第3節(jié)　電生磁的探索及價(jià)值 第4節(jié)　磁的應(yīng)用及其意義 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識　脈　絡(luò) 1.了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的歷程． 知道安培定則，能用安培定則判定電流周圍磁場的磁感線方向．(重點(diǎn)) 2.了解分子電流假說，能解釋生活中磁化和去磁的有關(guān)現(xiàn)象．(難點(diǎn)) 3.了解指南針的發(fā)展歷程和對航海事業(yè)的推動(dòng)作用． 4.了解磁記錄技術(shù)的應(yīng)用及其意義． 5.知道磁懸浮列車的基本原理，了解它作為理想交通工具所具有的優(yōu)勢. 奧 斯 特 的 偉 大 發(fā) 現(xiàn)——電 流 的 磁 效 應(yīng) 1．哲學(xué)思想的魅力：丹麥物理學(xué)家奧斯特深受康德哲學(xué)思想的影響，堅(jiān)信自然力統(tǒng)一，電與磁一定存在著某種聯(lián)系，電一定能夠轉(zhuǎn)化為磁． 2．電生磁的探究：1820年首次實(shí)驗(yàn)成功：通過實(shí)驗(yàn)的方式得出了通電導(dǎo)線的周圍存在著磁場，從而揭示了電與磁的內(nèi)在聯(lián)系． 3．電流的周圍存在著磁場，電流磁場的方向可用安培定則來判定． (1)直線電流的磁場 安培定則：用右手握住通電直導(dǎo)線，使伸直拇指的方向與電流的方向一致，則四指彎曲的方向就是電流周圍的環(huán)繞方向，如圖2­3­1所示． 圖2­3­1 (2)環(huán)形電流的磁場 安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形載流導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向，如圖2­3­2所示． 圖2­3­2 (3)通電螺線管的磁場 安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，則拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線的方向．也就是說，拇指指向通電螺線管的北極．如圖2­3­3所示． 圖2­3­3 1．法國物理學(xué)家安培深受啟發(fā)，研究提出了安培定律，奠定了電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)．(√) 2．奧斯特的發(fā)現(xiàn)“打開了黑暗領(lǐng)域的大門”．(√) 3．通電螺線管內(nèi)部的磁感線的方向從N極指向S極．(×) 4．磁感線總是由N極出發(fā)指向S極．(×) 通電直導(dǎo)線與通電螺線管應(yīng)用右手螺旋定則來判定磁感線的方向，那么在這兩種情況下，大拇指與四指所代表的指向意義相同嗎？ 【提示】　不相同．在判定通電直導(dǎo)線磁感線的方向時(shí)，大拇指指向電流的方向，四指的指向代表磁感線的方向．在判定通電螺線管磁感線時(shí)，四指指向電流的環(huán)繞方向，大拇指指向代表螺線管內(nèi)部磁感線的方向． 1．三種電流磁場的判斷比較見下表 直線電流磁場 環(huán)形電流磁場 通電螺線管的磁場 特點(diǎn) 無磁極，非勻強(qiáng)，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱 環(huán)形電流兩側(cè)分別是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱 與條形磁鐵的磁場相似，兩端分別是N極和S極，管內(nèi)是勻強(qiáng)磁場，磁場最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場 安培定則圖示 立體圖 橫截 面圖 縱截 面圖 2.三點(diǎn)說明 (1)圖中的“×”號表示磁場方向垂直紙面向里，“·”號表示磁場方向垂直紙面向外． (2)圖中只是表示出了磁感線的方向，對磁感線的疏密沒有具體表示． (3)應(yīng)用安培定則判定電流周圍磁場的方向時(shí)，直線電流是判定導(dǎo)線之外磁場的方向，環(huán)形電流和通電螺線管判定的是線圈軸線上磁場的方向． 1．如圖2­3­4所示，關(guān)于奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義，下列說法中正確的是(　　) 圖2­3­4 A．發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)，從而揭示電流做功的本質(zhì) B．指出磁場對電流的作用力，為后人進(jìn)而發(fā)明電動(dòng)機(jī)奠定基礎(chǔ) C．發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為后人進(jìn)而發(fā)明發(fā)電機(jī)奠定基礎(chǔ) D．發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在磁場，從而把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象聯(lián)系起來 【解析】　奧斯特實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在磁場，從而把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象聯(lián)系起來． 【答案】　D 2．通電直導(dǎo)線周圍的磁場，其磁場線分布和方向用圖中哪個(gè)圖表示最合適 (　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 【解析】　由安培定則可知通電直導(dǎo)線形成的磁場的磁感線是圍繞直導(dǎo)線的逆時(shí)針方向的同心圓，且向外逐漸變稀，所以選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 3.兩根非常靠近且互相垂直的長直導(dǎo)線如圖2­3­5所示，當(dāng)通以如圖所示方向的電流時(shí)，導(dǎo)線平面內(nèi)兩電流所產(chǎn)生的磁場，在哪些區(qū)域內(nèi)是一致的？ 【導(dǎo)學(xué)號：18152049】 圖2­3­5 【解析】　通電長直導(dǎo)線周圍的磁感線是一系列不等距同心圓，其方向由安培定則確定：如圖所示：I1產(chǎn)生的磁場方向在其上方指向紙外，下方指向紙內(nèi)；I2產(chǎn)生的磁場方向在其左方指向紙內(nèi)，右方指向紙外，這樣可以確定A、C區(qū)域兩電流產(chǎn)生的磁場方向是一致的． 【答案】　A、C區(qū)域中的兩電流產(chǎn)生的磁場方向一致 通電直導(dǎo)線周圍磁場可以通過安培定則進(jìn)行描述，在某些空間內(nèi)如果同時(shí)存在著多個(gè)磁場，則在該區(qū)域內(nèi)的磁場應(yīng)該是多個(gè)磁場的矢量和，即磁場可以進(jìn)行疊加. 磁 效 應(yīng) 產(chǎn) 生 的 秘 密　磁 的 應(yīng) 用 1.安培分子電流假說：安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．如圖2­3­6所示． 圖2­3­6 2．磁現(xiàn)象的解釋：沒有磁性的物體，分子電流的取向雜亂無章，分子電流的磁性彼此抵消，總體對外不顯磁性．本來沒有磁性的鐵釘在外磁場的作用下，內(nèi)部分子電流取向大致相同，內(nèi)部的磁性相互抵消，兩端顯示出較強(qiáng)的磁性來．形成磁極，使沒有磁性的物體具有磁性的過程叫做磁化．使磁體失去磁性的過程叫做消磁或去磁． 3．指南針：司南是世界上最早的指南工具．在司南的基礎(chǔ)上人們進(jìn)行創(chuàng)新，又先后制成了一些新的指南工具，如指南魚、指南針等． 4．利用磁可以記憶聲音、圖像和數(shù)據(jù)等信息，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們所熟知的磁記錄從磁帶到磁鼓、磁盤、記憶棒、磁卡等． 5．磁懸浮列車主要有兩種形式：常規(guī)磁鐵吸引式懸浮和超導(dǎo)排斥式懸?。? 1．安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)．(√) 2．振動(dòng)、高溫都能使得分子電流取向變得雜亂無章，使有磁性的物體消磁．(√) 3．指南針自南宋開始用于航海．(×) 4．被廣泛應(yīng)用的磁卡是一種磁記錄介質(zhì)片．(√) 假設(shè)地磁場是由地球表面帶電產(chǎn)生的，則地球表面帶電的情況是怎樣的？ 【提示】　假定地磁場是由環(huán)形電流形成的，由于地磁場的N極在地理南極附近，則由安培定則可知，環(huán)形電流的方向?yàn)橛蓶|向西．但由于地球的自轉(zhuǎn)方向?yàn)樽晕飨驏|，所以要想形成由東向西的環(huán)形電流，則地球表面必須帶負(fù)電． 1．安培分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流．分子電流使每個(gè)物質(zhì)粒子都成為微小的磁體，它的兩側(cè)是極性不同的兩個(gè)磁極． 2．利用安培分子電流假說解釋磁現(xiàn)象 (1)磁化：一般情況下物質(zhì)內(nèi)部分子電流的取向是雜亂無章的，它們的作用互相抵消，對外不顯磁性，在有外加磁場的作用時(shí)，某些物質(zhì)內(nèi)部各分子電流的取向變得大致相同，各分子電流的磁場互相疊加，對外顯示較強(qiáng)的磁作用，在兩端形成兩極． (2)退磁：永磁體之所以具有磁性，是因?yàn)樗鼉?nèi)部的分子電流本來就排列整齊，當(dāng)永磁體受到高溫或猛烈的敲擊時(shí)會失去磁性，這是因?yàn)榧ち业臒嶙饔?或振動(dòng))使分子電流的排列又雜亂無章了．對外不顯磁性． 4．關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法正確的是(　　) A．磁與電緊密聯(lián)系，有磁必有電，有電必有磁 B．不管是磁體的磁場還是電流的磁場都起源于電荷的運(yùn)動(dòng) C．永久磁鐵的磁性不是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的 D．根據(jù)安培分子電流假說可知，磁體內(nèi)分子電流總是存在的，因此任何磁體都不會失去磁性 【解析】　安培分子電流假說從微觀的角度揭示了磁鐵磁性的本質(zhì)，它使人們認(rèn)識到，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的．故B正確． 【答案】　B 5．一根軟鐵棒放在磁鐵附近會被磁化，這是因?yàn)樵谕獯艌龅淖饔孟?　　) A．軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流 B．軟鐵棒中分子電流消失了 C．軟鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章 D．軟鐵棒中分子電流的取向變得大致相同 【解析】　軟鐵棒中的分子電流一直存在，并不因?yàn)橥饨绲挠绊懚a(chǎn)生或消失，只是未被磁化時(shí)，內(nèi)部分子電流雜亂無章，對外不顯磁性，被磁化時(shí)各分子電流的取向變得大致相同，兩端顯示較強(qiáng)的磁性，故D正確． 【答案】　D 6．(多選)下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152050】 A．一切磁現(xiàn)象都源于電流或運(yùn)動(dòng)電荷 B．靜止的電荷也能產(chǎn)生磁場 C．永磁體的磁場是固有的，與運(yùn)動(dòng)電荷或電流無關(guān) D．在外磁場作用下物體內(nèi)分子電流取向大致相同時(shí)物體就被磁化 【解析】　磁體的磁場起源于內(nèi)部的分子電流，電流周圍的磁場起源于運(yùn)動(dòng)電荷的定向移動(dòng)．磁體的磁場和電流的磁場一樣，都源于電荷的運(yùn)動(dòng)．故A、D選項(xiàng)正確． 【答案】　AD 6