高中物理电流磁场.pptx
教学目标、电流的磁效应（1）怎样观测电流的磁效应（2）奥斯特实验（3）通电直导线磁场的磁感线、环形电流和通电螺线管磁场的磁感线（1）环形电流的磁场（2）通电螺线管的磁场 3、几种常见的磁场第1页/共48页回顾：磁感线 以条形磁体磁场为例以条形磁体磁场为例（1）定义：（2）目的：（3）特点：a.a.假想的曲线。假想的曲线。b.b.不相交。不相交。c.c.空间性。空间性。d.d.闭合的曲线。闭合的曲线。e.e.方向性。方向性。f.f.疏密性。疏密性。（4 4）表示：a.a.立体图立体图 b.b.纵截面图纵截面图 c.c.横截面图横截面图第2页/共48页一、电流的磁效应1、怎样观测电流的磁效应？拿什么来观测？拿什么来观测？工具工具 怎样观测？怎样观测？方案方案小 磁 针【演示】电流通直导线时的磁效应奥斯特实验第3页/共48页关于 “T”小 磁 针地面附近地磁场普通永久磁铁磁极附近磁场普通电流的磁场第4页/共48页 历史上，电与磁是分别发现和研究的。因为当时人们历史上，电与磁是分别发现和研究的。因为当时人们认为电现象和磁现象是两个孤立的现象。直到认为电现象和磁现象是两个孤立的现象。直到19世纪初，世纪初，自然哲学的观点认为自然界中任何的两个物体间必然存自然哲学的观点认为自然界中任何的两个物体间必然存在着某种联系。因此，人们才认识到电现象和磁现象可在着某种联系。因此，人们才认识到电现象和磁现象可能也存在着联系而且深入地进行研究。尤其是富兰克林能也存在着联系而且深入地进行研究。尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，更坚定了这个观点。曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，更坚定了这个观点。在在1820年年4月，有一次晚上讲座，奥斯特演示了电流磁月，有一次晚上讲座，奥斯特演示了电流磁效应的实验。当铂丝通电时，靠近铂丝的小磁针摆动了。效应的实验。当铂丝通电时，靠近铂丝的小磁针摆动了。这一不显眼的现象没有引起听众的注意，而奥斯特非常这一不显眼的现象没有引起听众的注意，而奥斯特非常兴奋，他接连三个月深入地研究，在兴奋，他接连三个月深入地研究，在1820年年7月月21日，日，他宣布了实验情况。奥斯特将导线的一端和电池正极连他宣布了实验情况。奥斯特将导线的一端和电池正极连接，导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线接，导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线另一端连到负极时，磁针立即指向东西方向。把玻璃板、另一端连到负极时，磁针立即指向东西方向。把玻璃板、木片、石块等非磁性物体插在导线和磁针之间，甚至把木片、石块等非磁性物体插在导线和磁针之间，甚至把小磁针浸在盛水的铜盒子里，磁针照样偏转。小磁针浸在盛水的铜盒子里，磁针照样偏转。奥斯特奥斯特（1777-1851）2、奥斯特实验背景第5页/共48页2、奥斯特实验场景第6页/共48页【问题】在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应()。A平行于南北方向，位于小磁针上方B平行于东西方向，位于小磁针上方C平行于东西方向，位于小磁针下方D平行于南北方向，位于小磁针下方 AD2、奥斯特实验方案第7页/共48页2、奥斯特实验关键不能是静电不能是静电不能是静电不能是静电导线南北放置导线南北放置导线南北放置导线南北放置第8页/共48页第9页/共48页 纵截面图 横截面图立体图3、通电直导线磁场的磁感线方向方向方向方向第10页/共48页安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。3、通电直导线磁场的磁感线规则规则规则规则第11页/共48页思考题 做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发现小磁针不动，用手拨一下小磁针，小磁针转动180度后静止不动，由此可知通电直导线放置情况是（）。A.东西向 B.南北向 C.正西南 D.正西北A3、通电直导线磁场的磁感线第12页/共48页纵截面图立体图横截面图3、通电直导线磁场的磁感线疏密疏密疏密疏密第13页/共48页例1 有一束电子流沿有一束电子流沿x x轴正方向高速运轴正方向高速运动，如图所示，电子流在动，如图所示，电子流在z z轴上的轴上的P P点点处所产生的磁场方向是沿（处所产生的磁场方向是沿（）A Ay y轴正方向轴正方向 B By y轴负方向轴负方向 C Cz z轴正方向轴正方向 D Dz z轴负方向轴负方向 A第14页/共48页例2I1I2I2I1已知I1=I2，求两导线中间处的磁感线方向第15页/共48页例3I1I2I2I1已知I1I2，求两导线中间处的磁感线方向第16页/共48页例4请画出下图中方形区域a内磁感线方向。IIIIa第17页/共48页横截面图环形电流轴线上磁场:离中心越远越弱二、环形电流和通电螺线管磁场的磁感线环形电流：环形电流产生的磁场：弯曲的四指与环形电流方向一致，拇指指向为环形电流中心轴线上的磁感应线方向。第18页/共48页例5如图所示，环形导线周围有三只小磁如图所示，环形导线周围有三只小磁针针a a、b b、c c，闭合开关，闭合开关S S后，三只小磁后，三只小磁针针N N极的偏转方向是极的偏转方向是 ()()A A全向里全向里 B B全向外全向外 C Ca a向里，向里，b b、c c向外向外 D Da a、c c向外，向外，b b向里向里D第19页/共48页右手螺旋定则：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,姆指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。也就是说,大姆指指向通电螺线管的北极.纵截面图二、环形电流和通电螺线管磁场的磁感线第20页/共48页例6 6 如图所示，a a、b b、c c三枚小磁针分别放 在通电螺线管的正上方、管内和右侧 当这些小磁针静止时，小磁针N N 极的指 向是 ()()A Aa a、b b、c c均向左 B Ba a、b b、c c均向右 C Ca a向左，b b向右，c c向右 D Da a向右，b b向左，c c向右C第21页/共48页第22页/共48页练习NSNSII右手手性：点逆；叉顺第23页/共48页3.在图中补画出电流方向或磁感线方向。a为直线电流的磁场；b为环形电流的磁场；c为螺线管电流的磁场(a)(c)I II II I安培定则右手螺旋定则右手环流定则安培定则右手定则第24页/共48页安培定则：点逆；叉顺 电流类型 拇指指向 四指环向 磁场区域 直线电流 电流方向 磁场方向 全部 环形电流 磁场方向 电流方向 内部 螺线管 磁场方向 电流方向 内部第25页/共48页三、几种常见的磁场 匀强磁场 平行、同向、均匀。磁感线：纵截面：同向、均匀平行线。纵截面：同向、均匀的点或叉。第26页/共48页 亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同流方向一致，大小相同,线圈之间的距离正好等于圆形线圈的半径。这种线圈之间的距离正好等于圆形线圈的半径。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区，所以在线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区，所以在生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁场的计量标准。生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁场的计量标准。实验室中的匀强磁场 第27页/共48页三、几种常见的磁场 1、条形磁体2、蹄形磁体3、直线电流4、环形电流5、通电螺线管6、匀强磁场纵截面图横截面图纵截面图横截面图纵截面图横截面图纵截面图横截面图纵截面图横截面图纵截面图横截面图第28页/共48页磁体磁体磁体磁体磁场磁场磁体磁体电流电流磁场磁场磁与电：磁的本质？总结第29页/共48页安培分子电流假说 n分子电流假说能够解释物质被磁化和撤去磁场后容易退磁的机理.当环形电流产生的相当于“小磁体”的排列杂乱无序时，整体不表现磁性；n当环形电流产生的相当于“小磁体”的排列取向大致相同时，整体则表现磁性；n当外磁场撤去后，“小磁体”如果仍然排列有序，则表现为“剩磁”；n当外磁场撤去后，“小磁体”排列又恢复到无序，则表现为“退磁”.第30页/共48页 几种常见磁场的特点及相互关系安培分子环流假说总结第31页/共48页安 培 (AMAmpere，17751836)1.安培右手定则2.安培分子电流假说3.安培定律下节继续！第32页/共48页第33页/共48页磁场一、二节单元检测讲评 1.两块磁铁不同极性并列时磁感线分布 2.两块磁铁同极性并列时磁感线分布 3.已知I1=I2，求两平行直导线中间处的磁感线方向 4.已知I1I2，求两平行直导线中间处的磁感线方向第34页/共48页1、两块磁铁不同极性并列时磁感线分布2、两块磁铁同极性并列时磁感线分布中间区域中点是平衡点中间区域中点是平衡点中间区域中点非平衡点中间区域中点非平衡点0关键点 1.N出S入！2.不相交！3.中点是否是平衡点？NSNSNSNS独立作用，效果合成第35页/共48页例1：附近有铁磁性物体时磁铁的磁力线分布NS磁化独立作用，效果合成第36页/共48页独立作用I1I2I2I13、已知、已知I1=I2，求两导线中间处的磁感线方向，求两导线中间处的磁感线方向独立作用，效果合成独立作用，效果合成1.1.分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：I I1 1独立产生的场独立产生的场独立产生的场独立产生的场2.2.分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：I I2 2独立产生的场独立产生的场独立产生的场独立产生的场3.3.分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：I I1 1、I I2 2独立产生的场，其效果合成独立产生的场，其效果合成独立产生的场，其效果合成独立产生的场，其效果合成第37页/共48页I1I2I2I13、已知、已知I1I2，求两导线中间处的磁感线方向，求两导线中间处的磁感线方向1.1.分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：I I1 1独立产生的场独立产生的场独立产生的场独立产生的场2.2.分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：I I2 2独立产生的场独立产生的场独立产生的场独立产生的场3.3.分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：I I1 1、I I2 2独立产生的场，其效果合成独立产生的场，其效果合成独立产生的场，其效果合成独立产生的场，其效果合成第38页/共48页例2：请画出下图中方形区域a内磁感线方向。IIIIa1.1.分析方法：独立作用，效果合成分析方法：独立作用，效果合成分析方法：独立作用，效果合成分析方法：独立作用，效果合成第39页/共48页磁场一、二节单元检测思维方法 1.分析方法：独立作用，效果合成 2.分析方法：等效思维 3.理解方法：从不同侧面来理解第40页/共48页练习练习练习练习按图示放置的螺线管和矩形线圈，通以图示按图示放置的螺线管和矩形线圈，通以图示按图示放置的螺线管和矩形线圈，通以图示按图示放置的螺线管和矩形线圈，通以图示 方向的电流时，如果把螺线管固定，矩形线圈可方向的电流时，如果把螺线管固定，矩形线圈可方向的电流时，如果把螺线管固定，矩形线圈可方向的电流时，如果把螺线管固定，矩形线圈可 以自由运动，那么矩形线圈将如何运动？以自由运动，那么矩形线圈将如何运动？以自由运动，那么矩形线圈将如何运动？以自由运动，那么矩形线圈将如何运动？（矩形线圈受到螺线管的斥力作用，故向右摆动）（矩形线圈受到螺线管的斥力作用，故向右摆动）（矩形线圈受到螺线管的斥力作用，故向右摆动）（矩形线圈受到螺线管的斥力作用，故向右摆动）小结：可以借助于等效法进行判断与分析。环形电流小结：可以借助于等效法进行判断与分析。环形电流小结：可以借助于等效法进行判断与分析。环形电流小结：可以借助于等效法进行判断与分析。环形电流 等效为小磁针，通电螺线管等效为条形磁针。等效为小磁针，通电螺线管等效为条形磁针。等效为小磁针，通电螺线管等效为条形磁针。等效为小磁针，通电螺线管等效为条形磁针。2.2.分析方法：等效思维分析方法：等效思维分析方法：等效思维分析方法：等效思维第41页/共48页3.3.理解方法：从不同侧面来理解理解方法：从不同侧面来理解理解方法：从不同侧面来理解理解方法：从不同侧面来理解小结：多种表示方法的转换；多种问题情境的变换小结：多种表示方法的转换；多种问题情境的变换小结：多种表示方法的转换；多种问题情境的变换小结：多种表示方法的转换；多种问题情境的变换第42页/共48页磁场一、二节单元检测三种常见的电流磁场的特点及画法 1.直线电流的磁场 2.环形电流的磁场 3.通电螺线管的磁场第43页/共48页无磁极，非均匀，距导线越远处磁场越弱。1.1.直线电流的磁场：直线电流的磁场：直线电流的磁场：直线电流的磁场：第44页/共48页 两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱（如图）2.2.环形电流的磁场：环形电流的磁场：环形电流的磁场：环形电流的磁场：第45页/共48页 两端分别是N极和S极，管内近似是匀强磁场，管外为非匀强磁场.3.3.通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场：第46页/共48页第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页
