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第二节 电流的磁场
第十六章 电磁转换
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
通电直导线周围的磁场
通电螺线管周围的磁场
安培定则
电磁铁
电磁继电器
知识点
通电直导线周围的磁场
知1－讲
感悟新知
1
1. 探究通电直导线周围的磁场
实验体验：如图1 所示，将一根直导线架在静止的小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行．
知1－讲
感悟新知
(1)闭合开关接通电路，小磁针会发生偏转；
(2)改变直导线中的电流方向时，小磁针的偏转方向发生改变．
实验结论：通电导线周围存在磁场，其方向与电流方向有关.
知1－讲
感悟新知
深度理解
小磁针静止时的N极表示该点的磁场方向；由通电时小磁针向垂直于导线方向偏转，可以说明这时小磁针所在位置的磁场方向垂直于导线方向．
深度思考(1)根据通电时小磁针的偏转情况，能否说明通电直导线周围的磁场方向垂直于导线？
知1－讲
感悟新知
假如导线沿东西方向，通电时直导线下方的磁场有两种可能：一是磁场方向和地磁场方向恰好相同，小磁针不会发生偏转；二是磁场方向和地磁场方向相反，小磁针会偏转180°，即沿东西方向可能发现不了通电直导线周围有磁场．
(2)实验时，通电直导线能否由南北方向(平行架在静止小磁针的上方)改为东西方向？为什么？
知1－讲
感悟新知
2. 电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应；电流的磁效应是奥斯特在1820 年首先发现的．
3. 通电直导线周围的磁场分布在垂直于通电直导线的平面内，磁感线是以电流为中心的同心圆，如图2 所示.
感悟新知
知1－练
[常德校考] 如图3 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．
例 1
感悟新知
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即可回答问题．
感悟新知
知1－练
(1)开关断开时，所有的小磁针N 极的指向为________；
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；
北
感悟新知
知1－练
(2)开关闭合时，发现所有的小磁针都发生了________；
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；
偏转
感悟新知
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；
解析：将电源的正负极对调，与(2)中的现象相比，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；
偏转方向
感悟新知
知1－练
(4)从上述现象中，可以初步得出结论：
①直导线不通电流时， ________(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
感悟新知
知1－练
解析：从上述实验现象可知：①直导线不通电流时，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有关．
感悟新知
知1－练
1.[南京模拟] 某同学用如图4 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．
感悟新知
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
知识点
通电螺线管周围的磁场
知2－讲
感悟新知
2
1. 螺线管的构成 把导线绕在圆筒上就做成了螺线管，也叫线圈.
2. 探究通电螺线管的外部磁场
知2－讲
感悟新知
实验体验：(1)在通电螺线管内外撒些小铁屑，轻轻敲动后铁屑排列如图5 所示．
(2)在通电螺线管内外放置一些小磁针，小磁针静止时排列如图5 所示.
(3)改变通电螺线管的
电流方向时，图中小
磁针N 极和S极恰好对调.
知2－讲
感悟新知
论证思考(1)根据什么事实，可以判断通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似
图5中通电螺线管外部的铁屑排列情况、图中通电螺线管周围小磁针排列情况都和条形磁体周围的铁屑、小磁针排列相似．
知2－讲
感悟新知
(2)根据什么实验事实，可以判断通电螺线管外部的磁场方向随电流方向的改变而改变
图中对调通电螺线管中的电流方向时，小磁针的南北极的指向对调．
知2－讲
感悟新知
(3)根据什么实验事实，可以判断通电螺线管内部存在磁场
图中通电螺线管内部的铁屑、图中通电螺线管内部的小磁针，都是有规律排列的.
知2－讲
感悟新知
3. 通电螺线管磁场的特征
(1)通电螺线管外部的磁场和条形磁体周围的磁场相似；
(2)通电螺线管内部存在磁场；
(3)磁感线如图6 所示是一条条闭合的曲线．
感悟新知
知2－练
[合肥瑶海区二模] 小明利用小磁针和铁屑探究通电螺线管周围的磁场，通电后轻敲玻璃板，小磁针和铁
屑静止时分布情况如图7 所示，
例2
感悟新知
知2－练
则下列磁感线描述正确的是( )
感悟新知
知2－练
解题秘方：根据磁极间的相互作用规律判定通电螺线管的极性；磁体周围的磁感线是从N 极出来，回到S 极的，而其内部的磁感线方向是从S 极到N 极，且磁感线是闭合的曲线.
感悟新知
知2－练
解析：由图可知，小磁针的N 极指向左侧，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端为S 极，右端为N极；根据磁体周围的磁感线是从N 极出来，回到S 极的，且其内部的磁感线方向正好相反可知，只有选项C 是正确的．
答案：C
感悟新知
知2－练
2.[中考·成都] 如图8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.
感悟新知
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磁极和电流方向的关系
B
知识点
安培定则
知3－讲
感悟新知
3
1. 内容 用右手握住螺线管，让弯曲四指的方向与螺线管的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极.
知3－讲
感悟新知
2. 两种握法 如图9 所示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
感悟新知
技巧点拨
已知电流方向时，先让四指方向和电流方向一致握住螺线管，大拇指所指的那端就是N 极．
已知螺线管的磁极时，先让大拇指指向N极握住螺线管，弯曲四指所指的方向就是螺线管中电流环绕的方向．
感悟新知
知3－练
[济南长清区期末] 如图10 所示的通电螺线管，四个小磁针静止后，N 极指向正确的是( )
A. ①②③
B. ②③④
C. ①③④
D. ①②④
例 3
感悟新知
知3－练
解题秘方：判断磁极的思路：首先根据电源的正负极标注通电螺线管线圈的电流方向，然后用右手握住螺线管且满足电流方向和四指指向一致，这时大拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极．
感悟新知
知3－练
解析：由图可知，电流从螺线管的右端流入，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N 极、左端为S 极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针①的右端为N 极、小磁针②的左端为N 极、小磁针③的左端为S 极、小磁针④的左端为N 极，故①②④正确．
答案：D
感悟新知
知3－练
3.[青岛崂山区开学] 闭合开关，小磁针静止时的指向如图11 所示，请你在图中标注出通电螺线管的N、S 极，小磁针的N、S 极．
解：如图所示．
感悟新知
知3－练
[济南长清区期末] 如图12 所示，根据通电螺线管下方小磁针静止时的指向，可判断通电螺线管的b 端
为______(填“N”或“S”)极，电源
的d端为 ______ (填“正”或
“负”)极.
例4
N
正
感悟新知
知3－练
解题秘方：判断电流的思路：运用右手握住螺线管且满足大拇指所指那端就是通电螺线管的N 极，这时弯曲四指的指向就是线圈中电流的环绕方向．
感悟新知
知3－练
解析：由图可知，小磁针静止时N 极指向左端，根据磁极间的相互作用规律可知，螺线管的a 端为S 极，b 端为N 极．用右手握住螺线管，让大拇指指向N 极一端(螺线管的b 端)，则四指弯曲的方向就是电流方向，电流方向为“前下后上”，则可知电源的d 端为正极．
感悟新知
知3－练
4.[济南槐荫区期末] 根据图13 中磁感线方向可以判断通电螺线管的右端为______( 填“N” 或“S”) 极，电源的b 端为_____(填“正”或“负”)极．
S
正
感悟新知
知3－练
[泉州校考二模] 闭合开关，螺线管右侧的小磁针立即转动，最后静止时N 极指向螺线管，如图14 所示，请画出螺线管上的导线环绕方式，并标出螺线管的N 极和S 极．
例 5
感悟新知
知3－练
解题秘方：根据磁极运用安培定则判断电流环绕方向，结合电源正负极画出导线的环绕情况．
解析：由题知，闭合开关后，小磁针静止时其N 极指向螺线管；根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，可以判断通电螺线管的左端是N 极．根据安培定则，结合电流从右端流入螺线管，左端流出螺线管可得出导线环绕情况如图所示．
感悟新知
知3－练
解：如图15 所示.
感悟新知
知3－练
5.[西安校级二模] 如图16 所示，是一个可自由转动
的小磁针放在通电螺线管的一端最终静止时的状态，“N”是小磁针的极性．请在图中画出绕线(三匝即可)，使它和电源形成闭合电路，并标出电源“+、－”极．
解：如图所示．
知识点
电磁铁
知4－讲
感悟新知
4
1. 定义 在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈，通电后就是最简单的电磁铁.
2. 构造 电磁铁由线圈和铁芯两部分组成.
知4－讲
感悟新知
深度思考 通电螺线管中插入铁芯后，磁性为什么变强？
深度理解
当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被磁化成磁体，且磁场方向与通电螺线管周围存在的磁场方向相同，所以增大了磁性.
知4－讲
感悟新知
3. 电磁铁的线圈匝数越多，电流越大，磁性就越强．
(1)磁性的有无可由通电、断电来控制；
(2)磁性的强弱可由电流的大小或线圈匝数的多少来控制；
(3)磁极的极性可由电流的方向来控制．
感悟新知
知4－练
[长沙校考] 某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁
铁磁性强弱的因素．他们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
17所示．
例6
感悟新知
知4－练
解题秘方：电磁铁磁性强弱不能直接看出，而是通过转换法，根据吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性强弱．电磁铁的线圈匝数越多，电流越大，磁性就越强．



感悟新知
知4－练
(1)如图甲，闭合开关，电磁铁A 的钉尖是 ______(填“N”或“S”)极；将滑动变阻器的滑片P 向右移动，能吸引 ______ (填“更多”“不变”或“更少”)的大头针．
S
更少
感悟新知
知4－练
解析：由安培定则可知，电磁铁A 的上端是N 极，下端钉尖是S 极；将滑动变阻器的滑片P 向右移动，接入电路的电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，能吸引的大头针变少．
感悟新知
知4－练
(2)如图乙，把电磁铁A 和B 串联，闭合开关，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______________________
______________________ ．
电流一定时，线圈的匝数
越多，电磁铁的磁性越强
感悟新知
知4－练
解析：图中电流大小相同，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一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强．
感悟新知
知4－练
(3)电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：__________ .
解析：电磁铁的应用十分广泛，有电铃、电磁继电器等.
电铃
感悟新知
知4－练
6.[浏阳期末] 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，连接成如图18 所示的电路.
感悟新知
知4－练
实验中通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数______；图中的______磁性强，说明电流一定时， 线圈_________ ，电磁铁磁性越强．根据安培定则，电磁铁乙通电后上端为______极．
增加
甲
匝数越多
S
知识点
电磁继电器
知5－讲
感悟新知
5
电磁继电器的工作原理
闭合开关S 时，电磁铁A 中有电流通过而具有磁性，从而吸住衔铁B，导致触点D 和E 接触，闭合电动机所在的电路，电动机工作．
知5－讲
感悟新知
断开开关S 时，电磁铁A 中无电流通过而没有磁性，弹簧C 把衔铁B 拉离电磁铁，导致触点D 和E 分离，断开电动机所在的电路，电动机不工作．
知5－讲
感悟新知
深度理解
衔铁要用软铁制成，而不能用钢，这是因为钢被电磁铁磁化后，磁性能长久保持.
感悟新知
知5－练
[中考·十堰] 某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆
被淹，小明看到新闻后，设计了如图20 所示的车库积水自动报警器，如图是该报警器原理图，
例 7
感悟新知
知5－练
金属块A 和B 分别固定在车库地面附近适当高度处，若车库积水水面到达_____(填“A”或“B”)处时，_____ (填“绿”或“红”)灯发光报警，此时电磁铁的上端是_____ (填“N”或“S”)极.
B
红
N
感悟新知
知5－练
解题秘方：图中所示的自动报警器工作原理：当水位到达B 时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，吸引衔铁向下，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮．
感悟新知
知5－练
解析：当水位没有到达B 时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；当水位到达B 时电路接通，电磁铁有磁性，衔铁就会在磁力吸引的作用下将红灯所在电路接通，红灯亮．因此，红灯亮就表示水位过高报警．工作时，电流从电磁铁的下面导线流入，从上面导线流出，利用安培定则可以判断电磁铁的下端为S 极，上端为N 极．
感悟新知
知5－练
7.[中考·成都] 为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图21 是启动或停止空调压缩机的电路示意图．
感悟新知
知5－练
电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的______( 填“ 用电器”“电源”或“开关”). 夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性______，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷．
开关
减弱
电流的磁场
电生磁
奥斯特实验
组成
通电螺线管
通电直导线
铁芯
电磁铁
安培定则
电磁继电器
应用

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