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第二节 电流的磁场
第十七章 从指南针到磁浮列车
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
奥斯特实验
通电螺线管的磁场
电磁铁
电磁继电器
知识点
奥斯特实验
知1－讲
1
1. 实验探究：电生磁。
实验目的
实验过程 将小磁针放置在直导线下方，闭合开关，接通电路，观察小磁针的偏转情况。然后断开开关，再次观察小磁针的偏转情况
知1－讲
实验现象 闭合开关后，小磁针发生转动
断开开关，小磁针恢复到原来的指向，不再发生偏转
实验结论 电流周围有磁场
知1－讲
方法点拨:
用转换法判断通电导线周围是否有磁场:
2. 影响通电导线周围的磁场方向的因素
实验操作 将小磁针放置在直导线下方，闭合开关观察小磁针的偏转方向，断开开关，改变电路中电流方向， 再次闭合开关观察小磁针的偏转方向
知1－讲
实验现象 电流从左端流入直导线，小磁针顺时针转动
电流从右端流入直导线，小磁针逆时针转动
实验结论 通电导线周围的磁场方向与电流方向有关
知1－讲
知1－讲
(1)通电导体周围存在磁场。通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关。
(2)“电生磁”，即电流能产生磁场，这种现象叫电流的磁效应。
(3)通电导体周围存在磁场是由丹麦物理学家奥斯特最早发现的，所以此实验称为奥斯特实验。
知1－讲
方法点拨
用比较法研究电现象和磁现象之间的联系：
电现象 磁现象
带电体能吸引轻小物体 磁体能引铁、钴、镍等物质
电荷有正电荷和负电荷 磁极有北(N) 极和南(S) 极
同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引 同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引
电荷不接触也能互相作用(电场) 磁极不接触也能互相作用(磁场)
摩擦可以使物体带电 用磁体摩擦可以使磁性材料磁化
知1－练
如图1 所示是奥斯特实验的示意图，
例 1
知1－练
以下关于奥斯特实验的分析正确的是( )
A. 小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场
B. 移去小磁针后，通电导线周围磁场消失
C. 断开开关，直导线周围磁场不会立即消失
D. 通电导线周围的磁场方向由小磁针的指向决定
知1－练
解析：通电导线周围有磁场，使小磁针偏转，故A 正确；通电导线周围磁场的有无与小磁针无关，故B 错误；断开开关，导线中无电流通过，直导线周围磁场会立即消失，故C 错误；通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，故D 错误。
答案：A
易错提醒
小磁针只能反映通电导线周围的磁场情况，它不能决定通电导线周围的磁场是否存在和磁场的方向。
知1－练
拓展延伸
进一步研究发现：直线电流产生的磁场中，磁感线是以导线为圆心排列的一系列的同心圆。
知1－练
知识点
通电螺线管的磁场
知2－讲
2
1. 将导线绕在圆筒上做成螺线管(也叫线圈)。
实物图 示意图
知2－讲
方法点拨
螺线管的绕线方法：
知2－讲
2. 探究通电螺线管周围是否有磁场
实验操作 把螺线管接入电路，在螺线管的周围放上许多小磁针，通过开关控制电流的通断。通电后观察小磁针的偏转情况，观察小磁针北极的指向情况 实验现象
实验结论 通电螺线管周围存在磁场
知2－讲
方法点拨
对比条形磁体和通电螺线管：
比较项目 条形磁体 通电螺线管
磁性有无 不方便控制 可通过电流的通断控制
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－讲
3.探究通电螺线管周围磁场分布情况
实验操作 在螺线管周围透明的硬纸板上均匀地撒满铁屑(或放上小磁针)。通电后轻敲纸板，观察细铁屑的排列情况(或小磁针的偏转情况)
实验现象
实验结论 通电螺线管周围的磁场与条形磁体周围的磁场相似，它的两端相当于条形磁体的两个磁极
知2－讲
释疑解难
通电螺线管的磁场比通电直导线(电流相等)的磁场强的原因：各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。
知2－讲
4.探究通电螺线管的极性与螺线管的电流方向之间的关系
实验操作 在螺线管周围透明的硬纸板上放上小磁针。通电后观察小磁针北极的指向，改变螺线管的电流方向，再次观察螺线管周围小磁针的指向
实验现象
实验结论 通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向
有关
知2－讲
方法点拨
记忆通电螺线管极性与电流方向的关系的其他方法 蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行，说：“N极就在我的左边。” 猴子用右手把一个大螺线管夹在腋下，说：“如果电流沿着我右臂所指的方向，N 极就在我的前方。”
知2－讲
5.右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
四指(弯曲)：电流方向
拇指(伸直)：磁场方向(N极)
知2－讲
方法点拨
使用右手螺旋定则的方法和顺序：
1.查清螺线管的绕线方向；
2.标出电流在螺线管中的方向；
3.用右手螺旋定则确定螺线管的磁极方向。
知2－练
[中考·武威]小明将自制的电磁小船放在水中判断方向，如图4所示，开关S闭合前，小船船头(右端)指向东边。闭合开关S，电磁小船的船头(右端)为电磁铁的______(填“N”或“S”)极；
船头在地磁场的作用下，
将______(填“顺时针”
或“逆时针”)偏转。
例2
S
顺时针
知2－练
解析：根据右手螺旋定则可判断电磁小船的船头(右端)为电磁铁的S极；船头在地磁场的作用下，最终会指向南方，则船头将顺时针偏转。
知识点
电磁铁
知3－讲
3
1. 电磁铁：带有铁芯的通电螺线管。
电磁铁实物图 电磁铁的模型
知3－讲
知识链接
电磁铁的出现：
电流的磁效应
↓
通电直导线周围有磁场(磁性弱)
↓
通电螺线管类似条形磁体(磁性强)
↓
电磁铁(磁性可以更强)
知3－讲
2. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
(1)猜想假设
知3－讲
(2)进行实验
实验目的 探究电磁铁磁性强弱和电流大小的关系 探究电磁铁磁性强弱和匝数多少的关系
实验设计
实验过程
实验结论 匝数相同时，电流越大，磁性越强 电流相同时，匝数越多，磁性越强
知3－讲
(3)电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，通过电磁铁的电流越大, 线圈的匝数越多, 磁性越强。
知3－讲
知3－讲
方法点拨
实验探究中通过电磁铁吸引大头针数目的多少，来比较电磁铁磁性的强弱，这种方法为转换法。
影响电磁铁磁性强弱的因素有多个，在探究电磁铁磁性强弱与其中一个因素的关系时，运用了控制变量法。
知3－讲
释疑解难
当通电螺线管插入铁芯后，由于铁芯被磁化，产生了与原通电螺线管磁场方向一致的磁场，因而它的磁性比原来强得多。电磁铁就是利用电流的磁效应工作的。
3. 电磁铁的优点
(1)电磁铁磁性有无，可用通断电来控制；
(2)电磁铁磁性强弱，可用改变电流大小和线圈匝数来控制；
(3)电磁铁的极性变换，可用改变电流方向来实现。
知3－讲
知3－讲
思路点拨
知3－练
实验小组用自制电磁铁探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A 和B，B 铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图6 所示。
例 3
知3－练
(1)如图甲，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引________
(填“更多”“更少”或“一样多”)的大头针。
更少
知3－练
解析：将滑动变阻器的滑片P 向右移动，电路中电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，能吸引更少的大头针。
知3－练
(2)如图乙，把电磁铁A 和B 串联的目的是_________________；闭合开关S，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B 总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是_________
______________________________________。
控制电流大小相同
电流相同
时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁
性越强
知3－练
解析：图中电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。所以可以得出的结论是电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
知识点
电磁继电器
知4－讲
4
1. 电磁继电器：利用电磁铁来控制高压工作电路的一种开关。
知4－讲
2. 结构
静触点分居两侧(一上一下) 静触点分居一侧
知4－讲
3. 电磁继电器的用途
(1)可以进行自动控制；
(2)可以实现远距离控制。
知4－讲
归纳总结
电磁继电器：
实质 利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
电路组成 低压控制电路和高压工作电路
结构 电磁铁、衔铁、弹簧、触点
作用 利用低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流电路的通断
知4－练
如图7是一种温度自动报警器的原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。
例4
知4－练
下列说法正确的是( )
A.当温度达到40 ℃时，红灯亮同时电铃响
B.当温度达到60 ℃时，绿灯亮同时电铃响
C.当温度达到80 ℃时，红灯亮同时电铃响
D.当温度达到60 ℃时，红、绿灯均亮同时电铃响
知4－练
解析：如图7所示，当温度达到80 ℃时，水银柱到达金属丝的下端，左边的控制电路闭合，控制电路中有电流，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，从而带动动触点向下运动，使红灯、电铃所在的电路接通，此时红灯亮、电铃响，发出报警信号，故A错误，C正确；
知4－练
当温度达到60 ℃时，水银柱未到达金属丝的下端，左边的控制电路断开，控制电路中无电流，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧作用下被拉起，从而带动动触点向上运动，使绿灯所在的电路接通，此时绿灯亮，红灯不亮、电铃不响，故B、D错误。
答案：C
电流的磁场
奥斯特实验
电生磁
通电螺线管
通电直导线
右手螺旋定则
构成
特点

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