资源简介

(共38张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：20.2 电生磁
副标题：电流的磁效应 通电螺线管 安培定则
幻灯片 2：学习目标
通过奥斯特实验认识电流的磁效应，理解 “电生磁” 的本质。
掌握通电直导线和通电螺线管周围磁场的分布特点。
学会用安培定则（右手螺旋定则）判断通电螺线管的磁极方向。
了解电生磁现象在生活和科技中的应用，如电磁铁、电磁继电器等。
培养通过实验探究物理规律的能力，体会科学探究的严谨性。
幻灯片 3：奥斯特实验 —— 电生磁的发现
实验背景：1820 年，丹麦物理学家奥斯特在一次课堂实验中偶然发现，通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系。
实验装置：将一根直导线平行架在小磁针上方，导线两端连接电源和开关。
实验现象：
通电前：小磁针静止时指向南北方向。
通电后：小磁针发生偏转，说明导线周围产生了磁场。
断电后：小磁针恢复南北指向，磁场消失。
改变电流方向：小磁针偏转方向相反，表明磁场方向与电流方向有关。
实验结论：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关，这一现象称为电流的磁效应。
幻灯片 4：通电直导线的磁场
磁场分布特点：
以导线为中心的同心圆，离导线越近，磁场越强（磁感线越密）；离导线越远，磁场越弱（磁感线越疏）。
磁场方向随电流方向改变而改变。
磁感线画法：用带箭头的同心圆表示，箭头方向与磁场方向一致（可用右手判断：右手握住导线，拇指指向电流方向，四指弯曲方向为磁场环绕方向）。
应用：通电直导线的磁场在电磁起重机、高频加热设备等中有基础应用，但实际中更多利用通电螺线管的磁场。
幻灯片 5：通电螺线管的磁场
螺线管定义：把导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈），通电后会产生磁场。
磁场分布特点：
外部磁场：与条形磁体的磁场相似，两端磁性最强（磁极），中间磁性较弱。
内部磁场：磁感线从螺线管的 S 极指向 N 极，磁场均匀且较强。
磁极方向：与电流方向和线圈绕向有关，改变电流方向或绕向，磁极方向改变。
实验验证：在通电螺线管周围摆放小磁针，观察小磁针指向；撒上铁屑，可直观看到类似条形磁体的磁场分布。
幻灯片 6：安培定则（右手螺旋定则）
作用：判断通电螺线管的磁极方向与电流方向的关系。
操作方法：
右手握住通电螺线管，使四指弯曲方向与螺线管中电流的方向一致（四指指向电流从螺线管两端流入的方向）。
拇指所指的那端就是螺线管的 N 极，另一端为 S 极。
图示说明：结合通电螺线管示意图，标注电流方向、四指弯曲方向和拇指指向，演示如何用安培定则判断磁极。
应用示例：已知螺线管电流方向，用安培定则判断 N 极；或已知 N 极位置，判断电流方向和电源正负极。
幻灯片 7：影响通电螺线管磁性强弱的因素
实验探究：通过控制变量法探究磁性强弱与哪些因素有关（用螺线管吸引铁钉的数量判断磁性强弱）。
影响因素：
电流大小：其他条件相同时，电流越大，磁性越强（如增大电源电压或减小电路电阻）。
线圈匝数：其他条件相同时，匝数越多，磁性越强（相同长度内绕线越密，磁性越强）。
有无铁芯：插入铁芯（如软铁）后，磁性显著增强（铁芯被磁化，与螺线管磁场叠加）。
结论：通电螺线管的磁性强弱由电流大小、线圈匝数和有无铁芯共同决定，可通过调节这些因素控制磁性。
幻灯片 8：电磁铁及其应用
电磁铁构造：由通电螺线管和铁芯组成（铁芯用软铁制成，断电后磁性消失）。
优点：
磁性有无可由通断电控制（通电有磁性，断电无磁性）。
磁性强弱可由电流大小和线圈匝数控制。
磁极方向可由电流方向控制。
实际应用：
电磁起重机：通电时吸起钢铁，移动到目的地后断电，钢铁落下。
电磁继电器：用低电压、弱电流控制高电压、强电流电路（如自动化控制、远距离操作）。
电铃：通过电磁铁吸合和释放衔铁，带动铃锤敲击铃铛发声。
磁悬浮列车：利用电磁铁与轨道间的排斥力实现悬浮，减小摩擦。
幻灯片 9：电磁继电器的工作原理
构造：由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成，分为控制电路和工作电路两部分。
工作过程：
控制电路接通：电磁铁通电产生磁性，吸引衔铁，使工作电路的动触点与静触点接触，工作电路接通。
控制电路断开：电磁铁断电失去磁性，衔铁在弹簧作用下复位，工作电路断开。
优点：实现低电压控制高电压、弱电流控制强电流，保障操作安全，便于自动化控制。
应用场景：机床自动控制、电梯安全保护、远距离电力开关等。
幻灯片 10：典例解析 1—— 安培定则的应用
题目：如图所示，通电螺线管旁的小磁针静止时指向如图，判断螺线管的磁极和电源的正负极。
解析：
小磁针静止时 N 极指向螺线管右端，根据 “异名磁极相互吸引”，螺线管右端为 S 极，左端为 N 极。
用安培定则：右手握住螺线管，拇指指向左端 N 极，四指弯曲方向为电流方向，即电流从螺线管左端流入、右端流出。
因此，电源左端为正极，右端为负极。
幻灯片 11：典例解析 2—— 电磁铁磁性强弱的分析
题目：要增强电磁铁的磁性，下列方法可行的是（ ）
A. 减小线圈中的电流 B. 减少线圈的匝数
C. 抽出电磁铁中的铁芯 D. 增大线圈中的电流
解答：D。电磁铁磁性强弱与电流大小、匝数、有无铁芯有关，增大电流（D）可增强磁性；A、B、C 均会减弱磁性。
幻灯片 12：常见错误分析
错误 1：混淆奥斯特实验结论，认为只有通电螺线管才有磁场。
纠正：奥斯特实验表明任何通电导线周围都有磁场，包括直导线和螺线管。
错误 2：使用安培定则时，四指方向与电流方向相反。
纠正：安培定则中四指弯曲方向必须与螺线管中电流的流向一致（从螺线管两端看，电流是顺时针还是逆时针）。
错误 3：认为电磁铁断电后仍有磁性。
纠正：电磁铁的铁芯用软铁制成，断电后磁性立即消失；若用钢做铁芯，断电后会保留磁性，不符合电磁铁 “可控” 特点。
错误 4：忽略线圈绕向对磁极的影响，仅根据电流方向判断磁极。
纠正：磁极方向由电流方向和线圈绕向共同决定，绕向改变时，即使电流方向不变，磁极也会改变。
幻灯片 13：知识梳理与思维导图
核心概念：
电流的磁效应：奥斯特实验证明通电导线周围存在磁场，方向与电流方向有关。
通电螺线管：磁场类似条形磁体，磁性强弱与电流、匝数、铁芯有关。
安培定则：右手握螺线管，四指指电流，拇指指 N 极。
电磁铁：由螺线管和软铁组成，磁性可控，应用广泛。
规律总结：
电生磁是电流的基本性质，磁场方向随电流方向改变。
电磁铁的磁性可通过通断电、电流大小、匝数调节。
思维导图：以 “电生磁” 为核心，分支奥斯特实验、通电导线磁场、螺线管与安培定则、电磁铁及应用，标注各知识点联系。
幻灯片 14：综合练习
奥斯特实验表明，通电导线周围存在______，磁场方向与______有关。
通电螺线管的外部磁场与______的磁场相似，其磁极方向可用______定则判断。
电磁铁由______和______组成，它的磁性有无可由______控制，磁性强弱可由______和______控制。
用安培定则判断：右手握住螺线管，四指指向电流方向，拇指指向螺线管的______极。
下列关于电生磁的说法正确的是（ ）
A. 只有通电螺线管周围才有磁场 B. 电磁铁断电后仍有磁性
C. 电流方向改变，磁场方向一定改变 D. 增加线圈匝数可减弱电磁铁磁性
幻灯片 15：复习建议与作业
复习建议：
重做奥斯特实验和通电螺线管磁场实验，观察现象并总结规律。
多练习安培定则的应用，结合不同绕向的螺线管判断磁极和电流方向。
联系生活实例，理解电磁铁在电磁继电器、电铃等设备中的工作原理。
作业：
绘制通电直导线和通电螺线管的磁感线分布示意图，标注磁场方向。
设计一个简易电磁铁，探究其磁性强弱与电流大小的关系，记录实验数据。
说明电磁继电器在家庭电路安全保护中的应用原理，撰写一篇短文。
2024人教版物理九年级全册
20.2电生磁
第二十章 电与磁
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
物理观念
认识电流的磁效应。
科学思维
1.通过观察和体验通电导体和磁体之间的相互作用，初步了解电与磁之间有某种联系。
2.会用安培定则确定通电螺线管的磁极和螺线管的电流方向。
难点
重点
我们知道磁体附近存在磁场，那么其他物质能不能产生磁场呢？
电磁起重机的主要部分是电磁铁。接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了。
演示奥斯特实验：当开关闭合时，通电导线附近的小磁针转动起来。
④实验分析
小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。电流方向改变时，小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向发生了改变。进一步说明电流的磁场方向跟电流的方向有关。
（2）探究归纳：
①电流周围存在着磁场；
②电流的磁场方向跟电流的方向有关。
一、电流的磁效应
通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。
奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。
2. 电流的磁效应
一、电流的磁效应
物理学家——汉斯·克海斯提安·奥斯特
汉斯·克海斯提安·奥斯特（1777年8月—1851年3月），丹麦物理学家、化学家和文学家。
人物介绍
奥斯特塑像矗立
于奥斯特公园
一、电流的磁效应
主要成就
1820年，奥斯特在课堂上做实验时
发现了电和磁之间的联系。
在化学领域，他发现了铝元素。
既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？怎样才能使电流的磁场变强呢？
如果将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会增强得多。
二、通电螺线管的磁场
1. 螺线管
将导线绕在圆筒上
螺线管示意图
（1）实验一
如图所示，用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管（或用螺线管演示器），在纸板上均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。
2. 实验探究：通电螺线管的磁场特点
实验现象与分析：
如图所示，可以看到小铁屑有规则地排列起来。从铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场和条形磁体相似。
二、通电螺线管的磁场
（2）实验二
将小磁针放到通电螺线管周围不同的位置，包括螺线管内部，在纸板上记下小磁针在各个位置时的N极指向。
实验现象：看到周围小磁针的N极指向不同，内部小磁针N极指向相同，如图所示。
现象分析：
从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端；内部磁感线的方向与外部磁感线的方向相反，如图所示。
二、通电螺线管的磁场
（3）实验三
在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，对照上次实验中的现象，观察小磁针的N极指向与原来是否相同。
实验现象：小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。
现象分析：小磁针的N极指向改变，说明磁场方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了。由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
探究归纳：
（1）通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。
（2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
二、通电螺线管的磁场
3. 探究通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系
（1）设计并进行实验
取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。
二、通电螺线管的磁场
（2）实验现象分析
①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同；
②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同。
二、通电螺线管的磁场
通电螺线管的绕法可能不同，电流流入的端点可能不同，但只要环绕螺线管的电流方向相同，通电螺线管两端的极性就相同。
（3）探究归纳：
通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。
二、通电螺线管的磁场
（1）你能想出一些办法描述通电螺线管的极性与电流方向间的关系吗？
看看蚂蚁的描述，你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流方向的关系表述出来吗？
1. 安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法
如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。
三、安培定则
N
（2）看看猴子的描述，你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流方向的关系表述出来吗？
如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。
三、安培定则
根据蚂蚁与猴子的描述，你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流方向的关系表述出来吗？
同学们 ……
N
N
如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。
如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。
三、安培定则
安培定则：对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来表述。
安培定则：
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与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。
三、安培定则
2. 安培定则的应用
（1）根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性.
（2）由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向.
（3）根据通电螺线管的南、北极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线.
三、安培定则
① 决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的
方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。
② N极和S极一定在通电螺线管的两端。
③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流
的方向一致。
（4）温馨提示：
三、安培定则
知识点1 电流的磁效应
1.世界上第一个揭示电与磁联系的科学家是( )
D
A.牛顿 B.伽利略 C.法拉第 D.奥斯特
2.某同学利用如图甲所示装置进行
如下实验：断开开关，小磁针的
指向如图甲所示；闭合开关，小
D
A.由甲、乙两图可得不管是否通电，导线周围都能产生磁场
B.由甲、乙两图可得利用磁场可以产生电流
C.由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关
D.由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
磁针的偏转情况如图乙所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针
的偏转情况如图丙所示。下列结论中合理的是( )
3.如图所示是一个磁悬浮台灯，灯泡底端有磁体，台灯底座内部有一个
金属线圈，线圈通电后，周围产生磁场，这是电流的____效应。磁悬浮
台灯悬浮在空中的原理是__________________。
磁
同名磁极相互排斥
知识点2 通电螺线管的磁场
4.［2024惠州惠城区期末］在“探究通电
螺线管外部磁场的方向”的实验中：
（1）条形磁体周围的小磁针的指向如图
条形磁体
（2）要研究通电螺线管外部磁场与电流方向的关系，可以把图乙中电
源的__________对调。
正、负极
甲所示，通电螺线管周围小磁针的指向如图乙所示，说明通电螺线管周
围的磁场跟__________的磁场相似。
（3）要使通电螺线管磁性增强，可以__________（只写一种方法）。
增大电流
知识点3 安培定则
5.［2024扬州海州区一模］如图所示是根据螺线管中电流的方向判断螺
线管的极性，其中正确的是( )
B
A. B. C. D.
6.如图是小磁针在通电螺丝管右端静止时的情形，其中黑色端为 极，
则图中电流表的下端为____（填“正”或“负”）接线柱。
正
（第6题）
7.［2024烟台］螺线管是汽车启动器的一个重要部件，驾驶员转动钥匙
发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，螺线管的左端为___极，
小磁针的左端为___极， 为电源的____极。
负
（第7题）
8.［2024江西］ 如图所示，通电螺线管旁的小磁针分
别静止在图示位置。请科学推理，最终决定通电螺线管极性的是( )
D
A.电源正负极的接法 B.螺线管导线的环绕方向
C.小磁针静止时 极的指向 D.螺线管中电流的方向
9.如图所示，当闭合开关、 时，两个通电螺线管的相互作用情况以
及、 端的极性分别是( )
B
A.相吸，端为极，端为 极
B.相吸，端为极，端为 极
C.相斥，端为极，端为 极
D.相斥，端为极，端为 极
10.在通电螺线管的、、、四点各放一个小磁针（ 在螺线管内
部），如图所示，四点中小磁针 极指向相同的是( )
D
A.、 B.、 C.、 D.、、
11.［2024安徽芜湖二模］19世纪20年代，以塞贝
克为代表的科学家已经认识到：温度差会引起电流。
安培考虑到地球自转造成了太阳照射后地球正面与
背面的温度差，于是提出如下假设：地球磁场是由
绕地球的环形电流引起的。若规定地磁场极与
B
A.由西向东垂直“磁子午线” B.由东向西垂直“磁子午线”
C.由南向北沿“磁子午线” D.由北向南沿“磁子午线”
极在地球表面的连线称为“磁子午线”（如图所示），则安培假设中的电
流方向应该是( )
12.如图甲所示，在通电导线下方的小磁
针。 极向纸内偏转，说明通电导线周
围存在磁场，如图乙所示，如果大量电
子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正
上方，则小磁针的 极向纸____
外
电子运动方向向右，电流方向向左，所以极向纸外偏转
（填“内”或“外”）偏转，你判断的理由是__________________________
____________________________。
13.［2024天津和平区期末改编］小磁针在通电螺线管磁场的作用下静
止在如图所示的位置，请标出：
（1）图中磁感线的方向；
（2）螺线管上的导线绕法。
[答案]
14. 在“探究通电螺线管外部磁场分布”实验中，我们可以
采用如图所示实验装置，在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地撒上铁屑。
（1）闭合开关后______（填操作方法）硬纸板，
观察铁屑的排列如图所示。
轻敲
（2）若要通过实验的方式判断通电螺线管外部的
磁场方向，请你写出实验方案。
[答案] 将多个小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时 极的指向就
是该点磁场的方向
奥斯特实验
通电螺线管的磁场
安培定则
与条形磁体磁场相似
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。
电流周围存在与电流方向有关的磁场
电流的磁场
谢谢观看！

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