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16.2 电流的磁场
第十六章 磁场 电磁铁
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
电流的磁场
通电螺线管的磁场
右手螺旋定则(安培定则)
知识点
电流的磁场
知1－讲
1
将一枚能自由转动的小磁针放在桌面上，当小磁针静止时，将一根直导线平行置于小磁针的上方，分别进行下列操作，观察小磁针的变化。
知1－讲
操作要点
导线要沿南北方向放置：
理由：地磁场的方向是沿南北方向的,也就是说不加导线时小磁针受力平衡后的指向是南北方向；奥斯特实验是为了证明通电导体的周围存在磁场，将导线沿南北方向平行放在小磁针的上方,这样放恰好使通电导线产生的磁场方向是沿东西方向；此时小磁针就会同时受到两个磁场力(南北方向的地磁场力，东西方向的通电导线产生的磁场力)；比起最开始没有放导线时受力不平衡了，小磁针会向东西方向偏转,所以就证明了通电导体周围存在磁场。
知1－讲
实验操作 实验现象 现象分析 实验结论
当导线中没有电流通过时，小磁针静止，指向南北；通电后，小磁针偏转 小磁针偏转， 是受到磁场力的作用，说明通电导体周围有 磁场 通电导体周围存在磁场
知1－讲
实验操作 实验现象 现象分析 实验结论
通电后，小磁针顺时针偏转； 改变电流方向后，小磁针逆时针偏转 小磁针偏转方向改变，说明通电导体周围磁场方向改变 通电导体周围磁场方向与导体内电流方向有关
续表
知1－讲
电流的磁效应
(1)内容：通电导体周围存在磁场；磁场的方向与电流的方向有关。
(2)发现者：丹麦物理学家奥斯特。
(3)奥斯特实验的意义：发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系在一起。
知1－练
例 1
如图1所示，为“探究通电直导线周围的磁场方向与电流方向的关系”的电路图。在与直导线垂直的平面上放置几个小磁针。根据实验现象回答下面问题。
知1－练
解题秘方：本实验是奥斯特实验的变形，根据奥斯特实验的相关内容回答问题。
知1－练
(1)开关断开时，所有的小磁针N极的指向为______。
北
解析：开关断开时，小磁针受到地磁场的作用，所有小磁针N极的指向为北。
知1－练
(2)开关闭合时，发现所有的小磁针都发生了______。
偏转
解析：开关闭合时，通电直导线周围会产生磁场，小磁针受到通电直导线周围磁场的作用发生偏转。
知1－练
(3)将电源的正负极对调，与(2)中的现象相比，发现小磁针N极的___________发生了变化。
偏转方向
解析：将电源的正负极对调，与(2)相比，通电直导线周围磁场的方向发生了变化，小磁针的受力方向发生变化，小磁针N极的偏转方向发生变化。
知1－练
(4)从上述实验现象中，可以初步得出结论：
①直导线不通电时，______(填“会”或“不会”)产生磁场；
②通电直导线周围的磁场方向与电流的方向_______(填“有关”或“无关”)。
不会
有关
知1－练
解析：从上述实验现象可知：①对比(1)(2)可知，直导线不通电时，不会产生磁场；②对比(2)(3)可知，通电直导线周围的磁场方向与电流的方向有关。
知1－练
1. [南京模拟] 某同学用如图所示器材研究电磁现象。闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示。
知1－练
只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。分析三图，可得出的结论有_____________________；
____________________________________。
通电导体周围存在磁场
通电导体周围的磁场方向和电流方向有关
知2－讲
知识点
通电螺线管的磁场
2
1. 螺线管 把导线在圆柱形空心筒上绕成的螺纹状线圈，叫做螺线管。
2. 探究通电螺线管外部磁场分布特点
(1)通电螺线管外部的磁场分布
知2－讲
实验设计 实验现象 现象分析
把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，在图上记录小磁针N极的方向，这个方向就是该点的磁场方向 从小磁针N极的指向看，通电螺线管外部磁感线应该是从通电螺线管的一端出来回到另一端
知2－讲
实验设计 实验现象 现象分析
在螺线管的两端各放一个小磁针，并在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑。给螺线管通电后观察小磁针的指向，轻敲有机玻璃板，观察铁屑的分布情况 从铁屑的分布情况可以看出，通电螺线管外部的磁场分布和条形磁铁 相似
续表
知2－讲
实验结论
通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两个磁极
续表
知2－讲
(2)通电螺线管的极性与电流方向的关系
实验设计
分别按照甲、乙、丙、丁所示的螺线管
的结构和电流的方向来连接电路，用小
磁针来验证通电螺线管的极性
知2－讲
续表
实验现象 实验分析 实验结论
甲螺线管左端为N极， 右端为S极，而乙螺线管与之相反；丙螺线管左端为N极，右端为S极， 而丁螺线管与之相反 对比甲、乙(或丙、丁)可知，通电螺线管的极性与电流方向有关 通电螺线管的磁场方向与螺线管中通过的电流方向有关，电流方向改变，磁场方向也改变
知2－讲
知识链接
通电螺线管内部磁场特点见本节例8。
温馨提示
小磁针的作用：
(1)检验通电螺线管周围是否存在磁场；
(2)显示通电螺线管周围磁场的方向。
知2－讲
特别提醒
条形磁铁的磁场与通电螺线管的磁场对比：
比较项目 条形磁铁 通电螺线管
磁性有无 不方便控制 可通过电路的通断控制
磁性强弱 短时间内基本不变 由电流大小和线圈匝数决定
磁极 短时间不易改变 由电流方向和绕线方向决定
知2－练
[中考·河南] 在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：
例 2
解题秘方：本实验通过转换法来认识磁场。通过控制变量法探究通电螺线管的极性与电流的方向是否有关。
知2－练
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需______纸板，观察到铁屑排列成如图2 所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与____磁铁的磁场相似
轻敲
条形
知2－练
解析：通电螺线管周围的铁屑会被磁化，但由于铁屑与纸板间的摩擦力太大，不能自由转动，因此实验中可以轻敲纸板，减小铁屑与纸板间的摩擦，使铁屑在磁场力的作用下有规则地排列。由图中铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场与条形磁铁的磁场相似。
知2－练
(2)用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：_____________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
将小磁针放在
光滑的水平桌面上，静止时指向南的一端为S极，另一端为N极(或用条形磁铁的N极靠近小磁针的一端，相吸的为S极，相斥的为N 极)
知2－练
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的________有关。
方向
知2－练
2. [中考·成都] 如图所示的是小聪和小明同学“探究通电螺线管的磁场方向”实验示意图。实验时，在小圆圈位置放置小磁针，闭合开关，画出不
同位置小磁针静止时N 极的指向；
对调电源正负极，重复上述操作。
知2－练
下列说法不正确的是( )
A. 小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向
B. 闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同
C. 对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向 改变
D. 通过实验可总结出通电螺线管的极性和电流方向的关系
B
知3－讲
内容 用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极
知识点
右手螺旋定则(安培定则)
3
知3－讲
续表
判断 方法 ①标出通电螺线管上电流的环绕方向;
②用右手握住螺线管，让弯曲的四指方向与电流的方向一致；
③大拇指所指的那端就是通
电螺线管的N 极，
如图所示
知3－讲
续表
注意 事项 右手螺旋定则中“电流的方向”指的是通电螺线管中“电流的环绕方向”，要让四指弯曲的方向跟通电螺线管中电流的环绕方向一致
知3－讲
知识拓展
通电直导线中的右手螺旋定则：如图4用右手握住通电直导线，让拇指指向电流的方向，那么四指的弯曲方向就是磁场的环绕方向。通电直导线的磁
场，磁感线是以直导线为圆心的同心圆，
其中任一点的切线方向就是该点的磁场方向。
知3－讲
1. 两种握法
如图3所示的是右手握螺线管的两种方法。螺线管面对自己这边电流向下的握法如图甲，电流向上的握法如图乙。
知3－讲
2. 右手螺旋定则三个方面的应用
(1)依据绕线确定螺线管中的电流方向，判断它的磁极；
(2)给出通电螺线管的磁极，判断线圈中的电流方向；
(3)由螺线管两端导线的电流方向及磁极，对螺线管绕线。
可归纳为：已知通电螺线的绕线、电流方向和磁极这三者中的两个，即可应用右手螺旋定则判断出来第三个。即“知二得一”。
知3－练
请在图5括号中标出小磁针左端的磁极，并标出磁感线的方向。
解题秘方：先正确标出电流方向，再确定磁极。
例 3
知3－练
解析：根据右手螺旋定则可得，通电螺线管的左端为S极，右端为N极。根据磁极间的相互作用规律，可标出小磁针的N极或S极；根据磁体外部磁感线从N极出发回到S极的规律可标出磁感线的方向。
知3－练
解：如图6所示。
知3－练
方法点拨：运用右手螺旋定则判断通电螺线管极性的“三步法”：先标—标出螺线管中的电流方向；
后指—用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向；
再确定—根据拇指的指向确定通电螺线管的N、S 极。
知3－练
3. [中考·天津] 如图所示，通电螺线管的a端相当于条形磁铁的_____极；若螺线管中的电流增大，它的磁性会______。
N(北)
增强
知3－练
小聪将通电螺线管放入地球仪来模拟地磁场，请在图7右侧简图中，用箭头在A点标出该处磁感线方向，并在括号内用“+”或“-”标出电源下端的极性。
解题秘方：地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。
例 4
知3－练
解析：通电螺线管上方为地理北极，则上方为地磁S极，下方为地磁N极，通电螺线管外部磁感线从N极出来，回到S极，则A点的磁感线方向为向上；根据右手螺旋定则可得，螺线管的电流从上方流入，下方流出，则电源下端为负极。
知3－练
解：如图8所示。
知3－练
方法点拨：运用右手螺旋定则判断电源正负极的“三步法”：
先指—用右手握住螺线管，让拇指指向螺线管的N极；
后标—根据四指指向标出螺线管中电流方向；
再确定—根据电流方向确定电源正负极。
知3－练
4. 磁流体是一种新型功能材料，其周围如果存在磁场，就会“模拟”出磁感线的形状。如图所示，水杯中放有磁流体，左侧为通电螺线管A，右侧为永磁体B，闭合开关S 后的情境如图所示(图中画出了一条磁感线)。
知3－练
已知A 左端为N极，请在括号内标出电源左端的极性(“+”或“－”)、B右端的磁极(“N”或“S”)，并标出图中磁感线的方向。
解：如图所示。
知3－练
请画出图9中螺线管的绕法。
解题秘方：绕好后可由右手螺旋定则判断其磁极是否符合要求。
例 5
知3－练
解析：由磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管右端为S 极，用右手握住螺线管，让拇指指向左，再根据四指指向和电源正负极画出螺线管上导线的绕法。
知3－练
解：如图10所示。
知3－练
5. 图中左侧是条形磁铁，右侧是通电螺线管，中间实线是磁感线，请根据静止的小磁针指向，给磁感线画上方向，并在通电螺线管上画出绕线。
解：如图所示。
电流的磁场
电流的
磁场
右手螺旋定则
奥斯特实验
通电螺线管
通电直导线
构成
特点

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