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13.1磁场 磁感线
[学习目标]
1.知道磁场的概念,知道磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间的作用是通过磁场发生的.
2.理解磁感线的概念,知道磁感线的特点.
3.理解安培定则,会用安培定则判断电流的磁场方向.
一、磁场 磁感线
导学探究
如图所示,通电导线放在蹄形磁体附近,悬挂导线的细线偏离竖直方向,说明通电导线受到力的作用,磁体对通电导线的作用力是如何产生的?
答案:磁体在周围产生了磁场,磁场对通电导线产生了作用力.
知识深化
1.磁场
(1)磁场的客观性:磁场与电场一样,也是一种物质,是一种看不见而又客观存在的特殊物质.存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围.
(2)磁场的基本性质:对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用,而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的.
2.磁感线
(1)定义:磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致.
(2)特点:
①在磁体外部,磁感线从N极发出,进入S极;在磁体内部由S极回到N极.
②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强;磁场方向与过该点的磁感线的切线方向一致.
③磁感线闭合而不相交,不相切,也不中断.
④磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线,并不真实存在.
(3)几种特殊磁体外部的磁感线分布(如图所示):
二、安培定则
导学探究
1.演示实验:将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高,沿南北方向水平放置.将小磁针平行地放在直导线的上方或下方,请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况.观察到什么现象?通过这种现象可以得出什么结论呢?
答案:观察到通电时小磁针发生偏转,断电时小磁针又回到原来的位置.通电后导线上方或下方的小磁针发生偏转,说明通电后导线周围的空间对小磁针产生力的作用,由此我们可以结论:通电导线和磁体一样,周围存在着磁场.
2.重做上面的实验,请观察当电流的方向改变时,小磁针N极的偏转方向是否发生变化.观察到什么现象?这说明什么?
答案 观察到电流的方向改变时,小磁针N极的偏转方向发生改变,说明电流的磁场方向也发生变化.
知识深化
用安培定则判断电流磁场的方向
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安培定则 |
立体图 |
横截面图 |
纵截面图 |
直线电流 |
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以导线上任意点为圆心的多组同心圆,越向外越稀疏,磁场越弱 |
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环形电流 |
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环内磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏 |
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通电螺线管 |
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内部磁场为匀强磁场且比外部强,方向由S极指向N极,外部磁场类似条形磁体的磁场,方向由N极指向S极 |
三、安培分子电流假说
1.法国学者安培提出:在物质内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.(如图所示)
2.当铁棒中分子电流的取向大致相同时,铁棒对外显磁性;当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时,铁棒对外不显磁性.