2018版高中物理 第2章 磁及其應(yīng)用 第3節(jié) 電生磁的探索及價值 第4節(jié) 磁的應(yīng)用及其意義學案 魯科版選修1-1

第3節(jié)電生磁的探索及價值第4節(jié)磁的應(yīng)用及其意義學習目標知識脈絡(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)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)3.了解指南針的發(fā)展歷程和對航海事業(yè)的推動作用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哲學思想的魅力：丹麥物理學家奧斯特深受康德哲學思想的影響，堅信自然力統(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年首次實驗成功：通過實驗的方式得出了通電導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2­3­31法國物理學家安培深受啟發(fā)，研究提出了安培定律，奠定了電動力學的基礎(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線磁感線的方向時，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，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無磁極，非勻強，距導線越遠處磁場越弱環(huán)形電流兩側(cè)分別是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，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)是勻強磁場，磁場最強，管外為非勻強磁場安培定則圖示立體圖橫截面圖縱截面圖2.三點說明(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，直線電流是判定導線之外磁場的方向，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)于奧斯特實驗的意義，下列說法中正確的是()圖2­3­4A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，為后人進而發(fā)明電動機奠定基礎(chǔ)C發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為后人進而發(fā)明發(fā)電機奠定基礎(chǔ)D發(fā)現(xiàn)通電導體周圍存在磁場，從而把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象聯(lián)系起來【解析】奧斯特實驗，發(fā)現(xiàn)通電導體周圍存在磁場，從而把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象聯(lián)系起來【答案】D2通電直導線周圍的磁場，其磁場線分布和方向用圖中哪個圖表示最合適()ABCD【解析】由安培定則可知通電直導線形成的磁場的磁感線是圍繞直導線的逆時針方向的同心圓，且向外逐漸變稀，所以選項A正確【答案】A3.兩根非?？拷一ハ啻怪钡拈L直導線如圖2­3­5所示，當通以如圖所示方向的電流時，導線平面內(nèi)兩電流所產(chǎn)生的磁場，在哪些區(qū)域內(nèi)是一致的？ 【導學號：18152049】圖2­3­5【解析】通電長直導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線周圍磁場可以通過安培定則進行描述，在某些空間內(nèi)如果同時存在著多個磁場，則在該區(qū)域內(nèi)的磁場應(yīng)該是多個磁場的矢量和，即磁場可以進行疊加.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，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當于兩個磁極如圖2­3­6所示圖2­3­62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排斥式懸浮1安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)()2振動、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)形電流的方向為由東向西但由于地球的自轉(zhuǎn)方向為自西向東，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，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，是因為它內(nèi)部的分子電流本來就排列整齊，當永磁體受到高溫或猛烈的敲擊時會失去磁性，這是因為激烈的熱作用(或振動)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動C永久磁鐵的磁性不是由運動電荷產(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)，它使人們認識到，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷運動產(chǎn)生的故B正確【答案】B5一根軟鐵棒放在磁鐵附近會被磁化，這是因為在外磁場的作用下()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，并不因為外界的影響而產(chǎn)生或消失，只是未被磁化時，內(nèi)部分子電流雜亂無章，對外不顯磁性，被磁化時各分子電流的取向變得大致相同，兩端顯示較強的磁性，故D正確【答案】D6(多選)下列說法中正確的是() 【導學號：18152050】A一切磁現(xiàn)象都源于電流或運動電荷B靜止的電荷也能產(chǎn)生磁場C永磁體的磁場是固有的，與運動電荷或電流無關(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動電荷的定向移動磁體的磁場和電流的磁場一樣，都源于電荷的運動故A、D選項正確【答案】AD6