【物理】磁场磁感线课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十三章,电磁感应与电磁波初步,13.1,磁场 磁感线,我国春秋战国时期的一些著作已有磁石的记载和描述指南针,是我国古代四大发明之一12 世纪初,，,我国已将指南针用于航海,，,宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实你是否感受到,，,凡是用到电的地方,，,几乎都有磁现象相伴随？,你知道电和磁之间有着怎样的联系,吗,？,一、,电和磁的联系,人们很早就发现电和磁有很多相似的特征：自然界中的磁体总存在着,两个磁极,，,自然界中同样存在着,两种电荷,同名,磁极或,同种,电荷相互,排斥,，,异名,磁极或异种电荷相互,吸引,这种相似性是否意味着电和磁之间有某种联系呢？,库仑,安培,托马斯,杨,直到,19,世纪初很多著名的科学家,如库,仑,、安培、托马斯,.,杨都认为,电与磁是互不相关的两回事,在,18,世纪和,19,世纪之交,，,随着人们对,摩擦生热,及,热机做功,等现象认识的深化,，,发现自然界,各种运动形式之间存在着相互联系并相互转化,，,那么电和磁之间也可能存在着某种联系丹麦科学家,奥斯特,坚信,电和磁存在某种联系，并开始,不懈的探索,。

由于受当时一些错误观点影响，奥斯特做了很多实验都以失败告终1820,年,4,月，在一次讲课中，他,偶然,的把一根导线放在一个指南针的上方，通电时，磁针转动了首次发现了,电和磁,的联系,奥斯特实验说明：,电流对磁体会产生力的作用，,电流具有磁效应,电流对磁体有作用力,，,那么磁体对电流是否也会产生作用力呢？,自奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究他们发现，不仅,通电导线,对,磁体,有作用力，,磁体,对,通电导线,也有作用力他们还发现，任意两条通电导线之间也有作用力：,同方向,的电流,相互吸引,，,反方向,的电流,相互排斥二、磁场,像电荷间,相互作用,通过电场发生一样，磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过,磁场,发生的1.,磁场：,磁体或电流周围空间存在的一种,特殊物质,磁场,和,电场,一样是一种物质，是,客观存在,的,2.,基本性质：,对放入其中的磁体或电流会产生力的作用3.,磁场的方向：,规定小磁针静止时,N,极,的指向我们,如何,形象的描述,磁场,呢？,用铁屑的分布来反映磁场的分布,三、,磁感线,像在,电场,中用电场线形象地描述电场一样，在,磁场,中，用,磁感线,来描述,磁场,。

沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上,每一点的切线方向,都跟这点,磁场的方向,一致,，这样的曲线就叫作,磁感线磁感线的特点：,（,1,）磁感线上每一点的,切线方向,表示该点磁场的,方向,（,2,）磁感线的,疏密,可以反映磁场的,强弱,（,3,）磁场中的任何一条磁感线都是,闭合曲线,，磁体外部由,N,极到,S,极，磁体内部由,S,极到,N,极4,）,任何两条磁感线都,不相交,（,5,）磁感线是为了形象地描述磁场而,假想出的曲线，其实并不存在四、安培定则,直线电流,的磁感线是一圈圈的同心圆，这些,同心圆,都在跟导线垂直的平面上实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向安培定则,：,用,右手握住,导线，让,伸直的拇指,所指的方向与,电流,方向一致，,弯曲的四指,所指的方向就是,磁感线环绕,的方向也叫,右手螺旋定则）,环形电流,的磁场：,安培定则：,让,右手弯曲的四指,与,环形电流,的方向一致，,伸直的拇指,所指的方向就是,环形导线轴线上,磁场的方向纵截面图,立体图,横截面图,通电螺旋管,的磁场,:,安培定则：,让,右手弯曲的四指,与,环形电流,的方向一致，,伸直的拇指,所指的方向就是,环形导线轴线上,磁场的方向（,N,极,）。

立体图,横截面图,纵截面图,等同于,如图所示，当开关闭合时,(1),判断通电螺线管的磁极；,（,2,）指出每个静止小磁针的,N,、,S,极N,S,甲,乙,丙,丁,S,N,N,N,N,在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向,N,S,X,.,五、安培分子电流假说,1,、分子电流假说：,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,分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的2,、安培分子电流假说对一些磁现象,的解释,3.,安培分子电流假说意义,(1),成功的解释了,磁化,现象和磁体,消磁,现象；,(2),安培分子电流假说揭示了,电和磁的本质,联系；,(3),磁现象的电本质,：磁铁和电流的磁场本质上,都是运动电荷,产生的,.,地球的磁场,:,1,、地球是一个巨大的,磁体,2,、地球周围空间存在的磁场叫,地磁场,3,、,地磁场的,N,极在地球南极,附近,，,S,极在地球北极,附近,4,、地磁偏角我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？,一、划时代的发现,奥斯特发现的,电流的磁效应,，震动了整个科学界，它证实电现象与磁现象是有联系的。

人们从电流磁效应的,对称性,角度，开始思考如下的问题：既然电流能够引起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？,联系到电流的磁效应，法拉第敏锐地觉察到，磁与电之间也应该有这种“感应”最初，法拉第认为，很强的磁体或很强的电流可能会在邻近的闭合导线中感应出电流他进行了很多次尝试，经历了一次次失败，都没有得到预想的结果1831,年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”当给一个线圈,通电或断电的瞬间,，在另一个线圈上,出现了电流,法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成,五类：,变化,的电流，,变化,的磁场，,运动,的恒定电流，,运动,的磁铁，在磁场中,运动,的导体由磁得到电的现象叫,电磁感应电磁感应现象中产生的电流叫,感应电流法拉第从中领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应磁生电”,现象的,本质特征,是：,变化,、,运动二、产生感应电流的条件,导体棒切割磁感线，,才,有,感应,电流产生,开关的闭合、断开瞬间，滑片的移动器、,A,线圈的插、拔，,B,线圈中才有感应电流产生也可将线圈,B,换成条形磁铁插入、拔出分析论证：,探究感应电流的产生条件,磁场强弱恒定，闭合电路包围的磁场面积变化时，电路中有感应电流产生。

线圈,A,中的电流变化，产生的磁场也在变化，（线圈,A,插入拔出），线圈,B,内的磁场发生变化，线圈,B,中有感应电流产生；,B,不变，,S,变,S,不变，,B,变,切割类,变化类,当穿过,闭合,导体回路的,磁通量发生变化,时，闭合导体回路中就产生感应电流BS,变化,变化的四种情况,B,不变、,S,变,例,:,闭合电路的一部分导体切割磁感线时,B,变、,S,不变,例,:,线圈与条形磁铁发生相对运动时,B,和,S,都变,注意,:,此时可由,=,2,-,1,计算并判断磁通量是否变化,B,和,S,大小都不变,，,但二者之间的夹角变,例,:,线圈在匀强磁场中相对转动时,三、,电磁感应现象的应用,三峡电站发电机,手摇式发电机,变压器,电磁炉,无线充电,电磁波为信息的传递插上了翅膀广播、电视、移动通信 等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实那么，电磁波是怎样发现的呢？,一、电磁场,英国物理学家,麦克斯韦,系统地总结了人类对电磁规律的研究成果，其中有,库仑、安培、奥斯特、法拉第,等人的奠基之功，更有他本人的创造性工作在此基础上，他最终建立了,经典电磁场理论,在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。

电磁感应）,麦克斯韦认为：,变化,的,磁场,产生了,电场,；,变化,的,电场,产生了,磁场,按照这个理论，,变化的,电场和磁场,总是,相互联系,的，形成一个不可分割的统一的,电磁场,二、电磁波,麦克斯韦推断：如果在空间某区域中有,周期性变化的电场,，那么它就在空间引起,周期性变化的磁场,；这个变化的磁场又引起新的,变化的电场,于是，变化的电场和变化的磁场,交替产生,，由近及远地向周围,传播,空间可能存在,电磁波,电场,电场,电场,磁场,电场,磁场,磁场,如何变化,电场,磁场,恒定,恒定的电场不产生磁场,恒定的磁场不产生电场,均匀变化,均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场,均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场,非均匀变化,非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场,非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场,周期性变化,周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场,周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场,声,波、,水波的传播都需要介质电磁波,的传播则,不需要介质,，,可以在真空中传播电磁波的速度等于光速！,光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动1886,年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波。

后来他又做了大量的实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路波长,波峰,波谷,在,1s,内有多少次波峰（或波谷）通过，波的,频率,就是多少水波不停的向远方传播,，,描述波传播快慢的物理量叫作,波速,在一列水波中,，,凸起的最高处叫作,波峰,；凹下的最低处叫作,波谷,相邻的两个波峰,(,或波谷,),的距离叫作,波长,三、,电磁波谱,波速,=,波长,频率,对于电磁波，有同样的关系如果用,表示电磁波的波长，,f,表示它的频率，那么，电磁波的波速,c,与,、,f,的关系是：,v,=,f真空中：,c,=310,8,m/s,电磁波的频率范围很广无线电波、红外线、可见光、紫外线、,X,射线、,射线都是电磁波可见光只是电磁波中的一小部分按电磁波的,波长或频率大小,的顺序把它们排列起来,就是,电磁波谱,从左到右，波长从大到小，频率从小到大！,不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性利用这些特性，电 磁波在生产、生活中有广泛的应用四、,电磁波的能量,风扇,波导管,磁控管,控制面板,屏蔽网,门,赫兹通过实验证实了,电磁波,的存在,这意味着,，,电磁场不仅仅是一种描述方式,，,而且是真正的,物质,存在。

生活中常用,微波炉,来加热食物,食物增加的能量是微波给它的,，,可见,，,电磁波具有,能量,光是一种电磁波六、,电磁波通信,电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无限传播把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色为什么会有这样的变化呢？,一、热辐射,我们周围的,一切物体,都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作,热辐射,物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化大量实验结果表明，辐射强度按,波长的分布,情况随物体的,温度,而有所不同除了热辐射外，物体表面还会,吸收,和,反射,外界射来的电磁波常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光致如果某物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为,黑体,黑体虽然,不反射电磁波,，但是却可以向,外辐射电磁波,黑体辐射电磁波的,强度按波长,的分布只与它的,温度,有关二、,能量子,1900,年底，普朗克作出了这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值,的整数倍。

例如，可能是,或,2,、,3,这个,不可再分,的,最小,能量值,叫作,能量子,h,是电磁波的频率，,h,是普朗克常量，,h,6.626 070 1510-34 Js,而普。