[选修31]3.3几种常见的磁场

普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－1[人教版]

第三章磁场

3.3 几种常见的磁场

★新课标要求

（一）知识与技能

1、知道什么是磁感线。

2、知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的分布情况。

3、会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。

4、知道安培分子电流假说是如何提出的。

5、会利用安培假说解释有关的现象。

6、理解磁现象的电本质。

7、知道磁通量定义，知道Φ=BS的适用条件，会用这一公式进行计算。

（二）过程与方法

1、通过模拟实验体会磁感线的形状，培养学生的空间想象能力。

2、由电流和磁铁都能产生磁场，提出安培分子电流假说，最后都归结为磁现象的电本质。

3、通过引入磁通量概念，使学生体会描述磁场规律的另一重要方法。

（三）情感、态度与价值观

1、通过讨论与交流，培养对物理探索的情感。

2、领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值感。

★教学重点

会用安培定则判断磁感线方向，理解安培分子电流假说。

★教学难点

安培定则的灵活应用即磁通量的计算。

★教学方法

类比法、实验法、比较法

★教学用具：

条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源★教学过程

（一）引入新课

教师：电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？

学生：磁场可以用磁感线形象地描述？

教师：那么什么是磁感线？又有哪些特点呢？这节课我们就来学习有关磁感线的知识。

（二）进行新课

1、磁感线

教师：什么是磁感线呢？

学生阅读教材，回答：所谓磁感线是在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。

［演示］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。

［现象］铁屑静止时有规则地排列起来，显示出磁感线的形状。如图3.3-1所示：

［用投影片出示条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布情况］

如图所示：

［问题］磁铁周围的磁感线方向如何？

［学生答］磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来，进入磁铁的南极。

［教师补充］磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极。

［用投影片出示通电直导线周围的磁感线分布情况］如图3.3-2所示：

［问题］通电直导线周围的磁感线如何分布？

［学生答］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。

［问题］直线电流周围的磁感线分布和什么因素有关系？

［学生答］直线电流周围的磁感线方向和电流方向有关系。

［问题］直线电流的方向跟电的磁感线方向之间的关系如何判断呢？

［出示投影片］直线电流的方向和电的磁感线方向之间的关系可用安培定则（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。

［出示投影片］环形电流的磁场。如图3.3-3所示：

［教师引导学生得］

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。

［出示投影片］通电螺线管的磁场。如图3.3-4所示：

［问题］通电螺线管外部的磁场和什么相似？

［学生答］通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极。

［问题］通电螺线管内部的磁场如何？

［学生答］通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，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。

［问题］通电螺线管的磁感线方向和什么因素有关系？

［学生答］通电螺线管的磁感线方向和螺线管的电流方向有关。

［问题］如何判断通电螺线管的极性？

［学生回忆得］通电螺线管的电流方向和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，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

［问题］磁感线和电场线有何区别？

［教师引导学生分析得］

（1）电场线是电场的形象描述，而磁感线是磁场的形象描述。

（2）电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线。

（3）电场线上每一点的切线方向都是跟该点的场强方向一致，磁感线上每一点的切线方

向都跟该点的磁感应强度方向一致。

（4）电场线的疏密程度表示电场强度的大小。磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小。

［问题］电流磁场和天然磁铁相比有何特点？

［学生答］（1）电流磁场的有无可由通断电来控制。

（2）电流磁场的极性可以由电流方向变换。

（3）电流磁场的强弱可由电流的大小来控制。

［问题］电流的磁场有何用途？

［学生答］电流的磁场用途很广泛，如电磁起重机、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。

2、安培分子电流假说

教师：磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有什么关系呢？我么已经知道，通电螺线管和条形磁铁的磁场分布十分相似，安培由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。

教师：分子电流假说的内容是什么呢？

学生回答：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，这就是分子电流假说。

［投影片出示课本图3.3-6］以进一步理解安培分子电流假说。

教师：用安培假说可以解释磁现象

让学生阅读课文，回答以下问题。

［问题］一根铁棒在未被磁化时为什么对外界不显磁性？

［学生答］铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性。