文档介绍：§ 磁现象和磁场
教学目标知识与技能过程与方法情感态度价值观
,知道磁性、磁极的概念。知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。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。知道地球具有磁性。
、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。通过类比的学****方法,培养学生的逻辑思维能力,体现磁现象的广泛性。
:电流的磁效应和磁场概念的形成;磁现象的应用。
教具:多媒体投影仪、条形U形磁铁、直导线、小磁针。
一、磁现象古代人们就发现了天然磁石吸引铁器的现象。我国春秋战国时期已有关于磁石的记载和描述,东汉学者王充在《论衡》书中描述的“司南”,是人们公认的最早的磁性定向工具。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初,我国已将指南针用于航海。现代磁现象与日常生活科技密切相关。
导入
人们最早发现的天然磁石的主要成分是Fe3O4。现在使用的磁体,多是用铁、钴、镍等金属或用某些氧化物制成的。天然磁石和人造磁体都叫做永磁体,它们都具有吸引铁、钴、镍等金属物体的性质——ism。磁体(具有磁性的物体)的各部分磁性强弱不同,ie pole 。能够自由转动的磁体,例如悬吊着的磁针,静止时指南的磁极叫做南极(S极),指北的磁极叫做北极(N极)。磁极间的相互作用: 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
变无磁性物体为有磁性物体叫磁化; 变有磁性物体为无磁性物体叫退磁。
电磁炉采用磁场感应电流(又称为涡流)的加热原理,通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生交变的电流(即涡流),涡流使锅具铁分子高速无规则运动,分子互相碰撞、摩擦而产生热能使器具本身自行高速发热,用来加热和烹饪食物。
上海磁悬浮列车专线西起***龙阳路站,东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后,速度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的最高时速。
磁悬浮列车上装有电磁体,铁路底部则安装线圈。通电后,地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同,两者“同性相斥”,排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈,交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用,使列车前进。列车头的电磁体(N极)被轨道上靠前一点的电磁体(S极)所吸引,同时被轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥。
托卡马克磁约束装置
一类控制热核聚变的装置。用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内,使它受控制地发生大量的原子核聚变反应,释放出原子核所蕴藏的能量。磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径,是等离子体物理学的一项重大应用。
二、电流的磁效应
【提出问题】电现象与磁现象有何相似?电现象与磁现象有何区别?
为什么丹麦物理学家奥斯特相信电和磁之间存在关系?为什么之前的实验都失败了?
奥斯特1820年4月发现了电流的磁效应。
纵向力
横向作用
电现象与磁现象的相似使我们猜想,两者之间可能存在某种联系。
自然界中的磁体总存在着两个磁极,自然界中同样存在着两种电荷。不仅如此,磁极之间的相互作用,与电荷之间的相互作用具有相似的特征:同名磁极或同种电荷相互排斥,异名磁极或异种电荷相互吸引。
二、电流的磁效应
1731年,一名英国商人发现,雷电过后,他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年,富兰克林发现莱顿瓶放电能使缝衣针磁化。
也许是由于磁极不可能单独存在,也许是磁体不会对带电体产生直接影响……也许是由于其他原因,直到19世纪初,库仑、,都认为电与磁是互不相关的两回事。
不过,在18世纪和19世纪之交,随着对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化,自然界各种运动形式之间存在着相互联系并相互转化的思想,在哲学界和科学界逐渐形成。深受康德哲学思想影响的丹麦物理学家奥斯特相信,就像电和热、电和光之间存在联系一样,电和磁之间也应该存在联系。
奥斯特的实验研究并非一帆风顺。当时人们见到的力都沿着物体连线方向,即都是所谓“纵向力”。受到这个观念的局限,奥斯特总是把磁针放在导线的延长线上,实验均以失败告终。
1820年4月,在一次讲课中,他偶然地把导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南针上方,通电时磁针转动了。
这个现象可能没有引起听众的注意,但却是奥斯特盼望已久的。他连续进行了大量的研究,同年7月发表论文,宣布发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系。
为此,安培写到:“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”法拉第则评论说:“他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门,使其充满光明”。
奥斯特实验的实验装置、