1、第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义1.会描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场分布，培养观察与表达能力(重点)2.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(重点难点)3.联系实际，了解电磁铁的优越性及其在生活、生产中的广泛应用4.了解安培分子电流假说，能解释生活中磁化和去磁的有关现象5.了解指南针在我国的发展历程及作用和各种形式的磁记录技术的应用，知道磁悬浮列车的基本原理一、奥斯特的伟大发现及其科学价值1电与磁存在联系：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21820年首次实验成功：通过实验的方式得
2、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重要意义：它不仅揭示了电与磁的内在联系，而且为电与磁的新应用拉开了序幕法国物理学家安培深受启发，通过研究提出了安培定律，奠定了电动力学的基础法拉第深受其影响探索磁生电他们的研究致使电动机、发电机问世，预示了人类电气时代的到来法拉第赞扬奥斯特的发现是“打开了黑暗领域的大门”二、电流的磁效应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
3、所指的方向就是环形载流导线中心轴线上磁感线的方向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磁感线的方向也就是说，拇指指向通电螺线管磁场的北极三、探索磁效应产生的秘密1安培分子电流假说的内容：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所示2解释磁现象：没有磁性的物体，分子电流的取向杂乱无章，分子电流形成的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性在外磁场的作用下，本来没有磁性的物体(如铁钉或铁块)内部分子电流的取向变得大致相同内部的磁性相互抵消
4、，而两端对外则显出较强的磁性，形成磁极这种使原来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四、磁的应用及其意义1指南针与航海业的发展(1)北宋沈括的梦溪笔谈记载了钢针与磁石摩擦而磁化的方法这种简单方法做成的磁针磁性强且稳定，后来制作指南针普遍采用此方法(2)指南针发明后，很快用于航海，对社会发展、人类进步起到了重要作用正如英国著名科技史专家李约瑟所讲：指南针的应用标志着原始航海时代的结束，计量航海时代的来临(3)指南针的出现引起了航海技术革命和地理的大发现，从而促进了中国乃至世界政治、经济的发展和文化的繁荣；推动了世界各国航海事业的发展，为1492年意大利航海家哥伦
5、布“发现新大陆”创造了必要条件2磁记录技术的应用及其意义被广泛应用的磁卡是一种磁记录介质卡片，由高强度、耐高温的塑料制成，防潮、耐磨且有一定的柔韧性，携带方便，使用较为稳定可靠磁卡的应用极大地改变了人们的生活方式3会“飞”的磁悬浮列车相对于其他传统交通工具，磁悬浮列车具有无比强大的优势首先，速度快，可达500 km/h.其次是能耗低，在500 km/h下，能耗仅为飞机的1/3，汽车的70%，磁悬浮列车不存在车轮和铁轨接触的问题，因此震动小、噪音低、环境舒适磁悬浮列车是理想的交通工具安培定则与电流的磁场1.直线电流磁场如图所示符合安培定则特点：无磁极，非匀强，且距导线越远处磁场越弱；直线电流磁场
6、的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示2环形电流的磁场如图所示，符合安培定则特点：环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱；环形电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示3通电螺线管的磁场如图所示，符合安培定则特点：与条形磁铁的磁场相似，两端分别是N极和S极，管内为匀强磁场，且磁场最强，管外为非匀强磁场；通电螺线管磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示如图所示，甲乙是直线电流的磁场，丙丁是环形电流的磁场，戊己是通电螺线管电流的磁场，试说明图中的电流的方向或磁感线方向思路点拨 注意运用安培定则判断直线电流和环形电流的磁场时，大拇指和四指的指向具有不同的意义
7、解析根据安培定则，可以确定甲图中电流方向垂直纸面向里，乙图中电流的方向从下向上，丙图中电流方向是逆时针方向，丁图中磁感线的方向从上向下，戊图中磁感线的方向向右，己图中磁感线的方向向右答案见解析在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”的关系，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”电流方向，四指指“结果”磁感线绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”电流绕向，大拇指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向 1.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是 ()解析：选A.根据安培定则判断可知A项正确磁现象的本质1安培假说对有关磁现象的解释(1)磁化现象：
8、一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了(2)磁体的消磁：磁体在高温和猛烈敲击，即在激烈的热运动和机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失分子电流假说揭示了磁现象的电本质2磁现象的本质安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向运动产生的磁极周围、电流周围、运动电荷周围的磁场都是运动的电荷产生的；磁极、电流间的相互作用，是运动电荷间通过磁场产生的(磁场)安培提出分子电流假说时
9、，人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，但现在我们已经知道分子电流假说是正确的关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性思路点拨 根据磁现象的电本质和磁化与消磁的原理来分析各选项解析磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都是有一定条件的，运动的电荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，分子电流假说揭示了磁现象的电本质，磁体的磁场和电流的磁场一样都是由电荷的运动产生
10、的，磁体内部只有当分子电流取向大致一致时，才显示磁性故选项B正确答案B磁的应用实例分析1磁记录：如图是录音原理示意图话筒可以把接收到的声音变成音频电流，音频电流放大后送到录音磁头录音时，磁头与录音带基接触，录音带基上涂着一层磁粉，实际上就是许多铁磁性小颗粒，如图所示：当磁带紧贴着录音磁头走过时，就可以把声音信号记录在磁带上了2磁悬浮(1)导向磁铁磁悬浮列车左右两边的磁铁保持列车在铁轨的中间位置，称为导向磁铁(2)上浮磁铁车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力相互排斥，使车体上浮，这两部分磁铁称为上浮磁铁(3)牵引磁铁槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用，
11、从而产生牵引力，使车体保持悬浮状态前进，这两部分磁铁称为牵引磁铁(4)常导电磁吸引方式磁悬浮常导电磁吸引方式磁悬浮是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨上的上方和伸臂部分下方分别设作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持1015 mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆所受的重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行(5)超导电磁相斥方式磁悬浮超导电磁相斥方式磁悬浮，是根据磁铁同极相斥的原理，利用车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力使车体悬浮下列说法中正确的是()A录音带就是利用磁性材料来记录声音信息的B现在使用的银行卡可以与强磁体放在一起C磁
12、悬浮列车只能借助磁体间的斥力实现悬浮D指南针指南的一极为N极思路点拨 根据各种磁应用的原理结合磁场性质分析解析录音带是利用磁性材料来记录声音信号的，选项A对我们使用的各种磁卡不能与强磁体放在一起，否则会使磁卡上磁性材料记录的信息产生错误或丢失，故选项B错磁悬浮列车既可以通过吸引力来悬浮，也可以利用排斥力来悬浮，故选项C错指南针指南的是S极，选项D错答案A2.超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮起来，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是()A超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同B超导体电流的磁场方向与磁体的磁
13、场方向相反C超导体使磁体处于失重状态D超导体对磁体的磁力大于磁体的重力解析：选B.只有当超导体电流产生的磁场与磁体的磁场方向相反时，磁体才会受到向上的排斥力，使磁体悬浮起来，此时磁体受到的斥力与重力平衡故B选项正确随堂检测 1许多物理学家的科学发现和研究工作推动了人类历史的进步，其中发现电流磁效应的科学家是()A库仑B.安培C法拉第 D.奥斯特解析：选D.电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特于1820年发现的2下列说法正确的是()A只要有电流，周围就存在磁场B最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培C如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转D奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与
14、磁没有什么联系解析：选A.电流的周围必定存在磁场，故A正确最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错误当通电直导线在下方产生的磁场方向与小磁针平行时，小磁针不偏转，故C错误客观证实电与磁有着密切的联系，故D错误故选A.3我国古代所用的导航工具罗盘的工作原理是()A同名磁极相斥，异名磁极相吸B磁场的方向为小磁针静止时北极的受力方向C磁体的磁场磁极处最强D磁感线是闭合的曲线解析：选B.地球是个大磁场，并且地理北极与地磁南极基本重合，罗盘相当于小磁针，当罗盘静止时，在地磁场的作用下其N极指北所以选项B正确4下列说法正确的是()A电铃中的电磁铁可以用永磁体代替B磁化的过程是一种物质分子变成另外一种物质分
15、子的过程C磁化和消磁是物体内部分子电流的取向发生变化D只有电流的磁性才源于电荷的运动，而磁体不是解析：选C.根据电铃需要用电路的通断控制小锤的运动可知电铃只能用电磁铁，故选项A错根据安培分子电流假说可分析判断选项B、D错误，选项C正确5放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，N极的指向是怎样的？两位同学的回答相反甲说，小磁针的位置如图甲所示，因为管内的磁感线方向向右，所以小磁针的N极指向右方乙说，小磁针的位置如图乙所示，他的理由是通电螺线管的N极在右侧，根据异名磁极相吸引可知，小磁针的S极指向右方，你的看法是怎样的？他们谁的答案错了？解析：磁场中保持静止的小磁针，它的N极一定指向磁感线的方向，由
16、安培定则可知，通电螺线管内部磁场方向由左向右，即为小磁针N极的指向故甲的回答是对的，因此结论是正确的答案：乙的观点是错误的课时作业一、选择题1如图是通电直导线周围磁感线分布情况示意图，各图的中央表示垂直于纸面的通电直导线及其中电流的方向，其他的均为磁感线，其方向由箭头指向表示，图中正确的是()解析：选C.由安培定则可以判定磁感线的方向，同时通电直导线周围的磁场离导线越远，磁场越弱，磁感线分布越稀疏，所以C正确2在做“奥斯特实验”时，下列操作现象最明显的是()A沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B沿电流方向放置时，使磁针在导线的正下方C电流沿南北方向放置在磁针的正上方D电流沿东西方向放置
17、在磁针的正上方解析：选C.把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转3一根软铁棒放在磁铁附近会被磁化，这是因为在外磁场的作用下()A软铁棒中产生了分子电流B软铁棒中分子电流消失了C软铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章D软铁棒中分子电流的取向变得大致相同解析：选D.软铁棒中分子电流是一直存在的，并不因为外界的影响而产生或消失，故A、B、C错根据磁化过程实质知，D正确4在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知()A一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C可能是
18、小磁针正上方有电子流水平自南向北通过D可能是小磁针正上方有电子流水平自北向南通过解析：选C.磁场的基本特性是对放入其中的小磁针产生力的作用，并且小磁针的N极的受力方向应是该点的磁场方向小磁针N极发生了变化，说明其周围的磁场发生了变化使小磁针发生偏转的不一定是条形磁铁，可能是带电粒子流，所以A、B不正确电子流自南向北通过时，利用安培定则可知，小磁针N极向东偏转，故C正确D选项刚好相反，故D错误5如图所示，有一束电子流沿x轴正方向高速运动，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场沿() Ay轴正方向By轴负方向Cz轴正方向Dz轴负方向解析：选A.电子带负电，沿x轴正向运动，等效电流的方向沿x轴的负向根据
19、安培定则，逆着x轴方向看，磁感线沿顺时针方向，P点的切向沿y轴正向，故选项A对6如图所示当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，以下的判断正确的是()A当线圈通以沿顺时针方向的电流时，磁针N极将指向读者B当线圈通以沿逆时针方向的电流时，磁针S极将指向读者C不管磁针如何偏转，线圈中电流总是沿顺时针方向D当磁针N极将指向读者时，线圈中电流沿逆时针方向解析：选D.根据安培定则，若线圈中通以顺时针方向的电流，线圈内磁场方向向里，小磁针N极向里偏转，反之，小磁针N极向外偏转7在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线中电流I4I3I2I1，要使O点的磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流()AI1
20、B.I2CI3DI4解析：选D.根据安培定则，I1、I2、I3、I4在O点的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、向里、向外，且I3I4，切断I4使方向相反的磁场减小，可使O点的磁场增强819世纪20年代，科学家已认识到温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的该假设中的电流方向是(磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)()A由西往东垂直子午线B由东往西垂直子午线C由南向北沿磁子午线D由赤道向两极沿磁子午线方向解析：选B.根据安培定则可以知道电流方向应为自东向西，选项B正确二、非选择题9两根互相垂直的通电直导线放在同一平面内，彼此绝缘，电流方向如图所示在两导线周围的四个区域中，哪个区域肯定不可能出现磁感应强度为零的情况？并说明原因解析：根据安培定则可判定、两区域内两导线产生的磁场方向相反，可能为零，而在、两区域内两导线产生的磁场方向相同，不可能为零答案：、原因见解析10小磁针放在通电螺线管附近，位置如图所示，标出各个小磁针的N极(涂黑)，并简述理由解析：根据右手螺旋定则可判断出轴线上磁感线的方向向右，上下两侧磁感线向左螺线管左端相当于S极，右端相当于N极由此可知甲、乙、丙、丁四个小磁针N极的指向答案：原因见解析