高中物理《磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)》課件新人教版選修

磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)歡迎來(lái)到高中物理選修課程《磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)》。本課程將帶領(lǐng)你探索磁鐵的奧秘、磁場(chǎng)的本質(zhì)以及電磁相互作用的神奇世界。認(rèn)識(shí)磁鐵吸引力磁鐵能吸引某些金屬物體，如鐵、鈷、鎳等。定向性自由懸掛的磁針總是指向地球南北方向。兩極性磁鐵總是具有南北兩極，同名極相斥，異名極相吸。磁鐵的磁性質(zhì)磁化鐵磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)中可被磁化，成為臨時(shí)磁鐵。磁化強(qiáng)度不同物質(zhì)的磁化強(qiáng)度不同，取決于其磁導(dǎo)率。居里點(diǎn)超過(guò)特定溫度（居里點(diǎn)），鐵磁性物質(zhì)會(huì)失去磁性。磁疇理論磁性材料由許多微小磁疇組成，磁化過(guò)程即磁疇重排。磁鐵的性質(zhì)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用磁選機(jī)分離金屬，起重電磁鐵搬運(yùn)金屬?gòu)U料。醫(yī)療應(yīng)用磁共振成像（MRI）診斷，磁療器緩解疼痛。日常生活磁性貼片、磁性門(mén)扣、磁性玩具等廣泛應(yīng)用。磁場(chǎng)的基本概念定義磁場(chǎng)是磁性物體周?chē)嬖诖抛饔玫目臻g區(qū)域。特性磁場(chǎng)是矢量場(chǎng)，具有方向和大小。來(lái)源由運(yùn)動(dòng)電荷、變化電場(chǎng)或固有磁矩產(chǎn)生。作用對(duì)磁性物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)電荷施加力。磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)1定義磁感線(xiàn)是描述磁場(chǎng)分布的假想曲線(xiàn)。2特點(diǎn)閉合曲線(xiàn)，不相交，從N極出發(fā)到S極。3密度磁感線(xiàn)密度表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。4方向磁感線(xiàn)切線(xiàn)方向即為磁場(chǎng)方向。磁感應(yīng)強(qiáng)度概念定義描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，用B表示。單位特斯拉（T），1T=1N/(A·m)。測(cè)量用高斯計(jì)或霍爾效應(yīng)傳感器測(cè)量。應(yīng)用設(shè)計(jì)電磁設(shè)備、評(píng)估磁場(chǎng)影響。磁場(chǎng)的作用力1磁力磁場(chǎng)對(duì)磁性物體的作用力。2洛倫茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。3安培力磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)的作用力。電流產(chǎn)生磁場(chǎng)1奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)。2右手螺旋定則確定電流磁場(chǎng)方向。3環(huán)形電流產(chǎn)生類(lèi)似磁極的磁場(chǎng)。4螺線(xiàn)管產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。安培環(huán)路定則1定義閉合回路上的磁場(chǎng)強(qiáng)度線(xiàn)積分等于回路包圍的電流代數(shù)和的μ0倍。2公式∮H·dl=μ0I3應(yīng)用計(jì)算各種形狀導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)度。4意義揭示了電流與磁場(chǎng)的定量關(guān)系。安培環(huán)路的應(yīng)用直線(xiàn)電流計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)艌?chǎng)。螺線(xiàn)管計(jì)算長(zhǎng)直螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)。環(huán)形線(xiàn)圈計(jì)算環(huán)形線(xiàn)圈內(nèi)部磁場(chǎng)。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力磁場(chǎng)中載流導(dǎo)線(xiàn)受到的力，F(xiàn)=BILsinθ。左手定則判斷安培力方向：左手拇指代表電流，四指代表磁場(chǎng)，掌心為力的方向。應(yīng)用電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)聲器、電流天平等設(shè)備的工作原理。洛倫茲力定義磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。公式F=qvBsinθ特點(diǎn)始終垂直于速度和磁場(chǎng)方向。應(yīng)用回旋加速器、質(zhì)譜儀、磁流體發(fā)電機(jī)。電磁感應(yīng)現(xiàn)象1發(fā)現(xiàn)法拉第1831年發(fā)現(xiàn)閉合回路磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流。2條件導(dǎo)體回路切割磁感線(xiàn)或磁通量變化。3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁通量變化率的負(fù)值。4應(yīng)用發(fā)電機(jī)、變壓器、感應(yīng)加熱等。法拉第電磁感應(yīng)定律定義感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量變化率的負(fù)值。公式ε=-dΦ/dt磁通量Φ=BAcosθ應(yīng)用解釋發(fā)電機(jī)、變壓器工作原理。自感與互感自感線(xiàn)圈電流變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，自感系數(shù)L=Φ/I?；ジ袃删€(xiàn)圈間電流變化相互感應(yīng)，互感系數(shù)M=Φ21/I1。應(yīng)用電感器、變壓器、電子濾波器。渦流與渦流應(yīng)用渦流定義導(dǎo)體在變化磁場(chǎng)中產(chǎn)生的環(huán)形感應(yīng)電流。渦流制動(dòng)高速列車(chē)、過(guò)山車(chē)減速裝置。感應(yīng)加熱電磁爐、金屬熔煉。金屬探測(cè)安檢、考古、工業(yè)檢測(cè)。變壓器原理及應(yīng)用原理基于電磁感應(yīng)，改變電壓和電流。結(jié)構(gòu)鐵芯、初級(jí)線(xiàn)圈、次級(jí)線(xiàn)圈。變壓比N1/N2=U1/U2=I2/I1應(yīng)用電力傳輸、家用電器、電子設(shè)備。直流電動(dòng)機(jī)的原理1磁場(chǎng)固定磁場(chǎng)由永磁體或電磁鐵提供。2轉(zhuǎn)子載流線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受安培力作用旋轉(zhuǎn)。3換向器保證轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈中電流方向固定。4電刷將外部電源與旋轉(zhuǎn)的換向器連接。交流發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁鐵或電磁鐵。定子固定的線(xiàn)圈繞組。感應(yīng)磁通量變化在定子繞組中感應(yīng)交變電動(dòng)勢(shì)。輸出產(chǎn)生正弦交流電。磁共振成像技術(shù)原理利用強(qiáng)磁場(chǎng)和射頻脈沖激發(fā)人體氫原子核。過(guò)程檢測(cè)氫原子核自旋弛豫時(shí)釋放的射頻信號(hào)。成像通過(guò)計(jì)算機(jī)重建三維圖像。磁懸浮列車(chē)原理利用電磁鐵與導(dǎo)軌間的排斥力實(shí)現(xiàn)懸浮。推進(jìn)線(xiàn)性電機(jī)提供無(wú)接觸推進(jìn)力。優(yōu)點(diǎn)高速、低噪音、環(huán)保。挑戰(zhàn)高成本、技術(shù)復(fù)雜。磁場(chǎng)的基本性質(zhì)偶極性磁場(chǎng)總是以偶極形式存在。疊加性多個(gè)磁場(chǎng)源的磁場(chǎng)可疊加。無(wú)源性磁場(chǎng)線(xiàn)是閉合的，無(wú)磁單極子。磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)的作用鐵磁性物質(zhì)強(qiáng)烈吸引，可被磁化。如鐵、鈷、鎳。順磁性物質(zhì)微弱吸引。如鋁、錳、鉑?？勾判晕镔|(zhì)微弱排斥。如銅、銀、金。超導(dǎo)體完全排斥磁場(chǎng)，表現(xiàn)出完全抗磁性。本課程的創(chuàng)新點(diǎn)1交互式實(shí)驗(yàn)虛擬磁場(chǎng)可視化工具。2跨學(xué)科應(yīng)用結(jié)合物理、醫(yī)學(xué)、工程實(shí)例。3前沿技術(shù)介紹磁懸浮、量子磁學(xué)等。知識(shí)梳理與總結(jié)1磁現(xiàn)象基礎(chǔ)磁鐵性質(zhì)、磁場(chǎng)概念。2電磁關(guān)系電流磁效應(yīng)、磁場(chǎng)對(duì)電流作用。3電磁感應(yīng)感應(yīng)定律、自感互感。4應(yīng)用技術(shù)電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器原理。本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)1理解磁場(chǎng)掌握磁場(chǎng)的基本概念和描述方法。2電磁關(guān)系理解電流與磁場(chǎng)的相互作用。3應(yīng)用原理掌握電磁感應(yīng)及其在設(shè)備中的應(yīng)用。4解決問(wèn)題能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析實(shí)際磁學(xué)