2018-2019学年高中物理 第三章 磁场 第1节 磁现象和磁场学案 新人教版选修3-1

第1节磁现象和磁场

1．知道磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．2．了解电流的磁效应及其发现过程．3．了解地磁场的分布情况和地磁两极的特点．

一、磁现象、电流的磁效应

1．天然磁石和人造磁体都叫做永磁体，它们都能吸引铁质物体，我们把这种性质叫做磁性．

2．磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫做磁极．能够自由转动的磁体，例如悬吊着的磁针，静止时指南的磁极叫做南极，又叫S极；指北的磁极叫做北极，又叫N 极．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．

3．丹麦物理学家奥斯特于1820年发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁的联系．

二、磁场、地球的磁场

1．磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的．

2．磁体、通电导体周围都存在磁场．磁场是物质存在的一种形式，是看不见、摸不着、但却真实存在的特殊物质．

3．地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近．4．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．

判一判(1)磁场是看不见、摸不着的一种物质．( )

(2)我国古代四大发明中，涉及磁现象应用的发明是指南针和造纸术．( )

(3)电荷与电荷之间的相互作用是通过电场发生的，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的．( )

(4)指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，指南针指南是因为地球是个大磁体，它对指南针有力的作用．( )

(5)地球是一个大磁体，存在的磁场叫地磁场．地球的地理两极与地磁两极重合．( )

提示：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×

想一想指南针指向南方的是N极还是S极？地球上任何位置都可以用指南针辨别方向吗？

提示：由于地磁场方向由南向北，故指南针指向南方的是S极．由于地磁南北两极点的

磁场方向竖直，故指南针可能指向其他方向，不能准确指向南方．另外受人为的强磁场的干扰，地磁场对指南针起不了决定作用，此时指南针也不能确定方向．

做一做(2018·武威高二检测)在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是( )

A．沿导线方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上

B．垂直导线方向放置磁针，使磁针在导线的正下方

C．导线沿南北方向放置在磁针的正上方

D．导线沿东西方向放置在磁针的正上方

提示：选C．根据右手螺旋定则，导线一侧的磁场方向大体与导线垂直，为了使现象明显，应该将小磁针放置在导线一侧，且平行导线方向放置小磁针．又由于小磁针只能在水平面内转动，所以应该将小磁针放置在导线下方或上方，即将小磁针和导线放置在同一竖直面内，而不能将小磁针和导线放置在同一水平面内．由于地球的磁场是沿南北方向的，为了使实验现象明显，应该使电流的磁场不沿南北方向，最好沿与南北方向夹角最大的东西方向，所以应在南北方向放置导线．故选C．

对磁场和电流磁效应的理解

1．磁场的性质

(1)客观存在性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．

(2)方向性：人类规定，磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(或小磁针静止时N 极的指向)为该处的磁场方向．

(3)基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．

2．奥斯特的实验

(1)实验装置如图所示．

(2)实验现象：当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动．

(3)实验结论：电流具有磁效应，即电流可以产生磁场．

命题视角1 对磁场的理解

下列关于磁场的说法中，正确的是( )

A．只有磁铁周围才存在磁场

B．磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的

C．磁场只有在磁极与磁极、磁极和通电导线发生作用时才产生

D．磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的

[解析] 磁铁和电流周围都有磁场，A错误；磁场是一种客观存在的物质，B、C错误；磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的，D正确．

[答案] D

命题视角2 对电流磁效应的理解

(多选)(2018·宿州高二检测)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )

A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的

B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的

C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的

D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的

[思路点拨] 电流的周围也存在磁场．

[解析] 甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的．综上所述，选项B、C正确．

[答案] BC

使奥斯特实验现象更明显的六种方法

(1)导线南北方向放置．

(2)导线不通电流时，使小磁针与导线在同一竖直面内．

(3)选用磁性较强的小磁针．

(4)适当增大导线中的电流．

(5)适当减小导线与小磁针的距离．

(6)观察开关突然闭合时小磁针的转动情况，只要小磁针动了，就说明电流对小磁针发

生了力的作用，不必计较小磁针重新静止时与原来相比转过了多大的角度．

【题组突破】

1．实验表明：磁体能吸引一元硬币．对这种现象的解释正确的是( )

A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁

B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝

C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多

D．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引

解析：选D．我国第五套人民币中的一元硬币的材料为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，放在磁体的磁场中能够被磁化，因而能够被磁体吸引，故选项D正确．

2．

如图所示是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器．当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管．

(1)你能说出这种仪器的原理吗？

(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？

(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？

解析：(1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上的活动永磁铁使固铁磁化，磁化后吸引铁磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出．

(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物质，而易拉罐拉环是铝合金材料的，不是铁磁性物质，所以不能取出；而回形针是由铁磁性物质制成的，可以用此仪器取出．

(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的铁磁性物体，可通过调节电流大小使磁性增强，把它取出来．故使用电磁铁会更实用一些．答案：见解析

对地磁场的认识

1．地磁场的方向

(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．

(2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．

(3)在南半球，地磁场方向向北偏向上方；在北半球，地磁场方向向北偏向下方．

2．磁偏角的形成：磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角．磁偏角的存在