2018版高中物理第2章磁及其应用第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义学案鲁科版选修1_1

第

3节电生磁的探索及价值

第4节磁的应用及其意义

学习目标知识脉络

1.了解奥斯特发现电流磁效应的历

程．

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)

2.了解分子电流假说，能解释生活中

磁化和去磁的有关现象．(难点)

3.了解指南针的发展历程和对航海事

业的推动作用．

4.了解磁记录技术的应用及其意义．

5.知道磁悬浮列车的基本原理，了解

它作为理想交通工具所具有的优势.

奥斯特的伟大发现——电流的磁效应

[先填空]

1．哲学思想的魅力：丹麦物理学家奥斯特深受康德哲学思想的影响，坚信自然力统一，电与磁一定存在着某种联系，电一定能够转化为磁．

2．电生磁的探究：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磁场，从而揭示了电与磁的内在联系．

3．电流的周围存在着磁场，电流磁场的方向可用安培定则来判定．

(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电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向，如图2­3­1所示．

图2­3­1

(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轴线上磁感线的方向，如图2­3­2所示．

图2­3­2

(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磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管的北极．如图2­3­3所示．

图

2­3­3

[再判断]

1．法国物理学家安培深受启发，研究提出了安培定律，奠定了电动力学的基础．(√) 2．奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”．(√)

3．通电螺线管内部的磁感线的方向从N极指向S极．(×)

4．磁感线总是由N极出发指向S极．(×)

[后思考]

通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋定则来判定磁感线的方向，那么在这两种情况下，大拇指与四指所代表的指向意义相同吗？

【提示】不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指的指向代表磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向．

1．三种电流磁场的判断比较见下表

直线电流磁场环形电流磁场通电螺线管的磁场特点

无磁极，非匀强，

距导线越远处磁

环形电流两侧分别是

N极和S极，且离圆环

与条形磁铁的磁场相似，

两端分别是N极和S极，

场越弱中心越远，磁场越弱管内是匀强磁场，磁场最

强，管外为非匀强磁场

安培定

则图示

立体图

横截

面图

纵截

面图

(1)图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．

(2)图中只是表示出了磁感线的方向，对磁感线的疏密没有具体表示．

(3)应用安培定则判定电流周围磁场的方向时，直线电流是判定导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向．

1．如图2­3­4所示，关于奥斯特实验的意义，下列说法中正确的是( )

图2­3­4

A．发现电流的热效应，从而揭示电流做功的本质

B．指出磁场对电流的作用力，为后人进而发明电动机奠定基础

C．发现电磁感应现象，为后人进而发明发电机奠定基础

D．发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来

【解析】奥斯特实验，发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来．【答案】 D

2．通电直导线周围的磁场，其磁场线分布和方向用图中哪个图表示最合适

( )

A B C D

【解析】由安培定则可知通电直导线形成的磁场的磁感线是围绕直导线的逆时针方向的同心圆，且向外逐渐变稀，所以选项A正确．

【答案】 A

3.两根非常靠近且互相垂直的长直导线如图2­3­5所示，当通以如图所示方向的电流时，导线平面内两电流所产生的磁场，在哪些区域内是一致的？

【导学号：18152049】

图2­3­5

【解析】通电长直导线周围的磁感线是一系列不等距同心圆，其方向由安培定则确定：如图所示：I1产生的磁场方向在其上方指向纸外，下方指向纸内；I2产生的磁场方向在其左方指向纸内，右方指向纸外，这样可以确定A、C区域两电流产生的磁场方向是一致的．

【答案】A、C区域中的两电流产生的磁场方向一致

通电直导线周围磁场可以通过安培定则进行描述，在某些空间内如果同时存在着多个磁场，则在该区域内的磁场应该是多个磁场的矢量和，即磁场可以进行叠加.

磁效应产生的秘密磁的应用

[先填空]

1.安培分子电流假说：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

——分子电流，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磁极．如图2­3­6所示．

图2­3­6

2．磁现象的解释：没有磁性的物体，分子电流的取向杂乱无章，分子电流的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性．本来没有磁性的铁钉在外磁场的作用下，内部分子电流取向大致相同，内部的磁性相互抵消，两端显示出较强的磁性来．形成磁极，使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．

3．指南针：司南是世界上最早的指南工具．在司南的基础上人们进行创新，又先后制成了一些新的指南工具，如指南鱼、指南针等．

4．利用磁可以记忆声音、图像和数据等信息，随着技术的发展，人们所熟知的磁记录从磁带到磁鼓、磁盘、记忆棒、磁卡等．

5．磁悬浮列车主要有两种形式：常规磁铁吸引式悬浮和超导排斥式悬浮．

[再判断]

1．安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质．(√)

2．振动、高温都能使得分子电流取向变得杂乱无章，使有磁性的物体消磁．(√)

3．指南针自南宋开始用于航海．(×)

4．被广泛应用的磁卡是一种磁记录介质片．(√)

[后思考]

假设地磁场是由地球表面带电产生的，则地球表面带电的情况是怎样的？

【提示】假定地磁场是由环形电流形成的，由于地磁场的N极在地理南极附近，则由安培定则可知，环形电流的方向为由东向西．但由于地球的自转方向为自西向东，所以要想形成由东向西的环形电流，则地球表面必须带负电．

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粒子都成为微小的磁体，它的两侧是极性不同的两个磁极．2．利用安培分子电流假说解释磁现象

(1)磁化：一般情况下物质内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的作用互相抵消，对外不显磁性，在有外加磁场的作用时，某些物质内部各分子电流的取向变得大致相同，各分子电流的磁场互相叠加，对外显示较强的磁作用，在两端形成两极．

(2)退磁：永磁体之所以具有磁性，是因为它内部的分子电流本来就排列整齐，当永磁体受到高温或猛烈的敲击时会失去磁性，这是因为激烈的热作用(或振动)使分子电流的排列