高中物理选修3-1磁场教材压缩.doc

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1、1、2、3、磁场磁感线  磁场  磁现象与人类有着密切的联系.例如生活中离不开的电话、电视、发电机、电动机,现代科学研究中离不开的电流表、质谱仪、计算机、回旋加速器等,都跟磁现象有关.这是因为电现象和磁现象有着密不可分的联系,凡是用到电的地方,几乎都有磁相伴随.磁悬浮与磁悬浮列车  把两个磁铁的磁极靠近时,它们之间会产生相互作用的磁力:同名磁极互相推斥,异名磁极互相吸引.磁极之间相互作用的磁力是通过磁场发生的.磁铁在周围的空间里产生磁场,磁场对处在它里面的磁极有磁场力的作用.    磁铁并不是磁场的唯一来源.1820年丹麦物理学家奥斯特(1

2、777-1851)做过下面的实验:把一条导线平行地放在磁针的上方,给导线通电,磁针就发生偏转.这说明不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场.    电流能够产生磁场,那么电流在磁场中又会怎样呢?把一段直导线放在磁铁的磁场里,当导线中有电流通过时,可以看到导线因受力而发生运动.可见,磁场不仅对磁极产生力的作用,对电流也产生力的作用.  电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用,那么电流和电流之间自然应该通过磁场发生作用.实验看到,两条平行直导线,当通以相同方向的电流时,它们相互吸引,当通以相反方向的电流时,它们相互排斥.这时每个电流都处在另一

3、个电流的磁场里,因而受到磁场力的作用.也就是说,电流和电流之间,就像磁极和磁极之间一样,也会通过磁场发生相互作用.  综上所述,我们认识到,磁体或电流在其周围空间里产生磁场,而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用.这样,我们对磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用获得了统一认识,所有这些相互作用都是通过磁场来传递的.  磁场的方向磁感线  把小磁针放在磁体或电流的磁场中,小磁针因受磁场力的作用,它的两极静止时不一定指向南北方向,而指向另外某一个方向.在磁场中的不同点,小磁针静止时指的方向一般并不相同.这个事实说明,磁

4、场是有方向性的.物理学规定,在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向.  在磁场中人们可以利用磁感线来形象地描写各点的磁场方向.所谓磁感线,是在磁场中画出的一些有方向的曲线,在这些曲线上,每一点的切线方向都在该点的磁场方向上.  实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质,来显示磁感线的形状.在磁场中放一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”.轻敲玻璃板使铁屑能在磁场作用下转动,铁屑静止时有规则地排列起来,就显示出磁感线的形状.电流的磁效应9  图中表示条形磁铁和

5、蹄形磁铁的磁感线分布情况.磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来,进入磁铁的南极.  图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况.直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,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,即磁感线的方向随着改变.直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定: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,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向(图乙).  图甲表示环形电流磁场的磁感线分布情况.环形电流磁场的磁感线是一

6、些围绕环形导线的闭合曲线.在环形导线的中心轴线上,磁感线和环形导线的平面垂直.环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系,也可以用安培定则来判定:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向(图乙).  图中表示通电螺线管磁场的磁感线分布情况.螺线管通电以后表现出来的磁性,很像是一根条形磁铁,一端相当于北极,另一端相当于南极.改变电流的方向,它的南北极就对调.通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似,也是从北极出来,进入南极.通电螺线管内部具有磁场,内部的磁感线跟螺线管的轴线平

7、行,方向由南极指向北极,并和外部的磁感线连接,形成一些环绕电流的闭合曲线.通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间的关系,也可用安培定则来判定:用右手握住螺线管.让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致.大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向.也就是说,大拇指指向通电螺线管的北极.与天然磁铁相比,电流磁场的强弱和有无容易调节和控制,因而在实际中有很多重要的应用.电磁起重机、电话、电动机、发电机,以及在自动控制中得到普遍应用的电磁继电器等.都离不开电流的磁场.在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小.在同一个磁场的磁感线分布

8、图上,磁感线越密的地方,表示那里的磁感应强度越大.这样,从磁感线的分布就可以形象地表示出磁场的强弱和方向.  如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场

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