选修11第二章2.2电流的磁场原创.ppt

温故知新温故知新1）磁感线外部从）磁感线外部从N极到极到S 极，内部从极，内部从S极到极到N极极是封闭曲线。是封闭曲线。2）磁感线的疏密程度代表磁场的强弱）磁感线的疏密程度代表磁场的强弱3）在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该）在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同（即为小磁针北极的指向）点的磁场方向相同（即为小磁针北极的指向）4）空间任意两条磁感线不相交）空间任意两条磁感线不相交思考？除了磁铁以外，还有什么可以产生磁场？除了磁铁以外，还有什么可以产生磁场？电流能产生磁场吗？奥斯特发现：电流周围存在磁场奥斯特发现：电流周围存在磁场。历史上，电与磁是分别发现和研究的。因为当时人们认为电现象历史上，电与磁是分别发现和研究的。因为当时人们认为电现象和磁现象是两个孤立的现象。直到和磁现象是两个孤立的现象。直到19世纪初，自然哲学的世纪初，自然哲学的观点认为自然界中任何的两个物体间必然存在着某种联系。观点认为自然界中任何的两个物体间必然存在着某种联系。因此，人们才认识到电现象和磁现象可能也存在着联系而且因此，人们才认识到电现象和磁现象可能也存在着联系而且深入地进行研究。尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使深入地进行研究。尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，更坚定了这个观点。钢针磁化，更坚定了这个观点。1820年年4月，在一次讲演快结束的时候，奥斯特抱月，在一次讲演快结束的时候，奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验。他把一条非常细着试试看的心情又作了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下。这一跳，使通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下。这一跳，使有心有心的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。但是因为偏转角度很小，而且不很规则，这一跤。但是因为偏转角度很小，而且不很规则，这一跳并没有引起听众注意。以后，奥斯特花了三个月，跳并没有引起听众注意。以后，奥斯特花了三个月，作了许多次实验，发现磁针在电流周围都会偏转。作了许多次实验，发现磁针在电流周围都会偏转。1820年年7月月21日，奥斯特写成日，奥斯特写成论磁针的电流冲论磁针的电流冲突实验突实验的论文，正式向学术界宣告发现了电流磁的论文，正式向学术界宣告发现了电流磁效应效应,从而证明了电和磁能相互转化，这为电磁学的从而证明了电和磁能相互转化，这为电磁学的发展打下基础。发展打下基础。机遇属于有准备头脑的人。我们要机遇属于有准备头脑的人。我们要向科学家奥斯特学习，学习他仔细观察、坚持不懈向科学家奥斯特学习，学习他仔细观察、坚持不懈的优良科学品质。的优良科学品质。奥斯特（奥斯特（1777-1851）丹麦物理学家丹麦物理学家高中物理选修11第二章第二章 磁场磁场中天中学中天中学 卢澄清卢澄清一、电流的磁效应一、电流的磁效应电流的磁效应电流的磁效应：电流也能产生磁电流也能产生磁场。这个现象称场。这个现象称为为电流的磁效应。电流的磁效应。二、电流磁场的方向二、电流磁场的方向1.1.直线电流的磁场直线电流的磁场在玻璃板上均匀地撤一层细铁屑。轻在玻璃板上均匀地撤一层细铁屑。轻敲玻板，同时给导线通电，细铁屑在敲玻板，同时给导线通电，细铁屑在磁场里被磁化，并在磁场作用下有规磁场里被磁化，并在磁场作用下有规则地排列起来。这时细铁屑排列的形则地排列起来。这时细铁屑排列的形状显示出直线电流磁场磁感线的形状状显示出直线电流磁场磁感线的形状实验现象和结果：实验现象和结果：从实验可以看出，直线电流磁场的磁感线，是从实验可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围绕导线的一些同心圆。如果用小磁针来判定围绕导线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向，可以得到下述的安培定则。磁场的方向，可以得到下述的安培定则。观察观察直线电流直线电流磁感线的形状磁感线的形状 （1）、）、安培定则安培定则（一）：一）：用右手握住导线，让伸直的用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向大拇指所指的方向跟电流的方向一致，跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向感线的环绕方向(图乙图乙)安培安培（法国数学法国数学家化学家和家化学家和 物理学家）物理学家）试判断甲图直导线周围的磁感线试判断甲图直导线周围的磁感线的方向的方向甲甲乙乙根据磁感线的方向根据磁感线的方向判断乙图中直导线判断乙图中直导线的电流方向的电流方向练习练习（2）电流及其磁场的表示）电流及其磁场的表示磁场向内磁场向内磁场向外磁场向外电流向内电流向内电流向外电流向外磁场平行于纸面磁场平行于纸面电流平行于纸面电流平行于纸面（3）直线电流周围的磁感线分布）直线电流周围的磁感线分布横截面图横截面图（俯视图）（俯视图）纵截面图纵截面图I立体图立体图2.2.环形电流的磁场环形电流的磁场 把把环形环形导线穿过一块玻板，导线穿过一块玻板，玻板水平放置，玻板水平放置，在在玻板上均匀地撤一些铁屑。轻敲玻板，同时给导玻板上均匀地撤一些铁屑。轻敲玻板，同时给导线通电，可以看到铁屑所显示的模拟磁感线。线通电，可以看到铁屑所显示的模拟磁感线。如果把小磁针放在环形导线的中央，由如果把小磁针放在环形导线的中央，由NN极所极所指的方向可以知道环形电流中心附近磁场的方向。指的方向可以知道环形电流中心附近磁场的方向。安培定则安培定则（二）：（二）：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是环形导线伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线中心轴线上磁上磁感线的方向。感线的方向。也可以把环形电流看成是由若干段很短的直线电流组成的。两种方法判断结果一致。例例.在环形电流内部有一点在环形电流内部有一点A，通过，通过A点的磁点的磁感线方向一定是感线方向一定是()A A从环形电流内部的从环形电流内部的N极指向极指向S极极B B放在该点的小磁针北极受力的方向放在该点的小磁针北极受力的方向C C从环形电流内部的从环形电流内部的S极指向极指向N极极D D放在该点的小磁针的南极受力的方向放在该点的小磁针的南极受力的方向BC .A 3.通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场 观察观察通电螺线管通电螺线管磁感线的形状磁感线的形状在通电螺线管周围均匀地撤一些铁在通电螺线管周围均匀地撤一些铁屑。轻敲玻璃板，同时给导线通电，屑。轻敲玻璃板，同时给导线通电，可以看到铁屑所显示的模拟磁感线。可以看到铁屑所显示的模拟磁感线。右手握住螺线管，让弯曲的四指与电流方向一致，右手握住螺线管，让弯曲的四指与电流方向一致，拇指指向就是螺线管内部的磁感线方向。拇指指向就是螺线管内部的磁感线方向。安培定则安培定则（三）（三）N小结小结 一、电流的磁效应一、电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个现象称电流也能产生磁场。这个现象称 为为电流的磁效应。电流的磁效应。二、电流磁场的方向：二、电流磁场的方向：由安培定则由安培定则（也叫右手螺旋定（也叫右手螺旋定 则）则）确定确定三、安培定则：内容分三种不同情况。三、安培定则：内容分三种不同情况。1、直线电流：、直线电流：用右手握住导线，让伸直用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向绕方向2、环形电流：、环形电流：大拇指所指的方向大拇指所指的方向就是环形导线就是环形导线中心中心 轴线上磁感线的方向轴线上磁感线的方向。3、通电螺线管：通电螺线管：-拇指所指的方向拇指所指的方向就是螺线管就是螺线管内部磁感线的方向内部磁感线的方向问题与练习问题与练习 答：当接通电路后，小磁针的答：当接通电路后，小磁针的N极指向为垂直纸面向外极指向为垂直纸面向外。问题与练习问题与练习4答：由图中磁感线的疏密程答：由图中磁感线的疏密程度及弯曲程度可知，度及弯曲程度可知，M点磁场点磁场强，强，P点磁场弱。点磁场弱。M点和点和P点磁点磁场方向为各自磁感线的切线方场方向为各自磁感线的切线方向，它们的磁场方向不同。向，它们的磁场方向不同。3 3、一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，如图方，如图所示，此时小磁针的所示，此时小磁针的S S极向纸内极向纸内偏转，这一束粒子可能是偏转，这一束粒子可能是 ()()A A向右飞行的正离子束向右飞行的正离子束 B B、向左飞行的负离子束、向左飞行的负离子束 C C、向右飞行的电子束、向右飞行的电子束 D D、向左飞行的电子束、向左飞行的电子束 NSABD 4 4、有一束电子流沿有一束电子流沿x x轴正方向高速轴正方向高速运动，如图所示，电子流在运动，如图所示，电子流在z z轴上轴上的的P P点处所产生的磁场方向是沿点处所产生的磁场方向是沿（）A Ay y轴正方向轴正方向 B By y轴负方向轴负方向 C Cz z轴正方向轴正方向 D Dz z轴负方向轴负方向 A