高中物理（人教大纲版）第二册 第十五章 磁场 一、磁场、磁感线(备课资料).docVIP

●备课资料 一、指南针的家世 指南针跟造纸、活字印刷和火药一起被列为我国的四大发明.这些发明的每一项都充满着动人的传奇.指南针的家世尤其如此. “慈爱的石头” 指南针的前身是司南，司南是磁石磨成的.磁石主要是指磁铁矿（Fe3O4）.它在各种矿石中显得特别引人注目：不仅磁石与磁石互相吸引，而且磁石还能吸铁.至今民间还将一切永久磁体称为吸铁石.考古学家已经发现的我国古代铁器，还没有早于商代的.因此，磁石吸铁现象的发现最早就在三千几百年前.我们的先人对这种现象很感兴趣，可是还不可能真正理解.于是，他们就拿母子情来解释：石头是铁的妈妈，其中磁石是慈母，能吸引自己的儿子——铁；非磁石不是慈母，不能吸引自己的儿子.这就是东汉时代的学者高诱一本正经地发表的议论，代表当时的普遍看法.所以先秦和秦汉古书都将磁石写成“慈石”.大约到了唐朝，“慈”字才改为“磁”. 近代磁学告诉我们：磁石的两端有南北极之分.铁放在磁石附近，就被磁化而暂时变成了磁铁.磁铁也有南北极，而它的南北极的排列顺序与磁石的一样，两者以异名磁极相向，这样铁就由于异名磁极相吸而被磁石拉过去了. 古人对于那些给人印象深刻的自然现象，往往喜欢编成传奇性的故事.关于磁石吸铁就流行着不少传说，比如： 1.秦始皇统一中国后，在首都陕西咸阳建造了规模宏大、豪华异常的宫殿——阿房宫.秦始皇施行暴政，也怕有人行刺他.为了防备刺客，他下令用磁石来垒砌阿房宫的北阙门.如果有人身藏铁制兵器从北阙门进宫来，磁石就会对兵器产生引力，这样刺客就会被发现，遭到拘捕. 2.三国时代，南方某条江中的一段水底蕴藏着磁铁矿，铁制附件多的船只驶过这里，就会被江底的磁铁矿吸引而不能前进. 3.晋朝大将马隆率部与羌族军队作战.他设了一条“磁石计”来对付骁（xiāo）勇善战的羌兵：将羌兵诱入事先在两旁堆垒着大量磁石的小路.羌兵身披铁甲，被两旁磁石吸引而行动困难，以为天神降罚，大惊逃窜.而晋兵穿皮革护身服，不受磁石影响，乘机追击羌兵，大获全胜. 阿房宫北阙门上的磁石对刺客贴身暗藏的铁兵器，江底的磁铁矿对从它上面驶过的船只的铁附件，路旁堆垒的磁石对羌兵身上的铁甲，都会有一定的引力.但是磁石（磁铁矿）的磁性太弱了，恐怕不足以使刺客、船只和羌兵止步不前.看来这些故事是在传闻中加油添酱而失实了.不过它们包含的科学想象还是很有根据的. 关于磁石与磁石之间的磁力作用，也有传说下来的故事.据说，汉武帝的时候，有位叫栾大的人，用磁石做成“斗棋”；这些磁性棋子能相吸、相斥，放在一起还能互相碰撞不止，像打架似的. 这个故事指出磁石与磁石之间不仅能相吸，而且能相斥，是有意义的.磁性棋子也有磁南北极.两个棋子挨近，异名磁极相向就相吸，同名磁极相向就相斥.但是许多棋子放到一起，不会像游乐场里的碰碰车那样不停地相碰撞.故事说它们相碰撞不止，是没有根据的，也根本没有可能.即使用现代磁性最强的人造永久磁体来制造“斗棋”，并且通过表面加工使棋子与棋盘间几乎没有摩擦力，将这些棋子撒到棋盘上，也并不能没完没了地斗下去.它们在乱斗一阵之后，便会很快地顺着地磁的南北方向整齐地排好队，安静下来，这时每两个南北相邻的棋子都是以异名磁极相向的.因为地球是一块无比庞大的磁体，所以每一个棋子都会像一根指南针那样，以自己的南北极指向地磁南北极. 根据现代科学可以进一步说，即使将所有的棋子连同棋盘都封闭在一个圆球形铁室里，使棋盘上的棋子不受地磁的影响，这些棋子也不可能不停地相斗，同样会在相斗一阵后，顺着某个方向一个个头尾相向排好队，停下不动.只不过这时就不一定顺着南北地磁极的方向排队了，也可能顺着其他任何方向. 两个磁性棋子彼此挨近， 同名磁极相向就相斥， 异名磁极相向必相吸 如果现代科学证明“斗棋”不可能没完没了地斗下去的话，那么前面三个吸铁的故事在现代技术的基础上倒是有实现的可能性.现代技术能造出许多种类的人造永久磁体，它们的磁力可以比磁铁矿强得多.不过，要产生强大的磁力，一般不是利用永久磁体，而是利用电磁铁.把铁条绕上金属绕圈，一通电它就产生磁性；电流断开又失去磁性，这就是电磁铁.只要通上强大的电流，或增多金属线圈的匝数，电磁铁就可以产生强大的磁力.因此，利用电磁铁甚至可以造出电磁起重机，来装卸钢铁器材，把成千上万斤重的钢铁吊起来. 如果用强大的电磁铁来代替故事里的磁石，那么情况就完全不同了.这种电磁铁对于刺客暗藏的铁兵器、船上的铁件、羌兵身披的铁甲的引力将十分可观.当然，现在也用不着采取这样苯拙的办法.比如，要检查进宫的人是否身藏铁兵器，并不需要在宫门安装庞大的电磁铁，只消给门卫配备一个便携式的磁性探测器就行.这是一种小巧的电子仪器，只要进宫的人身上有铁器，它就会作出反应，发出报警的声音. 电磁铁 电磁铁还显示出磁的本质：磁性是电流造成的.不仅电磁铁的磁性是电流造成的，就是