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1、课堂引入,1991年8月新民晚报报道一则消息：“上海雨点鸽从内蒙古放飞后，历经20余天，返回上海市鸽巢”，信鸽这种惊人的远距离辨认方向的本领，实在令人惊奇。,在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。这种壮丽动人的景象就叫做极光。,美丽的极光是来自太阳活动区的带电高能粒子流，在地磁场的作用下，使高层大气分子或原子激发或电离而产生，在极地出现彩色发光的现象。,课堂引入,磁现象在生活生产中的应用,我国是最早发现磁现象应用磁场的国家之一，指南针的发明为世界航海做出了巨大的贡献。,麦克斯韦，是十九世纪最伟大的数学家及物理学家，是现代电学的奠基人；热力学、统计学的创建者之一。他曾指出：,
2、电和磁的实验中最明显的现象是，处于彼此距离相当远的物体之间的相互作用。因此，把这些现象化为科学形式的第一步就是，确定物体之间的作用力的大小和方向。,介绍麦克斯韦,英国物理学家，1831年11月13日，麦克斯韦出生在英国的爱丁堡。这一年法拉第发现了电磁感应现象。16岁考入爱丁堡大学，20岁又转入剑桥大学，24岁在剑桥大学毕业后，曾先后任亚伯丁马里夏尔学院、伦敦皇家学,院和剑桥大学物理学教授。他专攻数学，重视实验，1861年提出了感生电场与位移电流假说，由此预言了电磁波的存在。1879年，年仅48岁的麦克斯韦由于肺癌不治而过早地离开了人间。,3.1 磁场和磁现象 磁感应强度,磁现象,2、最早的磁性
3、定向工具：东汉王充所著论衡一书中的司南,1、最早的记载：春秋战国时期,3、指南针：我国古代四大发明之一，十二世纪初已用于航海,磁现象,2、人造磁体：铁、钴、镍等金属或某些氧化物制成,1、天然磁石：主要成份是Fe3O4,3、永磁体：天然磁石和人造磁体的统称,4、磁性(magnetism)：吸引铁质物体的性质,5、磁极(magnetic pole)：磁性最强的区域南极S和北极N,磁极的相互作用,同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引,思考与讨论,自然界的带电体有两种电荷，自然界的磁体有两个磁极，相互作用也非常相似，那么，电和磁之间有什么联系吗？,事实一：1731年，某英国商人发现，雷电使刀叉有了磁性；
4、,事实二：1751年，富兰克林发现，莱顿瓶放电能使缝衣针磁化。,十九世纪初：库仑、安培等著名物理学家认为，电和磁是互不相关的。,奥斯特,1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流周围存在着磁场。奥斯特是康德哲学的信奉者，深信电与磁之间存在着联系，终于在1820年发现了电流的磁效应，揭开了电磁本质联系的序幕，他是一位谦虚谨慎追求真理的探索者，他曾说过他唯一的追求是从研究中得到满足。,为了纪念奥斯特在电磁学上的重要贡献，1934年召开的国际标准计量会议通过决议，用奥斯特命名CGS单位,制中磁场强度的单位。奥斯特还是一位优秀的物理教师，美国物理学教师协会从1937年起每年颁发一枚奥斯特奖章，奖给在教学上作
5、出突出贡献的物理学教师。,电流磁效应,奥斯特实验：通电导线南北放置，与南北指向的小磁针平行，通电后，小磁针发生偏转，从南北指向转为东西指向。,电流磁效应,电磁铁,思考与讨论,电流的磁效应表明，电流能对磁体发生作用，那么，磁体对电流能不能发生作用呢？电流与电流之间呢？,通电线圈在磁铁作用下摆动,通电导线之间同向电流互相吸引，反向电流互相排斥,磁 场,1、磁场也是一种看不见摸不着但却客观存在的特殊物质。,2、磁场基本性质：对放入其中的磁极有磁场力的作用,实验中小磁铁可以吸引小铁钉，而工厂里巨大的电磁铁能够吸引成吨的钢铁，这表明磁场不仅有方向，也有强弱，如何表示这个磁场的强弱呢？,此外，磁场对放入其
6、中的磁极或电流也有力的作用，那么，这个作用力的大小跟什么因素有关？方向又如何确定呢？,思考与讨论,前面所学的电场，也是一种看不见摸不着的客观存在的物质，那么，电场的强弱和方向又是怎样描述的？,用电场强度E来描述，且以试探电荷放在电场中所受的电场力与试探电荷量的比值来进行定义：E=F/q,回顾电场研究,与此类似，采用分析磁体或通电导线在磁场中所受的力入手，研究磁场的强弱和方向。,了解历史,在历史上，为了磁场的安培环路定理得到形式上简化而引入了磁场强度H作为辅助物理量，它的物理意义类似于电位移矢量D，是反映磁场来源的属性，与磁介质无关。正因为磁场强度已经用来描述另外一个物理量了，故在研究磁场强弱的
7、问题中，引进了磁感应强度B，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量。类似于电场中的电场强度E。因此，在实际运用中，要注意区分磁场强度H和磁感应强度B的不同。,电场的强弱用电场强度来描述，那么磁场的强弱是不是用磁场强度来描述呢？,小磁针放在磁场不同的地方，所指的方向相同吗？,思考与讨论,磁场的方向,方向的规定：在磁场中的任一点，小磁针北极N受力的方向，亦即小磁针静止时北极N所指的方向为该点的磁感应强度B的方向，简称磁场方向。,思考与讨论,小磁针在磁场中也会受到作用力，那么，是不是可以研究小磁针的受力来确定磁感应强度的大小呢？,小磁针的N极和S极不能单独存在，将小磁针放入磁场后，N极和S极同时受
8、磁场力的作用，因而不能单独测量出N极或S极的受力大小，从而也就不能确定磁感应强度的大小。,磁场除了对磁体有作用力外，还对通电导线有力的作用，物理学中通过研究很小一段通电导线所受磁场的作用来检验磁场的强弱，从而确定磁感应强度的大小。,1）长度L不变，安培力F与电流I成正比(即FI),2）电流I不变，安培力F与长度L成正比(即FL),4、实验结论：,磁感应强度的大小,1、电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元。,2、孤立的电流元并不存在。,3、实验处理：找到磁场的强弱和方向都一样的匀强磁场，研究一段较长的通电导线，从而推知一小段电流元的受力情况。,条件：在
9、导线方向与磁场方向垂直时有,1、实验事实：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比。,2、公式：F=BIL,1)条件：导线方向与磁场方向垂直,2)比例常数B：,在实验中发现，在同一磁场中，不管电流I和导线长度L怎样改变，比值B总是确定的。但在不同的磁场中，比值B一般是不同的。故比值B反映了磁场本身的一种特性，也就是能表征磁场强弱的物理量磁感应强度。,磁感应强度的大小,1、意义：描述磁场强弱和方向的物理量。,2、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度，用B来
10、表示。,4、单位：特斯拉，简称特(T),3、公式：B=F/IL,1T=1N/(Am),5、方向：磁感应强度是矢量，小磁针静止时北极N的指向，即磁场的方向。,6、磁感应强度的大小由磁场本身决定，与F和I及L的大小无关。,B的大小在数值上等于垂直于磁场方向长1m，电流为1A的导线所受磁场力的大小,磁感应强度的大小,比值定义法,特斯拉,了解常见磁场的磁感应强度的大小,一般的磁场都比较小，故特斯拉是一个较大的单位,太阳的磁场,太阳黑子,太阳磁暴,太阳耀斑,太阳风,预言：2012年太阳黑子活动最强,月球的磁场,美国麻省理工学院的科学家研究所依据的一个大前提是：月球脱胎于地球。根据该假设，地球在大约45亿年前曾遭到过一颗体积与火星相当的天体的撞击，而原本属于地球的一大块物质由此被撞离并逐渐演化为我们现在所看到的月球。,指南针在火星上不能工作,地球是一个大的磁体：,地球的磁场,地磁南极,地磁北极,1、地磁场的分布大致上就像一个条形磁铁外面的磁场，且地磁场非常弱。,2、地磁场存在磁偏角,课外阅读,指南针与郑和下西洋,思考与讨论,1、你从下述通电弹簧的实验中观察到什么现象？你能解释其产生的原因吗？,思考与讨论,2、在奥斯特实验中，小磁针N极向纸面里偏转，这表明通电直导线所产生的磁场，在其下方指向什么方向？,
