磁场教用讲义.doc

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1、磁场第一模块磁场基本性质一.磁场基本性质1、磁场的产生:⑴磁极周围有磁场。⑵电流周围有磁场(奥斯特)。⑶变化的电场在周围空间产生磁场(麦克斯韦)。存在于(磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的)周围2、磁场的物质性:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质。3、磁场的基本特性:磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用;磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的(对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。4、磁场的方向:①磁感线在该点的切线方向;②规定在磁场中任意一点小磁针北极

2、的受力方向(小磁针静止时N极的指向)为该点处磁场方向。③对磁体:外部(NS),内部(SN)组成闭合曲线;这点与静电场电场线(不成闭合曲线)不同。④用安培左手定则判断5、磁现象的电本质:奥斯特发现电流磁效应(电生磁)后,安培提出分子电流假说(又叫磁性起源假说):认为在原子、分子等物质微粒内部,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;从而揭示了磁铁磁性的起源:磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的;根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。(不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的。)二、磁感线,电场中引入电场

3、线描述电场,磁场中引入磁感线描述磁场。1、磁感线的定义:为了形象描述磁场,在磁场中画出一簇有向曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致,这簇曲线叫做磁感线。2、物理意义:描述磁场大小和方向的工具(物理摸型),磁场是客观存在的,磁感线是一种工具。3、磁感线的性质:(1)磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同(该点处磁场方向、磁感应强度方向、磁感线的切线方向、小磁针北极受力方向、小磁针静止时N极指向都是同一个方向);(2)任何两条磁感线不相交、不相切;(3)任何一根磁感线都不中断,是闭合曲线;磁感线在磁体的外部是N极指向S极,在内部是S极指向N极;(4)

4、磁感线的稀密表示磁场的强弱,磁感线越密处磁场越强,反之越弱;(5)磁感线并不真实存在,但其形状可以用实验模拟;没有画出磁感线的地方,并不等于没有磁场。3、熟悉几种常见磁场的磁感线的分布:蹄形磁体的磁场、条形磁体的磁场、直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺电管的磁场。4、地磁场:要明白三个问题:(磁极位置?赤道处磁场特点?南北半球磁场方向?)(1)地球是一个巨大的磁体、地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近;(2)地磁场的分布和条形磁体磁场分布近似;(3)在地球赤道平面上,地磁场方向都是由北向南且方向水平(平行于地面);(4)近代物理研究表明地磁场相对于地

5、球是在缓慢的运动和变化的;地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。【例1】根据安培假说的物理思想:磁场来源于运动电荷.如果用这种思想解释地球磁场的形成,根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实.那么由此推断,地球总体上应该是:(A)A.带负电;B.带正电;C.不带电;D.不能确定解析:因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极,根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西,而地球是从西向东自转,所以只有地球表面带负电荷才能形成上述电流,故选A.【例2】从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子,若到达地球,对地球上的生命将带来危害.对于地磁场对

6、宇宙射线有无阻挡作用的下列说法中,正确的是(B)A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强,赤道附近最弱B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,南北两极最弱C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用解析:因在赤道附近带电粒子运动方向与地磁场近似垂直,而在两极趋于平行.电流的磁场、安培定则1、直线电流的磁场。磁感线是以导线为圆心的同心圆,其方向用安培定则判定:右手握住导线,让伸直的大姆指指向电流方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。直线电流周围空间的磁场是非匀强磁场,距导线近,磁场强;距导线远,磁场弱。2、环形

7、电流的磁场。右手握住环形导线,弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大姆指所指方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。3、通电螺线管的磁场。右手握住螺线管,让弯曲的四指指向电流方向,伸直的大姆指的指向为螺线管内部磁感线方向;长通电螺线管内部的磁感线是平行均匀分布的直线,其磁场可看成是匀强磁场,管外空间磁场与条形磁体外部空间磁场类似。四、磁感应强度磁场的最基本性质是对放入其中的电流有磁场力的作用。电流垂直于磁场时受磁场力最大,电流与磁场方向平行时,磁场力为零。1、定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,所受的安培力F跟电流I和导

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