最新教科版高中物理选修(3-1)第三章《磁场》学案

第一节 磁场 磁感线

生活中我们常常遇到电现象，与电现象密不可分是磁现象，其实用到电的地方，几乎都有磁现象相伴.从本章开始我们将在初中所学知识的基础上，进一步学习有关磁现象以及电磁联系方面的知识.

一、几个基本概念：

1、 磁性：物体具有的吸引铁、钴、镍等物质的性质.

2、 磁体：具有磁性的物体叫做磁体，生活中常见的磁体为条形磁铁、小磁针、蹄形磁铁.

3、 磁极：磁体上磁性较强的部分叫磁极.

4、 磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸.

二、磁场的概念及其性质

两个异种电荷靠近时，它们之间有相互作用的吸引力产生.

相互间的吸引力是这样产生的：带电体在其周围空间产生电场，电场对处于其中的电荷有电场力的作用；B 处于A 产生的电场中，该电场给B 一个向左的作用力，同时A 处于B 产生的电场中，该电场给A 一个向右的反作用力.电荷间的相互作用力是通过电场来传递的.

两个条形磁铁的异

名磁极靠近时，它们之间也有相互作用的吸引力产生，这两个磁极并没有直接接触，它们之B

A

间的相互作用力是怎样产生的呢？

将磁体与带电体进行类比：磁体之间的相互作用力是这样产生的：A在周围空间产生磁场，B处于A产生的磁场中，该磁场给B一个向左的作用力；同时B也会在其周围空间产生磁场，A处于B产生的磁场中，该磁场给A一个向右的反作用力.该现象说明了

NO1、磁体能在其周围空间产生磁场;

NO2、磁场对磁体有力的作用;

NO3、磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场来传递的.

磁场对其它物体的作用力叫做磁场力.

在图3-1-3（a）中，当导线中有电流时，小磁针发生偏转，说明小磁针受到了磁场力作用，该区域一定存在磁场，该磁场只能由电流产生，即电流对磁体有磁场力作用.根据牛顿第三定律，小磁针一定对电流有反作用力，即小磁针产生的磁场对电流也有磁场力作用.该实验叫做奥斯特实验，它说明了

NO1、电流也能产生磁场；

NO2、磁场对电流有磁场力作用；

NO3、电流与磁体之间的相互作用也是通过磁场来传递的.

由奥斯特实验的结论可以从理论上推出；

NO4、电流与电流之间也有相互作用的磁场力；

NO5、电流与电流之间的相互作用也是通过磁场来传递的.

生活中我们可以看到平行同向电流相互吸引，平行异向电流相互排斥.

在图3-1-3（a ）中，让向右定向移动的正电荷代替电流，小磁针发生相同的偏转，说明了定向移动的电荷也能产生磁场，定向移动的电荷对磁体有磁场力作用.根据牛顿第三定律，小磁针一定对定向移动的电荷有反作用力，即小磁针产生的磁场对定向移动的电荷也有磁场力作用.该实验说明了 NO1、 定向移动的电荷也能产生磁场；

NO2、 磁场对定向移动的电荷有磁场力作用；

NO3、 定向移动的电荷与磁体之间的相互作用力也是通过磁场来传递的.

由此，我们可以总结出哪些物质能产生磁场.

1、磁场的产生：磁体或电流或定向移动的电荷在其周围空间产生的一种（看不见，摸不着的）特殊物质.其中我们把电流产生磁场的现象叫做电流的磁效应.

2、磁场的性质：磁场对处于其中的磁体、电流、定向移动的电荷有磁场力作用.

3、磁场的作用：磁体、电流、定

向移动电荷之间的相互作用力都是通

过磁

场来传递的. 可见，磁场是一种非常重要的物质，我们必须把它认识清楚.

运动电荷电流磁场磁体

三、对常见磁场的认识

在研究电场的时候，由于电场是一种看不见，摸不着的物质，不可能直接研究，但电场对处于其中的电荷有力的作用，根据电场对处于其中的电荷有力的作用的特点，在电场中引入试探电荷，根据试探电荷在电场中的受力情况来间接研究电场.而对于磁场来说，由于磁场对磁体和电流以及定向移动的电荷有磁场力作用，也可以在磁场中引入磁体或电流或定向移动的电荷，根据它们在磁场中的受力情况来间接研究磁场.

1、研究磁场的方法：引入磁体或电流或定向移动的电荷.

如图3-1-7所示，把很多相同的小磁针放在条形磁铁的磁场中，在磁场中的不同点，小磁针静止时N极所指的方向一般并不相同.这个事实说明了小磁针在不同点受到的磁场力的方向一般并不相同，也说明了磁场在不同点的方向一般并不相同，即磁场是有方向性的.物理学中规定：

2、磁场方向的规定：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向.

在图3-1-7中，画出各点的磁场方向，再将小磁针所在的位置用曲线连接起来，发现曲线各点的切线方向正好是该点的磁场方向，在条形磁铁的N极和S极附近，曲线的分布更密集，显示了条形磁铁的N极和S极附近的磁场更强.这

样的曲线可以形象、简洁的描述磁场的方向和强弱，我们把这样的曲线叫做磁感线.

3、 磁感线：在磁场中假想出来的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密表示磁场的强弱.

4、 确定磁场方向的方法归纳：

1）、 小磁针北极受到的磁场力方向（适用于动态分析）

2）、 小磁针静止时北极所指的方向（适用于静态分析）

3）、 磁感线在该点的切线方向

5、 用实验模拟各种磁场磁感线的分布

1）、 符号系统：

⨯磁场方向远离观察者；

g 磁场方向指向观察者；

⊗电流方向远离观察者；

e

电流方向指向观察者； 磁场力方向远离观察者； 磁场力方向指向观察者.

2）、 磁体的磁场：条形磁铁和蹄形磁铁

（1）、 磁感线是闭合曲线；

（2）、 磁铁外部的磁感线由北极指向南极，磁铁内部的磁感线由南极指向北极；

⨯