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1、 在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会 出现灿烂美丽的光辉。这种壮丽动人的景象就叫出现灿烂美丽的光辉。这种壮丽动人的景象就叫 做极光。做极光。美丽的极光是来自太阳活动区的带电高能粒美丽的极光是来自太阳活动区的带电高能粒 子流，在地磁场的作用下，使高层大气分子或原子子流，在地磁场的作用下，使高层大气分子或原子 激发或电离而产生，在极地出现彩色发光的现象。激发或电离而产生，在极地出现彩色发光的现象。课堂引入课堂引入地心抢险记地心抢险记片断片断地球核心由于不明原因 停止转动，导致地球的电磁 场急速崩解，聚集在伦敦拉 法家广场的成群鸽子就这样 进入人群，甚至撞上
2、玻璃窗 课堂引入课堂引入磁现象在生活生产中的应用磁现象在生活生产中的应用我国是最早发现磁现象应用磁场的国家之一，我国是最早发现磁现象应用磁场的国家之一， 指南针的发明为世界航海做出了巨大的贡献。指南针的发明为世界航海做出了巨大的贡献。麦克斯韦，是十九世纪最伟大的数麦克斯韦，是十九世纪最伟大的数 学家及物理学家，是现代电学的奠基人学家及物理学家，是现代电学的奠基人 ；热力学、统计学的创建者之一。他曾；热力学、统计学的创建者之一。他曾 指出：指出：电和磁的实验中最明显电和磁的实验中最明显 的现象是，处于彼此距离相的现象是，处于彼此距离相 当远的物体之间的相互作用当远的物体之间的相互作用 。因此，把
3、这些现象化为科。因此，把这些现象化为科 学形式的第一步就是，确定学形式的第一步就是，确定 物体之间的作用力的大小和物体之间的作用力的大小和 方向。方向。介绍麦克斯韦介绍麦克斯韦英国物理学家，英国物理学家，18311831年年1111月月 1313日，麦克斯韦出生在英国的爱日，麦克斯韦出生在英国的爱 丁堡。这一年法拉第发现了电磁丁堡。这一年法拉第发现了电磁 感应现象。感应现象。 1616岁考入爱丁堡大学岁考入爱丁堡大学 ，2020岁又转入剑桥大学，岁又转入剑桥大学，2424岁在岁在 剑桥大学毕业后，曾先后任亚伯剑桥大学毕业后，曾先后任亚伯 丁马里夏尔学院、伦敦皇家学丁马里夏尔学院、伦敦皇家学 院
4、和剑桥大学物理学教授。他专攻数学，重院和剑桥大学物理学教授。他专攻数学，重 视实验，视实验，18611861年提出了感生电场与位移电流年提出了感生电场与位移电流 假说，由此预言了电磁波的存在。假说，由此预言了电磁波的存在。18791879年，年， 年仅年仅4848岁的麦克斯韦由于肺癌不治而过早地岁的麦克斯韦由于肺癌不治而过早地 离开了人间。离开了人间。 磁现象磁现象2 2、最早的磁性定向、最早的磁性定向 工具：东汉王充所工具：东汉王充所 著著论衡论衡一书中一书中 的司南的司南1 1、最早的记载：春秋、最早的记载：春秋 战国时期战国时期3 3、指南针：我国古代四大发明之一，、指南针：我国古代四大
5、发明之一， 十二世纪初已用于航海十二世纪初已用于航海磁现象磁现象2 2、人造磁体：铁、钴、镍等金属或某、人造磁体：铁、钴、镍等金属或某 些氧化物制成些氧化物制成1 1、天然磁石：主要成份是、天然磁石：主要成份是FeFe3 3O O4 43 3、永磁体：天然磁石和人造磁体的统称、永磁体：天然磁石和人造磁体的统称 4 4、磁性、磁性( (magnetismmagnetism) )：吸引铁质物体的：吸引铁质物体的 性质性质5 5、磁极、磁极( (magnetic polemagnetic pole) )：磁性最强的：磁性最强的 区域区域南极南极S S和和北极北极N N磁极的相互作用磁极的相互作用同名
6、磁极互相排斥，异名磁极互相吸引同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引思考与讨论思考与讨论自然界的带电体有两种电荷，自然界的自然界的带电体有两种电荷，自然界的 磁体有两个磁极，相互作用也非常相似，那磁体有两个磁极，相互作用也非常相似，那 么，电和磁之间有什么联系吗？么，电和磁之间有什么联系吗？事实一事实一：17311731年，某英国商人发现，雷电年，某英国商人发现，雷电 使刀叉有了磁性；使刀叉有了磁性；事实二事实二：17511751年，富兰克林发现，莱顿瓶年，富兰克林发现，莱顿瓶 放电能使缝衣针磁化。放电能使缝衣针磁化。十九世纪初十九世纪初：库仑、安培等著名物理学家：库仑、安培等著名物理学家 认为，
7、电和磁是互不相关的。认为，电和磁是互不相关的。奥斯特奥斯特18201820年丹麦物理学家奥斯特发现年丹麦物理学家奥斯特发现 电流周围存在着磁场。奥斯特是康德电流周围存在着磁场。奥斯特是康德 哲学的信奉者，深信电与磁之间存在哲学的信奉者，深信电与磁之间存在 着联系，终于在着联系，终于在18201820年发现了电流的年发现了电流的 磁效应，揭开了电磁本质联系的序幕磁效应，揭开了电磁本质联系的序幕 ，他是一位谦虚谨慎追求真理的探索，他是一位谦虚谨慎追求真理的探索 者，他曾说过他唯一的追求是从研究者，他曾说过他唯一的追求是从研究 中得到满足。中得到满足。为了纪念奥斯特在电磁学上的重为了纪念奥斯特在电磁
8、学上的重 要贡献，要贡献，19341934年召开的国际标准计量会年召开的国际标准计量会 议通过决议，用议通过决议，用“ “奥斯特奥斯特“ “命名命名CGSCGS单位单位 制中磁场强度的单位。奥斯特还是一位优秀的物理教师，制中磁场强度的单位。奥斯特还是一位优秀的物理教师， 美国物理学教师协会从美国物理学教师协会从19371937年起每年颁发一枚年起每年颁发一枚“ “奥斯特奖奥斯特奖 章章“ “，奖给在教学上作出突出贡献的物理学教师。，奖给在教学上作出突出贡献的物理学教师。 电流磁效应电流磁效应奥斯特实验：通电导线南北放置，与南奥斯特实验：通电导线南北放置，与南 北指向的小磁针平行，通电后，小磁针
9、发生北指向的小磁针平行，通电后，小磁针发生 偏转，从偏转，从南北指向南北指向转为转为东西指向东西指向。电流磁效应电流磁效应 电磁铁电磁铁思考与讨论思考与讨论电流的磁效应表明，电流能对磁体发生电流的磁效应表明，电流能对磁体发生 作用，那么，磁体对电流能不能发生作用呢作用，那么，磁体对电流能不能发生作用呢 ？电流与电流之间呢？电流与电流之间呢？通电线圈在磁通电线圈在磁 铁作用下摆动铁作用下摆动通电导线之间同通电导线之间同 向电流互相吸引，向电流互相吸引， 反向电流互相排斥反向电流互相排斥磁磁 场场1 1、磁场也是一种看不见摸不着但却、磁场也是一种看不见摸不着但却 客观存在的特殊物质。客观存在的特殊
10、物质。2 2、磁场基本性质：对放入其中的磁、磁场基本性质：对放入其中的磁 极有磁场力的作用极有磁场力的作用实验中小磁铁可以吸引小铁钉，而工实验中小磁铁可以吸引小铁钉，而工 厂里巨大的电磁铁能够吸引成吨的钢铁，这厂里巨大的电磁铁能够吸引成吨的钢铁，这 表明磁场不仅有方向，也有强弱，如何表示表明磁场不仅有方向，也有强弱，如何表示 这个磁场的强弱呢？这个磁场的强弱呢？此外，磁场对此外，磁场对 放入其中的磁极或放入其中的磁极或 电流也有力的作用电流也有力的作用 ，那么，这个作用，那么，这个作用 力的大小跟什么因力的大小跟什么因 素有关？方向又如素有关？方向又如 何确定呢？何确定呢？思考与讨论思考与讨论
11、前面所学的电场，也是一种看不见前面所学的电场，也是一种看不见 摸不着的客观存在的物质，那么，电场摸不着的客观存在的物质，那么，电场 的强弱和方向又是怎样描述的？的强弱和方向又是怎样描述的？用用电场强度电场强度E E来描述，且以试探电荷来描述，且以试探电荷 放在电场中所受的电场力与试探电荷量放在电场中所受的电场力与试探电荷量 的的比值比值来进行定义：来进行定义：E=F/qE=F/q回顾电场研究回顾电场研究与此类似，采用分析磁体或通电导与此类似，采用分析磁体或通电导 线在磁场中所受的力入手，研究磁场的线在磁场中所受的力入手，研究磁场的 强弱和方向。强弱和方向。了解历史了解历史在历史上，为了磁场的安
12、培环路定理得到形式在历史上，为了磁场的安培环路定理得到形式 上简化而引入了上简化而引入了磁场强度磁场强度H H作为辅助物理量，它的物作为辅助物理量，它的物 理意义类似于电位移矢量理意义类似于电位移矢量D D，是反映磁场来源的属性是反映磁场来源的属性 ，与磁介质无关，与磁介质无关。正因为磁场强度已经用来描述另外。正因为磁场强度已经用来描述另外 一个物理量了，故在研究磁场强弱的问题中，引进了一个物理量了，故在研究磁场强弱的问题中，引进了 磁感应强度磁感应强度B B，磁感应强度磁感应强度B B是描述磁场的力的性质的是描述磁场的力的性质的 物理量物理量。类似于电场中的电场强度。类似于电场中的电场强度E
13、 E。因此，在实际。因此，在实际 运用中，要注意区分磁场强度运用中，要注意区分磁场强度H H和磁感应强度和磁感应强度B B的不同的不同 。电场的强弱用电场强度来描述，那么磁电场的强弱用电场强度来描述，那么磁 场的强弱是不是用磁场强度来描述呢？场的强弱是不是用磁场强度来描述呢？小磁针放在磁场不同的地方，所指小磁针放在磁场不同的地方，所指 的方向相同吗？的方向相同吗？思考与讨论思考与讨论磁场的方向磁场的方向N NN NN NN NN NN NN NN N方向的规定：在磁场中的任一点，小磁方向的规定：在磁场中的任一点，小磁 针针北极北极N N受力的方向受力的方向，亦即小磁针，亦即小磁针静止时北极静止
14、时北极 N N所指的方向所指的方向为该点的磁感应强度为该点的磁感应强度B B的方向，的方向， 简称磁场方向。简称磁场方向。N NN N思考与讨论思考与讨论小磁针在磁场中也会受到作用力，那么，是小磁针在磁场中也会受到作用力，那么，是 不是可以研究小磁针的受力来确定磁感应强度的不是可以研究小磁针的受力来确定磁感应强度的 大小呢？大小呢？小磁针的小磁针的N N极和极和S S极不能单独存在极不能单独存在，将小磁针，将小磁针 放入磁场后，放入磁场后，N N极和极和S S极同时受磁场力的作用，因极同时受磁场力的作用，因 而不能单独测量出而不能单独测量出N N极或极或S S极的受力大小，从而也极的受力大小，
15、从而也 就不能确定磁感应强度的大小。就不能确定磁感应强度的大小。磁场除了对磁体有作用力外，还对通电导线磁场除了对磁体有作用力外，还对通电导线 有力的作用，物理学中通过研究有力的作用，物理学中通过研究很小一段通电导很小一段通电导 线所受磁场的作用线所受磁场的作用来检验磁场的强弱，从而确定来检验磁场的强弱，从而确定 磁感应强度的大小。磁感应强度的大小。1 1）长度）长度L L不变，安培力不变，安培力F F与电流与电流I I成正比成正比( (即即FFI I) ) 2 2）电流）电流I I不变，安培力不变，安培力F F与长度与长度L L成正比成正比( (即即FL)FL)4 4、实验结论：、实验结论：
16、磁感应强度的大小磁感应强度的大小1 1、电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的、电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的 电流电流I I与导线长度与导线长度L L的乘积的乘积I IL L叫做电流元。叫做电流元。2 2、孤立的电流元并不存在。、孤立的电流元并不存在。3 3、实验处理：找到磁场的强弱、实验处理：找到磁场的强弱 和方向都一样的匀强磁场，研究和方向都一样的匀强磁场，研究 一段较长的通电导线，从而推知一段较长的通电导线，从而推知 一小段电流元的受力情况。一小段电流元的受力情况。条件：在导线方向与磁场方向垂直时有条件：在导线方向与磁场方向垂直时有 1 1、实验事实实验事实：通电导线与磁场方向垂直时，它受：通电导线与磁场方向垂直时，它受 力的大小，既与导线的长度力的大小，既与导线的长度L L成正比，又与导线中成正比，又与导线中 的电流的电流I I成正比，即与成正比，即与I I和和L L的乘积的乘积I IL L成正比。成正比。 2 2、公式公式：F=BF=BI IL L1)1)
