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17.2　电流的磁场
素养目标
1．了解电流周围存在磁场。
2．了解通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场的相似性。
3．知道右手螺旋定则，会利用右手螺旋定则判断通电螺线管两端的极性。
4．知道电磁继电器的基本构造和作用。
1．在使用右手螺旋定则的过程中，可以根据通电螺线管两端的极性判断绕线中电流的方向或电路中电源的正负极。
2．对比条形磁体与通电螺线管的外部磁场分布情况，找出通电螺线管磁性最强和最弱的部位。
1．通过观察直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验，进一步培养学生的空间想象力。
2．通过探究通电螺线管磁场分布情况，提高学生比较、分析、归纳得出结论的能力。
通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥妙，培养学生的学习热情，初步领会探索物理规律的方法和技巧，培养学生的科学本质观。
教学重点：探究通电螺线管的磁场特点。
教学难点：右手螺旋定则及其运用。
一根硬直导线、干电池2～4节、小磁针、铁屑、螺线管、开关、导线若干。
教学过程
一、情景引入
当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？
(观察到小磁针发生偏转。因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。)
进一步提问引入新课。
小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？这就是我们本节课要探索的内容。
二、新课教学
探究点一：奥斯特实验
演示：奥斯特实验说明电流周围存在着磁场。
演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。将小磁针平行地放在直导线的下方，请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。(如图甲、乙所示)
提问：观察到什么现象？
(观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置。)
进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？
师生讨论：通电导体周围的小磁针发生偏转，说明通电导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导体和磁体一样，周围也存在着磁场。
教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。
总结：奥斯特实验表明通电导线和磁体一样，周围存在着磁场。
提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？
重做上面的实验，请同学们观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。(如图丙所示)
提问：同学们观察到什么现象？这说明了什么？
(观察到当电流的方向变化时，小磁针N极偏转方向也发生变化，说明电流的磁场方向也发生变化。)
小结：电流的磁场方向跟电流的方向有关。当电流的方向变化时，电流的磁场方向也发生变化。
提问：奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的，但在当时这一重大发现却轰动了科学界，这是为什么呢？
学生看书讨论后回答：因为它揭示了电现象和磁现象并不是各自孤立的，而是紧密联系的，从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，这一发现，有力推动了电磁学的研究和发展。
探究点二：通电螺线管的磁场
奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场，其中有一种在后来的生产实际中用途最大，那就是将导线弯成螺线管再通电。那么，通电螺线管的磁场是什么样的呢？请同学们观察下面的实验。
演示实验：按课本图17－16那样在有机玻璃板上均匀地撒些铁屑，给螺线管通电，轻敲有机玻璃板，请同学们观察铁屑的分布情况，并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。
提问：同学们观察到什么现象？
学生回答后，教师总结：通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似(如图)。
提问：怎样判断通电螺线管两端的极性呢？它的极性与电流的方向有没有关系呢？
演示实验：将小磁针放在螺线管的两端，通电后，请同学们观察小磁针的N极指向，从而引导学生判别出通电螺线管的N、S极。
再改变电流的方向，观察小磁针的N极指向有没有变化，从而说明通电螺线管的极性与电流的方向是否有关。
引导学生讨论后，教师板书：通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的极性也发生改变。
教师引导：给螺线管通电，它的周围就会产生磁场。如果要使通电螺线管的磁性增强，应该怎么办呢？
学生回答：1.增大电流的强度；2.增加线圈的匝数等。
教师对学生的回答做出评价，并提出学生没有提出的答案，即将铁芯插入螺线管也能增强通电螺线管的磁性。
演示实验：先将小磁针放在螺线管的两端，通电后观察小磁针偏转的程度；再将铁芯插入螺线管，通电后观察小磁针偏转的程度。
我们会发现当插入铁芯后通电螺线管周围的磁性大大增强。为什么插入铁芯后，通电螺线管的磁性会增强呢？原来铁芯插入通电螺线管后，铁芯被磁化，也产生磁场。于是，通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有铁芯磁体产生的磁场，因而磁性大大增强了。
补充：在通电螺线管内插入一个铁芯，就构成了一个电磁铁。
提问：采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？同学们看书、讨论，弄清右手螺旋定则的作用和判定方法。
板书：右手螺旋定则
1．作用：可以判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系。
2．判定方法：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
教师演示具体的判定方法。(如图)
练习：如下图所示的几个通电螺线管，用右手螺旋定则判定它们的两极。
可以引导学生分别按图将导线在铅笔上绕成螺线管，先弄清螺线管中电流的指向，再用右手螺旋定则判定出两端的极性。
通过以上练习，强调：螺线管的绕制方向不同，螺线管中电流的方向也不同。
引导学生阅读课本P146的“信息窗”，知道电磁继电器的工作原理。
第二节　电流的磁场
1．奥斯特实验。
(1)通电导体周围存在磁场。
(2)通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关。
2．通电螺线管的磁场。
(1)通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。
(2)右手螺旋定则。
(3)电磁铁、电磁继电器。
本节课我先引入磁体之间相互作用是因为有力的作用，从而使学生能更好地认识奥斯特实验。之后我通过对奥斯特实验的讲述，让学生自己动手进行奥斯特实验，从而揭示电现象和磁现象并不是各自孤立的，而是紧密联系的。对于通电螺线管具有磁性的原理及其磁性的特点，我通过实验将抽象实物形象化，学生能很好地理解，并在此基础上能提出不同的疑问和见解，进而将右手螺旋定则和电磁铁知识融入其中。不足之处是由于受到办学条件的限制，实验的器材比较缺乏，学生实验能力比较薄弱。
要求学生完成对应练习部分，并提醒学生预习下一节的内容。

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