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2.3-2.4电生磁的探索及价值 磁的应用及其意义


第2章

磁及其应用

第3节 电生磁的探索及价值 第4节 磁的应用及其意义

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第2章

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目标导航 1.会描绘直线电流、环形电流和通电螺线管

周围的磁场分布,培养观察与表达能力.(重
点) 2.知道安培定则,能用安培定则判定电流 周围磁场的磁感线方向.(重点+难点) 3.联系实际,了解电磁铁的优越性及其在 生活、生产中的广泛应用.
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4.了解安培分子电流假说,能解释生活中 磁化和去磁的有关现象. 5.了解指南针在我国的发展历程及作用和 各种形式的磁记录技术的应用,知道磁悬浮 列车的基本原理.

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新知初探自学导引
一、奥斯特的伟大发现及其科学价值
奥斯特 1.电与磁存在联系:丹麦物理学家_______深

受康德哲学思想的影响,坚信自然力统一,
电与磁 ________一定存在着某种联系,电一定能够 转化为磁.

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2.1820年首次实验成功:通过实验的方式得 磁场 出了通电导线的周围存在着______,从而揭 电 磁 示了____与_____的内在联系.

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3.重要意义:它不仅揭示了电与磁的内在联 系,而且为电与磁的新应用拉开了序幕.法

国物理学家安培深受启发,通过研究提出了
__________,奠定了电动力学的基础.法拉 安培定律 磁生电 第深受其影响探索________.他们的研究致 使电动机、发电机问世,预示了人类电气时 代的到来.法拉第赞扬奥斯特的发现是

打开了黑暗领域的大门 “_____________________________”.

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二、电流的磁效应
电流的周围存在着磁场,电流磁场的方向可 用__________来判定. 安培定则 1.直线电流的磁场

安培定则:用右手握住通电直导线,使伸直
电流 拇指的方向与_____的方向一致,则四指弯 电流周围磁感线 曲的方向就是______________的环绕方向.

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2.环形电流的磁场 安培定则:让右手弯曲的四指和环形电流的 方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形 载流导线中心______上磁感线的方向. 轴线

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3.通电螺线管的磁场 安培定则: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,则拇指所
磁感线 指的方向就是螺线管内部________的方向. 也就是说,拇指指向通电螺线管磁场的 北极 ______.

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三、探索磁效应产生的秘密
1.安培分子电流假说的内容:安培认为,在 原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环

分子 形电流——______电流,分子电流使每个物 质微粒都成为微小的磁体,分子的两侧相当
磁极 于两个______.如图所示.

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2.解释磁现象:没有磁性的物体,分子电流 的取向杂乱无章,分子电流形成的磁性彼此 抵消,总体对外不显磁性.在外磁场的作用 下,本来没有磁性的物体(如铁钉或铁块)内 部分子电流的取向变得大致相同.内部的磁

性相互抵消,

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而两端对外则显出较强的磁性,形成磁极.这 种使原来没有磁性的物体具有磁性的过程叫 做磁化.使磁体失去磁性的过程叫做消磁或 去磁.

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四、磁的应用及其意义
1.指南针与航海业的发展 (1)北宋______的《梦溪笔谈》记载了钢针与 沈括 磁石摩擦而磁化的方法.这种简单方法做成

的磁针磁性强且稳定,后来制作指南针普遍
采用此方法.

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(2)指南针发明后,很快用于航海,对社会发 展、人类进步起到了重要作用.正如英国著 李约瑟 名科技史专家_________所讲:指南针的应 用标志着原始航海时代的结束,计量航海时 代的来临.

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(3)指南针的出现引起了航海技术革命和地理 的大发现,从而促进了中国乃至世界政治、 经济的发展和文化的繁荣;推动了世界各国 航海事业的发展,为1492年意大利航海家 哥伦布 ________“发现新大陆”创造了必要条件.

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2.磁记录技术的应用及其意义 磁记录 被广泛应用的磁卡是一种_________介质卡

片,由高强度、耐高温的塑料制成,防潮、
耐磨且有一定的柔韧性,携带方便,使用较 为稳定可靠.磁卡的应用极大地改变了人们 的生活方式.

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3.会“飞”的磁悬浮列车 相对于其他传统交通工具,磁悬浮列车具有 速度快 无比强大的优势.首先,_______,可达500 能耗低 km/h.其次是________,在500 km/h下,能 耗仅为飞机的1/3,汽车的70%,磁悬浮列车 不存在车轮和铁轨接触的问题,因此 震动小 噪音低 环境舒适 ________、________、___________.磁悬 浮列车是理想的交通工具.

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要点探究讲练互动
安培定则与电流的磁场
学案导引
1.在用安培定则判断通电直导线和通电螺线 管的磁场时大拇指和四指的指向所代表的意

义相同吗?
2.直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场 有何异同?
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1.直线电流磁场 如图所示.符合安培定则.

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特点:无磁极,非匀强,且距导线越远处磁 场越弱;直线电流磁场的磁感线的立体图、

横截面图、纵截面图如图所示.

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2.环形电流的磁场 如图所示,符合安培定则.

特点:环形电流的两侧是
N极和S极,且离圆环中心越远,磁场越弱;

环形电流磁场的磁感线的立体图、横截面
图、纵截 面图如图所示.

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3.通电螺线管的磁场 如图所示,符合安培定则

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特点:与条形磁铁的磁场相似,两端分别是 N极和S极,管内为匀强磁场,且磁场最强,

管外为非匀强磁场;通电螺线管磁场的磁感
线的立体图、横截面图、纵截面图如图所 示.

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例1 如图所示,甲乙是直线电流的磁场,
丙丁是环形电流的磁场,戊己是通电螺线管

电流的磁场,试说明图中的电流的方向或磁
感线方向.

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【思路点拨】

注意运用安培定则判断直线电

流和环形电流的磁场时,大拇指和四指的指向 具有不同的意义. 【精讲精析】 根据安培定则,可以确定甲图

中电流方向垂直纸面向里,乙图中电流的方向 从下向上,丙图中电流方向是逆时针方向,丁 图中磁感线的方向从上向下,戊图中磁感线的

方向向右,己图中磁感线的方向向右.

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【答案】

见精讲精析
在运用安培定则判定直线电流

【方法总结】

和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”的 关系,在判定直线电流的磁场方向时,大拇指 指“原因”——电流方向,四指指“结果”— —磁感线绕向;在判定环形电流磁场方向时, 四指指“原因”——电流绕向,大拇指指“结

果”——环内沿中心轴线的磁感线方向.

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变式训练 1.(2012· 福建厦门六中高二期中文科)关于通电

直导线周围磁场的磁感线分布,下列示意图
中正确的是 ( )

解析:选A.根据安培定则判断可知A项正确.

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磁现象的本质
学案导引 1.如何理解安培假说? 2.怎样理解分子电流?

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1.安培假说对有关磁现象的解释 (1)磁化现象:一根软铁棒,在未被磁化时,

内部各分子电流的取向杂乱无章.它们的磁
场互相抵消,对外不显磁性,当软铁棒受到 外界磁场的作用时,各分子电流取向变得大 致相同时,两端显示较强的磁作用,形成磁 极,软铁棒就被磁化了.

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(2)磁体的消磁:磁体在高温和猛烈敲击,即 在激烈的热运动和机械运动影响下,分子电 流取向又变得杂乱无章,磁体磁性消失. 分子电流假说揭示了磁现象的电本质.

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2.磁现象的本质 安培的分子电流假说揭示了磁性的起源,它 使我们认识到磁铁的磁场和电流的磁场一样, 都是由电荷的定向运动产生的.

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磁极周围、电流周围、运动电荷周围的磁场 都是运动的电荷产生的;磁极、电流间的相

互作用,是运动电荷间通过磁场产生的.

运动 运动 产生 作用 ????(磁场)???? 作用 产生 电荷 电荷

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特别提醒:安培提出分子电流假说时,人们 还不知道物质的微观结构:电子绕原子核高 速旋转,所以称为假说,但现在我们已经知 道分子电流假说是正确的.

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例2 关于磁现象的电本质,下列说法正确 的是( )

A.磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必
有磁 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起 源于电荷的运动 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的

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D.根据安培假说可知,磁体内分子电流总 是存在的,因此任何磁体都不会失去磁性 【思路点拨】 根据磁现象的电本质和磁化

与消磁的原理来分析各选项.

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【精讲精析】

磁与电是紧密联系的,但“

磁生电”“电生磁”都是有一定条件的,运 动的电荷产生磁场,但一个静止的点电荷的 周围就没有磁场,分子电流假说揭示了磁现 象的电本质,

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磁体的磁场和电流的磁场一样都是由电荷的 运动产生的,磁体内部只有当分子电流取向 大致一致时,才显示磁性.故选项B正确. 【答案】 B

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磁的应用实例分析
学案导引 1.生产生活中有哪些地方应用到了磁? 2.它们的原理分别是什么?

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1.磁记录:如图是录音原理示意图.话筒可 以把接收到的声音变成音频电流,音频电流

放大后送到录音磁头.录音时,磁头与录音
带基接触,录音带基上涂着一层磁粉,实际 上就是许多铁磁性小颗粒,如图所示:

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当磁带紧贴着录音磁头走过时,就可以把声 音信号记录在磁带上了.

2.磁悬浮
(1)导向磁铁

磁悬浮列车左右两边的磁铁保持列车在铁轨
的中间位置,称为导向磁铁.

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(2)上浮磁铁 车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与 地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力相互 排斥,使车体上浮,这两部分磁铁称为上浮 磁铁.

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(3)牵引磁铁 槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互

作用,从而产生牵引力,使车体保持悬浮状
态前进,这两部分磁铁称为牵引磁铁. (4)常导电磁吸引方式磁悬浮 常导电磁吸引方式磁悬浮是在车体底部及两 侧倒转向上的顶部安装磁铁,

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在T形导轨上的上方和伸臂部分下方分别设 作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流,使 电磁铁和导轨间保持10~15 mm的间隙,并 使导轨钢板的吸引力与车辆所受的重力平衡, 从而使车体悬浮于轨道上运行.

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(5)超导电磁相斥方式磁悬浮 超导电磁相斥方式磁悬浮,是根据磁铁同极 相斥的原理,利用车上超导电磁铁形成的磁 场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相 斥力使车体悬浮.

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例3 下列说法中正确的是(

)

A.录音带就是利用磁性材料来记录声音信

息的
B.现在使用的银行卡可以与强磁体放在一 起 C.磁悬浮列车只能借助磁体间的斥力实现 悬浮 D.指南针指南的一极为N极

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【思路点拨】 磁场性质分析. 【精讲精析】

根据各种磁应用的原理结合

录音带是利用磁性材料来记

录声音信号的,选项A对.我们使用的各种 磁卡不能与强磁体放在一起,否则会使磁卡

上磁性材料记录的信息产生错误或丢失,

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故选项B错.磁悬浮列车既可以通过吸引力 来悬浮,也可以利用排斥力来悬浮,故选项 C错.指南针指南的是S极,选项D错. 【答案】 A

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变式训练 2.(2012· 泉州学业水平测试)超导是当今高科技

的热点之一,当一块磁体靠近超导体时,超
导体中会产生电流,对磁体有排斥作用,这 种排斥力可使磁体悬浮起来,磁悬浮列车就 采用了这项技术,磁体悬浮的原理是( )

A.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向 相同

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B.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方 向相反

C.超导体使磁体处于失重状态
D.超导体对磁体的磁力大于磁体的重力

解析:选B.只有当超导体电流产生的磁场与
磁体的磁场方向相反时,磁体才会受到向上 的排斥力,使磁体悬浮起来,此时磁体受到 的斥力与重力平衡.故B选项正确.
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