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第七章 磁与电
第2节 电流的磁场
磁场能使小磁针转动，那什么样物体的周围才会有磁场呢？
情境导入
1. 发现者 丹麦物理学家奥斯特。
2. 内容 奥斯特实验说明：①通电导体周围存
在磁场。②通电导体周围的磁场方向与电流
方向有关。
3. 意义 奥斯特的发现，揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门。
知识点
奥斯特的发现
1
感悟新知
4. 电流的磁效应 任何导体中有电流通过时，其周围空间均会产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。
5. 奥斯特实验的基本要求 为了让实验现象明显，能完成实验探究，实际操作中，要注意两点：①实验前先让在水平面内能自由转动的小磁针静止；②导线与小磁针平行，且导线与小磁针间距离较小。
6. 通电直导线周围磁感线分布 磁感线是以导线为圆心排列的系列的同心圆。
实验操作解读
1. 地球周围存在地磁场，由于受到地磁场的作用，小磁针最终有固定的指向，若小磁针没有静止前就进行实验，将影响实验现象的观察。
2. 通电导线周围的磁场强弱与距离有关，若导线与小磁针距离太远，现象就会不明显。
如图1 所示是奥斯特实验的示意图，分别做甲和
乙实验，说明_____________________；分别做甲和丙实验，说明__________________________________
_____。
例1
通电导体周围存在磁场
通电导体周围的磁场方向与电流方向
有关
解题秘方：分别对比甲与乙和甲与丙实验现象的不同来归纳结论。
解析：甲实验中，导线中有电流，小磁针偏转；乙实验中，导线中无电流，小磁针不偏转；可见，是通电导体周围的磁场使小磁针受力而偏转的，这里用到的物理方法是转换法。
甲、丙两实验中，导线中电流方向不同，小磁针偏转方向不同，说明通电导体中电流方向不同，导体周围的磁场方向就不同。
特别提醒
做奥斯特实验应注意：
1. 实验时要让导线和小磁针均处于南北方向，因为通电前小磁针在地磁场作用下处于南北方向，这样便于比较通电前后小磁针的偏转情况。
2. 给导线通电时间要短，因为为了使实验现象更明显，实验中采用了短路的形式获得瞬间的强电流。
3. 对比甲和丙归纳结论时，注意找出这两步实验操作中的不同之处，即只改变了什么因素从而导致现象发生改变。
1. 螺线管的构成 把导线绕在圆筒上，日常生活中，通常把螺线管称为线圈。
2. 通电螺线管的磁场的特点
(1)与条形磁体的磁场分布相类似；
知识点
通电螺线管的磁场
2
特别提醒
条形磁体的磁场与通电螺线管的磁场对比：
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
(2)磁性有无可以控制：由电流的有无(或说电路的通断)来控制；
(3) 磁性强弱可以改变：由电流的大小和线圈的匝数来决定；
(4)磁极可变：磁极与电流的方向和绕线的方向有关。
3. 探究通电螺线管的磁场
(1) 在通电螺线管周围放一些小磁针，通过这些小磁针的指向来展现通电螺线管周围的磁场分布情况。通过实验发现，它周围的磁场分布与条形磁体相类似。
(2) 若将小磁针放在通电螺线管的内部，也可以很方便地观察其内部的磁场分布情况。通电螺线管内部的磁场方向为由南极指向北极。
4. 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。
5. 安培定则
(1) 内容：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是螺线管的N 极。
(2) 作用：判定通电螺线管的极性与线圈绕向和电流方向之间的关系。
(3)安培定则三个方面的应用
①依据绕线确定的螺线管中电流的方向，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。
活学巧用
对于画在纸面上的螺线管，手握不方便，可作如下改进：
1. 伸开右手掌，掌心对着螺线管；
2. 让四指弯向线圈中电流的方向；
3. 则大拇指所指向的一端为通电螺线管的N 极。
[中考·连云港] 如图2 所示，请标出通电螺线管的N、S 极，并用箭头画出图中磁感线的方向。
例2
解：如图3 所示。
解题秘方：解决这种类型问题的关键是正确标出电流方向。
解析：标出电路中的电流方向，用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，发现大拇指指向螺线管右端，故通电螺线管的右端为N 极，左端为S 极；在磁体周围，磁体的磁感线总是从N 极出发，最后回到S 极，则右端N 极附近磁感线的方向向外，左端S 极附近磁感线的方向向内。
方法点拨
运用安培定则判断通电螺线管的极性的“三步法”：
先标——标出螺线管中电流方向；
后指——用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向；
再确定——根据大拇指的指向确定通电螺线管的N、S 极。
[中考·内江] 闭合开关后，小磁针静止在如图4所示的位置。请用箭头标出通电螺线管中a 处的电流方向和b 处的磁感线方向。
解：如图5所示。
例3
解题秘方：本题的实质是判断螺线管中电流方向，突破口是由磁极间相互作用规律正确判断通电螺线管的磁极。
解析：由磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的右端是S 极，根据安培定则可以判断螺线管中a 处的电流方向。在磁体周围，磁感线从N 极出发回到S 极，从而画出b 处的磁感线方向。
方法点拨
运用安培定则判断电源正负极的“三步法”：
先指——用右手握住螺线管，让大拇指指向螺线管的N 极；后标——根据四指弯曲方向标出螺线管中电流的方向；再确定——根据电流的方向确定电源正负极。
[中考·广安] 当闭合开关S 后，小磁针静止时的指向如图6 所示，请画出螺线管上导线的绕法。
例4
解：如图3 所示。
解题秘方：绕好后可由安培定则判断其磁极是否符合要求。
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，让拇指指向螺旋管左端，再根据四指弯曲方向和电源正负极画出螺线管上导线的绕法。
组成物质的每个原子都可看做是一个微型小磁针，内部微型小磁针指向紊乱的物体不显磁性，内部微型小磁针指向较为一致的物体具有磁性；物体磁化的过程，实际上是物体内微型小磁针按顺序“整队”的过程。
知识点
物体磁性从哪里来
3
知识链接
原子环形电流假说：物质由原子组成，原子由原子核和绕核旋转的电子构成。电子绕核旋转就形成了环形电流。因此每个原子都可看作是一个微型小磁针。
在原子内部，核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流，该环形电流产生的磁场使物质微粒(原子)的两侧相当于两个磁极。若图8 中箭头表示
的是电子绕原子核运动的方向，则环形
电流的左侧为_____(填“N”或“S”)极。
例5
S
解析：电子带负电，当电子以如图方式运动时，电流方向与电子定向运动方向相反，根据安培定则可知，环形电流的右侧为N 极，故左侧为S 极。
规律点拨
首先判断电流方向，电子定向移动的方向与电流方向相反；再利用安培定则判断磁极。
1. 【2023·常州模拟】奥斯特实验装置如图所示，下列操作及判断正确的是(　　)
A．将直导线与小磁针垂直放置，
通电后实验效果最好
B．移去小磁针，通电直导线周围的磁场消失
C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会偏转
D．改变通电直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向发生改变
课堂训练
为了避免地磁场对实验的影响，直导线与小磁针平行放置效果最好，故A错误；奥斯特实验说明通电直导线周围存在磁场，小磁针受到磁场的作用发生偏转，将小磁针移走，磁场仍然存在，不因小磁针的消失而消失，故B错误；将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针会发生偏转，故C错误；改变通电直导线中的电流方向，通电直导线周围的磁场方向改变，小磁针的偏转方向也会改变，故D正确。
【点拨】
【答案】D
2. 【2023·广东】如图所示，桌面上有一枚转动灵活的小磁针。静止时，小磁针______极指南；当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在______；断开电路，小磁针________
(填“会”或“不会”)回到
原来位置。
S
磁场
会
地磁北极在地理南极附近，根据异名磁极相互吸引的规律，静止时，小磁针的S极指南。在实验中，当导线触接电池通电时，小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线周围存在磁场。断开电路，电路中无电流，小磁针在地磁场的作用下回到原来的位置。
【点拨】
3. 【2023·德阳】如图所示，小磁针在通电螺线管的作用下处于静止状态。请在图中标出通电螺线管的S极并用箭头表示螺线管中电流的方向。
解：如图所示。
通电螺线管的磁场
电流的磁场
奥斯特的发现
磁性来源
安培定则
课堂小结

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