物质间的基本交互作用.PPT

第四章 物質間的基本交互作用 (1) N 極與 S 極：在地面上任一地方，懸掛的磁棒靜止時，指向地球北方的磁極稱為指北極（north pole），簡稱北極或 N 極；指向地球南方的磁極稱為指南極（south pole），簡稱為南極或 S 極。 (2) 磁鐵的 N 極或 S 極一定會同時存在，亦即無磁單極的存在。 1. 磁極：磁棒上磁性最強的兩端，稱為磁極。 一、磁極與磁力 2. 磁力：兩極間的相互作用力 (1) 將兩根磁棒相互靠近，發現兩極間具有相互作用的磁力，N 極與 N 極、S 極與 S 極間則相互排斥（即同性相斥）；而 N 極與 S 極相互吸引（即異性相吸)。 (2) 磁極間相互作用的磁力與電荷間相互作用的靜電力相似。 3. 地磁學說：英國吉爾伯特（William Gilbert）所提出，認為地球本身也是一塊大磁石。 (1) 地磁南北極：假想磁棒的磁軸延線，和地球表面相交的兩個地點，其一在地理南極附近的，稱為地磁 N 極，另一在地理北極附近的，稱為地磁 S 極。 (2) 地磁軸的方向與地球自轉軸（地理南北極連線）並不一致，兩者相交約10°，地球的磁力線（磁場），發自地磁的 N 極而回到地磁的 S 極。 例題：下列有關「磁」的敘述，何者正確？ (A)將一磁棒從中間切斷，則各擁有單一磁極　 (B)單獨的磁極能存在於自然界中　 (C)地磁 N 極在地球的北方　 (D)磁針的 N 極指向地球的北方　 (E)如果你現在站在地球的北極點附近，則地磁的磁力線是由你的腳底地面發出，而進入南極附近。 答案：Ｄ 例題：宋朝時的學者沈括在他所著的《夢溪筆談》中，記載著一段話：「以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。」關於這段話所提供的訊息，下列敘述何者錯誤？(A)地球磁極具有微小的偏角是因為地磁有緩慢自轉的現象　(B)中國人早就知道應用天然磁石製作成指南針，並藉它來辨別方向　(C)指南針之所以能指向南方，是因為地球表面有方向相當穩定的磁力線　(D)「微偏東，不全南」指出地球磁極相對於地理南北極具有微小的偏角　(E)根據地表的磁場可想像地球為一個磁極與地理南北極很接近的磁性球體 答案：A 1. 磁場：磁力所分布的空間。 2. 磁場或磁力線的方向：在磁場空間某處磁針 N 極所指的方向。 3. 磁力線：N 極所受磁力的作用線（法拉第所提出之想像概念）。 (1) 忽略地球磁場的影響，在磁鐵附近灑下鐵粉，鐵粉受磁化後沿著磁力的方向排列，鐵粉分布的圖樣可大致描述磁鐵在其周遭所建立的磁力線。 二、磁場與磁力線 (a) (b) (c) (a)一根棒狀磁鐵周遭磁力線圖樣；(b)兩根相互排斥的棒狀磁鐵的磁力圖樣；(c)兩根互吸引的棒狀磁鐵的磁力線圖樣 (2) 磁力線的特性： ①磁力線從 N 極出發經磁鐵外部到 S 極，再從 S 極經磁鐵內部回到 N 極，形成一封閉曲線。 ②磁力線不相交。 ③磁力線上任一點之切線方向即為該點的磁場方向及外加小磁針 N 極所指的方向。 ④磁力線愈密處，磁場強度愈大。磁力線稠密處的磁場較強，例如磁鐵的磁極處；磁力線稀疏處的磁場較弱，例如磁鐵棒中央處。 ⑤磁力線並非磁性物質在磁場中受磁力之運動軌跡。 ▲由磁針N極所指方向為磁場與磁力線的方向。磁棒內外的所有磁力線皆形成封閉狀曲線，而且互不交會。 例題：如右圖所示為一根磁棒置於x軸上，它的兩個磁極分別位於y軸的左右兩邊並且和原點等距，而 x-y 平面則由坐標軸劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區域。下列有關這磁棒所產生之磁力線分布與方向的敘述，哪些是正確的？（應選兩項） 【100.學測】 (A)若在y軸上直立一無限大的平面鏡，則區域Ⅰ之磁力線 所成的像，與區域Ⅱ上的磁力線分布與方向完全相同　 (B)若在x軸上直立一無限大的平面鏡，則區域Ⅱ之磁力線 所成的像，與區域Ⅲ上的磁力線分布與方向完全相同 (C)若在y軸上直立一無限大的平面鏡，則區域Ⅳ之磁力線 所成的像，與區域Ⅲ上的磁力線分布與方向完全相同 (D)若在x軸上直立一無限大的平面鏡，則區域Ⅰ之磁力線 所成的像，與區域Ⅳ上的磁力線分布與方向完全相同 (E)若在x軸上直立一無限大的平面鏡，則區域Ⅰ之磁力線 所成的像，與區域Ⅲ上的磁力線分布與方向完全相同 答案：ＢＤ 例題：下列有關磁力線的敘述何項正確？(A)磁力線在任何地方都是由 N 極到 S 極　 (B)一磁鐵的磁場的方向和磁力線方向相反 (C)磁力線是一種處在被拉緊的橡皮一樣，是具有彈性的　 (D)如果你現在站在地球的南極點（附近），則地磁的磁力線是由你的腳底的