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人教版九年级物理 第二十章 电与磁
第2节 电生磁（教学设计）
【课题】第2节 电生磁
【学习目标】
1．认识电流的磁效应。
2．知道通电导线周围存在磁场，通电螺线管的磁场与条形磁体的相似。
3．会用安培定则判断通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系。
【学习重点】磁场
通过奥斯特实验认识电流的磁效应。
【学习难点】
了解通电螺线管的极性与电流方向之间的关系。
【教学器材】
电源、开关、滑动变阻器、小磁针若干、铁屑、通电螺线管等（演示实验用1套，学生实验每组一套）
【新课导入】
问题：
如图所示、 将一枚小磁针置于桌面上，在小磁针上方放一条直导线、使导线与电池触接，然后断开，看看电路连通时和断开后小磁针有什么变化。
现象：电路连通时，小磁针发生转动；电路断开时，小磁针又回到原来的位置。
导体通电时，小磁针受到力的作用转动，说明通电导线（电流）和磁体一样，周围产生（存在）磁场。
【板书课题】第2节 电生磁
【新课学习】知识点一 电流的磁效应
对调电池的正、 负极（改变电流方向），再做一次实验，继续观察小磁针的变化。
现象：改变电流方向，小磁针沿相反方向转动。
说明：电流产生的磁场方向跟电流方向有关。
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。
电流的磁效应
1820年丹麦物理学家奥斯特用实验证实通电导体的周围存在着磁场。 在世界上第一次发现了电和磁之间的联系，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。
【播放视频】奥斯特实验
【课堂练习】
【例题1】小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。
（1）其中小磁针的作用是 　 　；
（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在　 ，此现象最早是由物理学家　 　发现的。
（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与 　 　有关。
（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 　 　（选填“会”或“不会”）改变。
【答案】（1）探测周围磁场（或显示通电直导线周围是否存在磁场及磁场的方向） （2）磁场 奥斯特 （3）电流方向 （4）会
【解析】（1）磁场对放入其中的磁体有力的作用，用小磁针可探测通电导线周围的磁场；
（2）因为磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在磁场；丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现了通电导线周围有磁场；
（3）通电导线中的电流方向改变，小磁针的偏转方向改变为和原来的相反，即磁场的方向也发生了改变，说明电流周围的磁场方向和电流方向有关；
（4）由乙图可知通电导线周围的磁感线是围绕导线的同心圆，图甲中导线上下方的磁场方向相反，故将小磁针由通电直导线下方移至上方，小磁针偏转的方向会改变。
知识点二 通电螺线管的磁场
二、通电螺线管的磁场
问题：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？
原因：电流周围的磁场太弱。
问题：怎样才能使电流的磁场变强呢？
方法：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，磁场就会大大增强。
问题：人们在生产和生活中经常要使用通电螺线管，通电螺线管周围的磁场应该是怎样的？
【学生分组实验】探究通电螺线管外部磁场的方向
实验思路
通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场，用同样的方法来研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的。
首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。
实验器材：螺线管、电源、开关、许多小磁针、铁屑、导线。
实验过程
1.按照.图布置器材。为使磁场增强，在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置。让线圈通电，观察并记录各个点小磁针N极的指向，这个方向就是该点的磁场方向。
在螺线管周围透明的硬板上均匀地撒满铁屑。通电后轻敲纸板，观察细铁屑的排列情况。
结论：通电螺线管周围细铁屑的排列情况与条形磁体的情况相似，它的两端相当于条形磁体的两个磁极。
①观察螺线管的结构、把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。用小磁针判断通电螺线管的N极和S极。
根据小磁针静止时N极的指向，可判断出通电螺线管的左端是S极，右端是N极。
② 改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N极和S极。
各个位置上的小磁针静止时N极、S极的指向都和电流改变前相反。
结论：通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。电流方向改变，通电螺线管两端的极性对调。
【播放视频】探究通电螺线管外部磁场的方向
【课堂练习】
【例题2】（2025年山东青岛中考题）小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。
（1）在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。
①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有________；
②通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似；
（2）将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与________有关；
（3）如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a端应接电源的________极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变________；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法：________。
【答案】（1） ①磁场 ②条形 （2）电流方向 （3）正 强 用更多匝数的线圈或增大电流
【解析】（1）①小磁针原来指示地理的南北方向，通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场，对小磁针有磁场力的作用。②由图甲所示的铁屑分布情况可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）对调电源正负极，螺线管中的电流方向改变，小磁针静止时N极所指方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
（3）如图乙所示，根据小磁针静止时的N极指向，可判断通电螺线管左端为N极，根据安培定则，可判断电流从a流入螺线管，因此a端应接电源的正极。
在螺线管中插入一根铁芯，铁芯会被磁化，与通电螺线管的磁场叠加，其磁场会变强。
电磁铁是内部带铁芯的螺线管，电磁铁的磁性与线圈匝数有关，与电流大小有关，因此要增强电磁铁的外部磁场，还可以增加线圈匝数、增大电流等。
【例题3】将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。下列说法正确的是【 】
A．电流从导线的A端流入螺线管 B．通电螺线管的左端为N极
C．通电螺线管周围真实存在磁感线
D．改变导线中电流方向，通电螺线管磁性强弱会改变
【答案】B
【解析】A、B.由图可知，小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引的磁极间相互作用规律可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极。根据安培定则可知，电流是从螺线管的B端流入的；
C.通电螺线管周围存在磁场，不存在磁感线。磁感线是为了形象直观描述磁场建立的物理模型，不是真实存在的；
D.改变导线中电流方向，通电螺线管周围的磁场方向改变。通电螺线管的磁性强弱不会改变，通电螺旋管的磁性强弱跟电流的大小有关。
知识点三 安培定则
【演示】通电螺线管的极性与螺线管中电流方向的关系
取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针探测它们的N、S极。
比较甲与乙（或丙与丁），发现： 螺线管的绕法相同，电流环绕方向不同，螺线管两端的极性不同
比较甲与丙（或乙与丁），发现：螺线管的绕法不同，电流环绕方向相同，螺线管两端的极性相同
三、安培定则
实验表明，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极。对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，可以用安培定则来表述:
照图那样，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。
【课堂练习】
【例题4】（2025年云南中考题）指南针能帮助人们在森林中定向，是因为它在地磁场作用下N极总是指向______方。如图中电源的左边是 ______________极。
【答案】北 负（或“-”）
【解析】指南针能够指南北，帮助人们在森林中定向，由于指南针受到地磁场力的作用，静止时它的N极总是指向北方。
用磁感线描述磁场时，磁体外部的磁感线，总是从N极出发回到S极。图中磁感线从螺线管的左端发出，螺线管的左端是N极，由安培定则可知，电流是从螺线管的右端流入，电源的右边是正极，左边是负极。
【例题5】（2025年四川成都中考题）图是探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。对该实验的操作和分析，下列说法正确的是【 】
A. 闭合开关前，小磁针的S极指向地理的北极
B. 闭合开关小磁针静止时，S极的指向为该点的磁场方向
C. 改变图中螺线管电流方向，小磁针N极所指方向水平向右
D. 若没有小磁针，通电螺线管周围就没有磁场
【答案】C
【解析】A．闭合开关前，小磁针受到地磁场力的作用，小磁针的S极指向地理的南极；
B．闭合开关，通电螺线管周围产生磁场，处在螺线管右端的小磁针静止时，N极的指向为该点的磁场方向；
C．改变图中螺线管电流方向，则电流从螺线管左端流入，从螺线管右端流出，由安培定则可以判断，螺线管右端为N极，由于同名磁极相互排斥，异明磁极相互吸引，所以小磁针静止时N极所指方向水平向右；
D．由于磁体周围的磁场是看不见，摸不着的客观存在的真实物质，所以没有小磁针，通电螺线管周围的磁场依然存在。
【例题6】（2025年陕西中考题）如图，请在虚线框中标出电源右侧的正负极和小磁针左侧的N、S极。
【答案】
【解析】用磁感线描述磁场时，磁体外部的磁感线都是从N极出发，回到S极，所以图中螺线管左端为N极，右端为S极。
根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针的左侧为N极；
根据安培定则可知，电流从螺线管左端流入，所以电源的左侧为正极，右侧为负极。
【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4、5、6题

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