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第三章磁场复习综合张龙彪一、磁现象1.磁性物质铁、钴、镍等物质的性质．2.磁体具有的物体，如磁铁．吸引磁性3.磁极磁体上磁性的区域．(1)任何磁体都有两个磁极：一个叫，又称S极；另一个叫，又称N极．(2)同名磁极相互，异名磁极相互最强南极北极排斥吸引想一想将一个磁体从中间分成两部分后，是不是每一部分只有一个磁极呢？提示：不是．古人已经发现，不管磁体形状如何，磁体都有两个磁极．即便将一个磁体分割，分割后的每一部分，仍然有两个磁极.二、电流的磁效应1.发现前的背景(1)随着人们对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化，自然界各种运动形式之间存在着的思想，在哲学界和科学界逐渐形成．(2)当时人们见到的力都沿着的方向，即都是所谓的“纵向力”．相互联系并相互转化物体连线2.发现1820年，丹麦物理学家在一次讲课中，把导线沿方向放置在一个带玻璃罩的指南针上方，通电时磁针3.实验意义电流磁效应的发现，首次揭示了之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元．奥斯特南北转动了电与磁想一想在发现电流的磁效应之前，人们已经了解到电现象与磁现象有哪些相似处？提示：(1)电荷有两种(正电荷和负电荷)，磁体有两极(N极和S极)；(2)电荷间存在相互作用(同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引)，磁极间也存在相互作用(同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.三、磁场1.电流、磁体间的相互作用(1)间存在相互作用；(2)通电导体对磁体有作用力，磁体对通电导体也有作用力；(3)之间也有磁体与磁体两个通电导体作用力2.磁场(1)定义：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，是通过发生的，是磁体或周围一种看不见、摸不着的特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的产生力的作用．磁场磁场电流磁体或通电导体四、地磁场1.地磁场地球本身是一个磁体，N极位于附近，S极位于附近．自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原理．地理南极地理北极2.磁偏角的指向与正南正北方向之间的夹角，如图．太阳、其他行星等许多天体都有磁场．小磁针重点诠释对磁场和奥斯特实验的理解(1)磁场．①磁场的物质性：磁场是一种特殊的物质，虽然不是由分子、原子等组成的实体，但它是客观存在的．它的物质性就是通过磁场的基本性质来体现的，即磁场对放入其中的磁体或电流有磁场力的作用．②磁场的存在：磁极的周围和电流的周围都存在着磁场．磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的．③磁场的矢量性：磁场是有方向的．所谓磁场方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向．(2)丹麦物理学家奥斯特做了著名的电流的磁效应的实验——奥斯特实验．①实验时，通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动．②由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围产生了磁场，即电流周围产生磁场，也就是电流的磁效应．奥斯特实验证明了电流周围产生磁场，本来是没有条件的，但实际实验时必须考虑地磁场的影响，让通电导线沿南北方向放置，磁场方向与地磁场方向尽量不一致，效果明显．1注意磁场与电场的区别.2理解磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的作用都是通过磁场产生的.重点诠释1.地磁场的方向地磁场的方向并不是正南正北方向，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁场方向与正南正北方向间有一个夹角——磁偏角．虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，我们一般认为：(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.地磁场的影响由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球．因此，地磁场对地球生命有保护作用．地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下．因此，当涉及地磁场方向的问题时，要注意明确在地球上的位置．本题中设计了一个陷阱：似乎科学家的实验表明信鸽辨别方向的能力与磁场无关，否则，缚有小磁铁的一组信鸽怎么会全部飞散呢？实际上是小磁铁的磁场起到了干扰作用.还有一些生物，诸如燕子、羚羊、鲸鱼等，也是靠地磁场导航的.第2节磁感应强度背核心语句1.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量．其方向为小磁针静止时N极所指的方向．2.磁感应强度的定义式为：B＝EIL，但磁感应强度的大小和方向与受力和电流无关．3.磁感应强度是矢量，磁感应强度的运算遵守矢量运算法则．4.匀强磁场是指磁感应强度的大小和方向处处都相同的磁场.一、磁感应强度的方向1.物理学中，用来描述磁场的强弱．2.磁感应强度的方向(1)放入磁场中的小磁针，在磁场中受力将会(2)小磁针静止时，N极所指方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为磁感应强度转动磁场方向想一想为什么不通过小磁针所受磁场合力的方向来定义磁感应强度的方向呢？提示：小磁针有两个磁极：N极、S极，两个磁极同时受到磁场的作用力。小磁针所受磁场力的合力的方向可能与N极受力方向相同，也可能与S极受力方向相同，所以不能用磁场合力的方向来定义磁感应强度的方向.二、磁感应强度的大小1.探究实验(1)如图所示的实验装置，可以认为磁极间的磁场是的，直导线的方向与磁感应强度的方向(2)有电流通过时导线将摆动一个角度，观察摆动角度的大小可以比较的大小．均匀垂直导线受力(3)实验表明，通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小与导线的长度L，导线中的电流I的成正比，用公式表示为F＝.乘积ILB2.磁感应强度(1)定义式：B＝.其中IL是很短的一段导线长度与电流的乘积，叫，可以认为是类似于电场中检验电荷的一个检验磁场情况的工具．(2)单位：特斯拉，简称特，符号是T.(3)1T＝.FIL电流元1NA·m与电场强度定义式E＝Fq类似，磁感应强度B＝FIL也是定义式，B的大小跟F及IL无关，只与磁场本身有关．重点诠释1．磁感应强度的决定因素磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关．即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说B与F成正比或B与IL成反比．2.定义式B＝FIL的使用条件在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为在磁场中某点通电导线受力的大小除和磁场强弱、电流I和导线长度L有关以外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是由电流方向与B的方向在一条直线上造成的．3.磁感应强度B的方向磁感应强度B是一个矢量，它的方向是磁场中小磁针静止时N极所指的方向或者说是N极所受磁场力的方向．通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向．磁感应强度的合成与分解必须遵循平行四边形定则．4.定义式在非匀强磁场中的使用磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．当I与B平行时，导线所受磁场力为零，这时无法根据通电导线的受力情况判断磁感应强度的大小．磁感应强度B＝FIL是反映磁场的力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关.实验表明：磁场力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的.重点诠释电场强度E是描述电场的力的性质的物理量，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量．现把这两个物理量比较如下：概念比较内容磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质共同点都是用比值法进行定义的定义式特点B＝FIL，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关E＝FqE与F、q无关概念比较内容磁感应强度B电场强度E共同点矢量，都遵循矢量合成法则方向不同点小磁针N极的受力方向表示磁场方向放入该点的正电荷的受力方向表示电场方向(1)电场力为零，该处电场场强为零；磁场力为零，该处磁感应强度不一定为零．(2)某点电场强度的方向即为放在该处的正电荷所受电场力的方向；某点磁感应强度的方向却不是放在该处的通电导线的受力方向．(3)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到的电场力是唯一确定的；在磁场中某一确定的位置放入一段导线，电流受到的磁场力还与导线放置的方向有关．第3节几种常见的磁场一、磁感线和几种常见的磁场1.磁感线(1)定义：用来形象描述磁场强弱和方向的(2)特点：①磁感线的表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线；磁场弱的地方，磁感线②磁感线某点的表示该点磁感应强度的方向．假想曲线疏密程度较密较疏切线方向2.直流电流的磁场直线电流的磁场方向可以用来表示：右手握住导线，让伸直的所指的方向与一致，弯曲的四指所指的方向就是这个规律也叫安培定则拇指电流方向磁感线环绕的方向右手螺旋定则3．环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让右手弯曲的四指与的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．环形电流4．通电螺线管的磁场右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管磁感线的方向或拇指指向螺线管的N极(如图所示)．内部想一想在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁感线方向时，大拇指和四指的指向所代表的意义相同吗？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，四指指向磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线的方向时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管内部磁感线的方向.二、安培分子电流假说1.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，即分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为，它的两侧相当于两个2.分子电流假说意义能够解释以及现象，解释磁现象的电本质．环形电流微小的磁体磁极磁化退磁三、匀强磁场1.定义处处相同的磁场．2.磁感线间隔相同的3.实例距离很近的两个平行的之间的磁场，相隔适当距离的两个平行放置的，其中间区域的磁场都是匀强磁场．强弱、方向平行直线异名磁极通电线圈想一想没有磁感线的地方，磁感应强度就为零吗？提示：不为零．磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线．用磁感线描述磁场时，磁感线稀疏的地方磁感应强度小，磁感线密集的地方磁感应强度大，但是磁场中没画磁感线的地方磁感应强度不一定为零.四、磁通量1.定义匀强磁场中的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.磁感应强度B和与磁场方向垂直2.拓展磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的与B的乘积表示磁通量．3．单位国际单位制中单位是，简称韦，符号是Wb,1Wb＝投影面积S′韦伯1T·m24．引申B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度想一想有时磁感线由平面一侧穿入，有时磁感线由平面另一侧穿入．如何区别从不同方向穿入的磁通量呢？提示：可用磁通量的正、负表示．若规定磁感线由某一方向穿入时磁通量为正，则由另一方向穿入时磁通量为负．反之亦然．磁通量虽然有正负，但磁通量是标量．重点诠释1．对磁感线的进一步理解(1)磁感线的特点．①为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．②磁感线的疏密表示磁场的强弱．③磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．④磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(2)静磁场的磁感线与静电场的电场线的比较.(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性——线的切线；强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间任一点场线不相交．(2)从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线——电荷有正负——电场线有始终；磁感线——N、S极不可分离——磁感线闭合．2.几种常见的磁场(1)磁铁的磁场．(2)三种常用的电流的磁场.(1)环形电流和通电螺线管