磁现象和磁场(导)学案 (13)

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高中物理磁场的基本性质
一、考点突破:
知识点考纲要求题型说明
磁场的基
本性质
1. 掌握磁场的基本特性;
2. 知道磁极和磁极之间、磁极和电流之
间、电流和电流之间都是通过磁场发生
相互作用的;
3. 理解电流的磁效应。

选择题、
计算题
本知识点属于高频考
点,重点考查磁极和磁
极之间、磁极和电流之
间、电流和电流之间都
是通过磁场发生作用,
磁现象的电本质及磁
场的方向。

二、重难点提示:
重点:磁场的物质性和基本特性;
难点:磁场的物质性。

1. 磁场的产生
(1)磁极周围有磁场;
(2)电流周围有磁场(奥斯特);
(3)变化的电场在周围空间产生磁场(麦克斯韦)。

总之磁场存在于磁体、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. 磁场的基本性质
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
规定:小磁针在磁场中静止时北极(N极)的指向为该点磁场的方向,或者说小磁针在
磁场中北极(N 极)的受力方向为该点的磁场方向。

其他判断方法:磁感线在该点的切线方向; 用安培定则(右手螺旋定则)判断。

注:对磁体:外部(N →S ),内部(S →N )组成闭合曲线;这点与静电场中电场线(不成闭合曲线)不同。

5. 磁现象的电本质
(1)分子电流假说: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,即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。

(2)电本质:所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用。

6. 地磁场
(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球是在缓慢地运动和变化的;地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。

例题1 如图所示,A 为电磁铁,C 为胶木秤盘。

A 和C (包括支架)的总质量为M ,B 为铁片、质量为m ,当电磁铁A 通电,铁片被吸引上升的过程中,悬挂C 的轻绳上拉力的大小为( )
A. F=Mg
B. Mg<F<(M+m )g
C. F=(M+m )g ,
D. F>(M+m )g
思路分析:对B 由牛顿第二定律有:ma mg =-磁F ;对A 及支架有:磁F M F +=g 联立上述两式可得ma mg g ++=M F ,故选D 。

答案:D
例题2 磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫作能量密度,其值为2
2B μ
,式
中B 是感应强度,μ是磁导率,在空气中μ为一已知常数。

为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B ,一学生用一根端面面积为A 的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P ,再
用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△L,并测出拉力F,如图所示,因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为_________。

思路分析:在用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△L的过程中,拉力F可认为不变,因此F所做的功为:W=F△L,以ω表示间隙中磁场的能量密度,则间隙中磁场的能量E=
ωV=ωA△L 又由题给条件ω=
2 2 B μ
,故E=A△L
2
2
B
μ
,因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,即W=E,故有F△L= A△L
2
2
B
μ
,解得
A
F
B
u2
=。

答案:
A
F
B
u2
=
【知识脉络】
磁极和磁现象
磁场对处于其中的
磁体、电流和运动电
荷有磁场力的作用









产生
方向
作用规律
磁现象的电本质
概念
地磁场
在电流和磁体周围存在磁场
小磁针的N极所受磁场力的方向,
或自由小磁针静止时北极的指向
所有的磁力都通过磁场实现
磁场由运动电荷产生
地磁场的南北
极和地理的极
性相反
满分训练:研究表明,鸽子是利用体内所含有的微量强磁性物质在地磁场中所受的作用来辨别方向的,如果在鸽子的身上缚一小块永磁体材料,使其附近的磁感应强度比地磁场更强,则在缚上不久的那段时间里()
A. 鸽子仍能辨别方向
B. 鸽子更容易辨别方向
C. 鸽子会迷失方向
D. 不能确定鸽子是否会迷失方向
思路分析:在鸽子身上缚上一小块永磁体材料后,其身体附近的磁场比地磁场还强,所以鸽子无法用地磁场来辨别方向。

答案:C。