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第十八章 磁及其相互作用
探究：通电螺线管外部磁场的方向
第二节
带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？
电荷间的相互作用：同种电荷相斥，
异种电荷相吸。
磁极间的相互作用：同名磁极相斥，
异名磁极相吸。
复习与回顾
科学家们基于这种想法，一次又一次地寻找电与磁的联系。1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场。这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。
奥斯特在演示
电与磁的联系
观察与思考
学习目标
知道通电螺线管外部磁场分布特点。（重、难点）
02
知道通电导体的周围存在磁场。（重点）
01
会应用右手螺旋定则判断通电螺线管的极性。（重点）
03
了解电磁铁在生活中的应用。
04
磁针发生偏转。说明通电导线周围有磁场。
如图乙，若断开电路，小磁针还会转动吗？为什么？
演示1
不会。断电后导线周围没有磁场。
如图甲，将一枚磁针放置在直导线下，使导线和电池触接，连通电路，你观察到了什么现象？该现象说明了什么？
一、从奥斯特实验说起
实验演示
磁针偏转，但方向改变。产生了方向不同的磁场，说明电流的磁场的方向跟电流方向有关。
如图丙，改变电流的方向，你观察到了什么现象？该现象又说明了什么？
演示2
一、从奥斯特实验说起
实验演示
1.通电导体的周围存在磁场，且磁场的方向跟电流方向有关。
2.通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。
通电直导线周围的磁场
I
一、从奥斯特实验说起
小结
将导线绕在圆筒上，可做成螺线管（也叫线圈），如图。通过奥斯特实验，我们知道了通电导体周围存在磁场，因此通电线圈周围也应该存在磁场，那么通电螺线管外部的磁场是怎样分布的呢？其方向又是怎样的呢？
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
观察与思考
螺线管
实验目的
1.探究通电螺线管外部磁场分布的特点。
2.探究通电螺线管外部磁场的方向。
实验器材
螺线管、电源、开关、导线、滑动变阻器、有机玻璃板、铁屑和小磁针。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验设计
为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，我们参考前面观察磁体周围的铁屑分布的实验，在玻璃板上撒铁屑的来推断通电螺线管周围的磁场分布的特点，然后利用小磁针在磁场中的指向来推断通电螺线管周围的磁场方向。设计的实验电路如图。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验步骤
1.在一块玻璃板上安装导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
2.按照设计的电路图，将螺线管等器材连接起来，然后闭合开关，给螺线管通电，并轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况，用拍照等方式记录实验信息，如图。
与条形磁体的相似
实验步骤
3.如图，换一个有更多匝数的螺线管，将小磁针放置在螺线管附近，未通电时观察小磁针N极指向。闭合开关，观察并记录小磁针N极指向的变化。改变电流方向，再观察并记录小磁针N极指向的变化。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验视频
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验结论
交流反思
1.通电螺线管内部的磁场方向又是怎样的呢？你能设计实验验证自己的猜想吗？
2.除了实验中的方法外，还有没有其他判断通电螺线管磁极的方法呢？
通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；
通电螺线管的磁极与电流的方向有关。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
人们常用右手螺旋定则（安培定则）来判断通电螺线管的磁极。如图，用右手握螺线管，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螺线管的N极。
右手螺旋定则
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
线圈
铁芯
如图，在通电螺线管中插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。
电磁铁具有通电时有磁性，断电时失去磁性的特点。生活中的电磁继电器、电磁起重机、电磁选矿机、磁浮列车、电动机、发电机中都用到了电磁铁。
三、电磁铁在生活中的应用
电磁铁
三、电磁铁在生活中的应用
电磁铁的应用
电磁起重机
电磁继电器
恒温箱
扬声器
磁悬浮列车
电铃
问题：电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
猜想：磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和是否带铁芯有关。
应用了电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
实验器材：两个电磁铁（一个150匝，一个100匝）、电源、开关、导线、大头针、沙皮纸、 滑动变阻器、电流表或小灯泡。
实验方法：控制变量法、转换法
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
实验1：探究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系
结论1：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。
越多
越强
S
a
b
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
结论2：通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性_____。
越强
大
S
a
S
b
实验2：探究电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
奥斯特实验
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。
与条形磁体的磁场相似
右手螺旋定则
通电螺线管的磁场
电流的磁场
电磁铁的应用
影响电磁铁强弱的因素
电流大小
线圈匝数多少
课堂小结
1.判断下面螺线管中的N极和S极：
2.判断螺线管中的电流方向：
N
S
S
N
N
S
课堂练习

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