在三維空間，磁感線是閉合曲線.通電螺線管

通電螺線管可視為并排的環(huán)形電流。右手彎曲的四指與螺線管電流方向一致，伸直的拇指所指的方向是螺線管軸線上磁場(chǎng)的方向.

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