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16．2　电流的磁场
学习目标 1. 通过实验了解电流周围存在磁场。 2. 探究通电螺线管外部磁场的分布情况和方向，了解通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。 3. 会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
电流的磁场
　　如图所示，把小磁针放在桌面上，将一根直导线平行置于小磁针的上方。完成课本P9的实验，观察通电直导线周围的磁场。
问题1：当导线中没有电流通过时，小磁针指向什么方向？
答：南北方向。
问题2：将导线的两端接入电路，闭合开关，此时导线中有电流通过，观察小磁针的指向有没有变化？这说明了什么？
答：小磁针发生偏转。说明小磁针受到力的作用，进一步说明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。
问题3：再使通过导线的电流方向与刚才实验时的方向相反，观察小磁针的指向是否发生改变？这又说明了什么？
答：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。
1. 通电导体跟磁体一样，周围也存在着磁场。
2. 磁场的方向与电流的方向有关。
【应用1】如图甲所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察小磁针的偏转情况。
　
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在__磁场__。
(2)改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明__通电直导线的磁场方向与电流方向有关__。
(3)实验中小磁针的作用是__检测磁场的存在__。
(4)如图乙所示实验，小明注意到通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转，小明由此推测：若电子沿水平方向平行地飞过小磁针上方时，小磁针也将发生偏转且小磁针的N极向纸外偏转。请你详细说出小明推测的依据：__电子的定向移动形成电流，且电流方向与原来相反，所以产生的磁场方向与原来相反，故N极向纸外偏转__。
特别提醒：奥斯特实验中各元件的作用
(1)导体——电生磁的发生器。导体通电后成为磁体，其周围产生磁场；磁场的方向随着导体内部电流方向的改变而改变。
(2)小磁针——磁场的显示器，通电导体周围磁场的检验装置。通电导体周围有磁场，根据小磁针偏转方向判断磁场方向。
通电螺线管的磁场
(一)把导线在圆柱形空心筒上绕成的螺纹状线圈，叫做螺线管。通电螺线管的磁场是怎样分布的？它的极性与电流方向有怎样的关系？
问题1：在嵌有螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，给螺线管通电，并轻敲有机玻璃板，观察螺线管周围铁屑的分布情况。
(1)实验表明，通电螺线管周围存在着__磁场__。
(2)通电螺线管外部磁场的分布与__条形__磁体的磁场相似。
(二)按图甲所示电路，用导线把图乙所示的器材连接起来。把小磁针放在螺线管两端，闭合开关，观察螺线管两端的小磁针的指向。然后改变电流方向，记下螺线管中的电流方向和小磁针静止时N极的指向。
甲　　　　　　　乙
问题2：通电螺线管的极性与电流方向间有没有关系？
答：有关系，当电流方向改变时，通电螺线管的磁极改变。
问题3：怎样判断通电螺线管的极性与电流方向间的关系？
答：用右手螺旋定则来判断。用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
1. 通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场很相似，其磁场的极性与螺线管中电流的方向有关。
2. 通电螺线管的极性与电流方向间的关系，可以用右手螺旋定则判定。用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
【应用2】(2025·广州模拟)如图所示，通电螺线管旁分别放置小磁针，其中小磁针静止后的指向正确的是 (　C　)
　
A 　 　 　　　B
　　　
C　　　　 　 D
特别提醒：判断通电螺线管的磁极时，首先根据电源的正、负极，标出通电螺线管中电流的方向，再用右手握住螺线管，让四指弯曲，四指指向与螺线管中电流的方向一致，则拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。
知识点一　电流的磁场
1. 如图所示是“探究通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是 (　B　)
第1题图
A. 首次通过本实验发现电、磁之间有联系的科学家是焦耳
B. 小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C. 只改变直导线中电流的方向，小磁针偏转方向与图示方向相同
D. 只改变直导线中电流的大小，小磁针偏转方向与图示方向相反
2. 如图，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。使导线与电池触接，观察到小磁针发生偏转。说明通电导线周围存在__磁场__，还说明力能改变物体的__运动状态__。要想改变小磁针的偏转方向，可以改变导线中的__电流方向__。
第2题图
解析：奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场；还说明力能改变物体的运动状态；要想改变小磁针的偏转方向，可以改变导线中的电流方向。
知识点二　通电螺线管的磁场
3. 小玲用铁屑、小磁针、条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管进行探究，实验现象如图所示，下列说法正确的是 (　A　)
第3题图
A. 通电螺线管外部的磁场与条形磁体的相似
B. 通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的相似
C. 每个磁体周围的铁屑都是磁感线
D. 图丙中通电螺线管的右端为S极
4. 如图所示是小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。实验时，在圆圈位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时N极的指向。下列说法正确的是 (　D　)
第4题图
A. 用铁屑代替小磁针也可以达到实验目的
B. 对调电源正、负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向不变
C. 开关闭合前，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相反
D. 闭合开关后，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同
5. 在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，把铁屑均匀撒满装有螺线管的硬纸板上，通电后铁屑分布无明显变化，这时__轻敲__纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状；可见，通电螺线管外部磁场与__条形__磁体的磁场相似；螺线管左端为__S__极。
第5题图
6. 在创新能力展示活动中，某小组制作的电磁小车静止在水平地面上，如图所示。闭合开关，用一条形磁体靠近它，小车会水平向__左__(选填“左”或“右”)运动。
第6题图
解析：由题图可知，电流从电源的正极流出，在螺线管正面电流方向向下，背面向上，根据右手螺旋定则可知，通电螺线管的右端是N极，小车外的磁体左端为N极，由同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，小车受到了一个向左的排斥力，会向左运动。
7. 在螺线管的下方放一枚小磁针，给螺线管接电源，c端接电源正极，如图所示。通电后小磁针的N极指向螺线管的__b__(选填“a”或“b”)端。
第7题图
解析： c端接电源正极，电流从螺线管的左端流入，由右手螺旋定则可知，通电螺线管的a端为N极，b端为S极；由同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，通电后小磁针的N极指向螺线管的b端。
8. 如图是一环形铜线，可以看成通电螺线管的一圈，圈所在平面与纸面垂直。从右侧向左侧看，电流逆时针方向流动。则小磁针静止时N极的指向是 (　B　)
第8题图
A. 左　　B. 右　　C. 上　　D. 下
9. (2025·茂名模拟)如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是 (　A　)
第9题图
A. 调换电源的正、负极
B. 增大电源电压
C. 向右移动滑动变阻器滑片
D. 向左移动滑动变阻器滑片
解析：因为通电螺线管外部磁场的方向与电流方向有关，调换电源的正、负极，可以改变电流方向，从而改变磁场方向，使小磁针N极指向改变；增大电源电压、移动滑动变阻器的滑片只能改变电路中的电流大小，不能改变电流方向，所以不能改变通电螺线管外部磁场的方向，小磁针N极指向不会改变，故选A。
10. 图甲所示的限流开关(俗称空开)是家庭电路中重要的元件，图乙是它的简化原理图，当电路电流太大时，铁芯与衔铁相互吸引带动触点a向上运动，断开电路。下列说法正确的是 (　D　)
第10题图
A. 衔铁可用铜来制作
B. 电路中出现开路时，限流开关也会断开
C. 通电螺线管通电时，其周围存在磁感线，不通电时就没有磁感线
D. 增加线圈匝数可以使开关允许通过的最大电流值减小
11. 如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁体，B是螺线管。闭合开关S，螺线管上端为__N__(选填“N”或“S”)极，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器R的滑片缓慢向左滑动，在此过程中，电压表的示数__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)，弹簧的长度将__伸长__(选填“伸长”“缩短”或“不变”)。
第11题图
12. (物理与航天)神舟飞船与空间站核心舱对接时，为预防撞击需配备对接缓冲装置。小海设计了模拟对接缓冲装置简图，如图所示。通电后，螺线管的a端为__S__(选填“N”或“S”)极；为增大缓冲力，滑片P应向__右__侧滑动。
第12题图
解析：根据右手螺旋定则可知，通电后，螺线管的b端为N极，a端为S极；为增强缓冲效果，滑动变阻器的滑片P应向右侧滑动，接入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，螺线管磁性增强。
13. 心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环，“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁体间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动，阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，螺线管的左端为__S__(选填“N”或“S”)极，此时活塞将向__右__(选填“左”或“右”)运动，此时“电动泵”处于__送血__(选填“送血”或“抽血”)状态，促使血液流动。
第13题图
解析：由题图可知，当线圈中的电流从a流向b时，由右手螺旋定则可知，螺线管右端为N极，左端为S极，固定磁体的右端是S极，此时同名磁极相对，由同名磁极相互排斥可知，活塞右移，K2关闭，K1打开，故处于送血状态。
14. 请在图中括号里标出静止在磁场中的电源左侧极性、小磁针的右侧磁极和磁感线的方向。
第14题图
答：如图所示。
15. 如图所示，根据磁体及周围磁场分布情况，在图中电源右边的括号里标出电源的极性。
第15题图
答：如图所示。
16. 在“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验中，小华设计了如图甲所示的实验电路图。
第16题图
(1)可通过观察__小磁针N极所指的方向__来判断通电螺线管的磁极。
(2)如图乙所示是通电螺线管周围有机玻璃板上小磁针的分布状态，观察可知，通电螺线管外部的磁场与__条形__磁体的磁场相似，推测通电螺线管的两极在__通电螺线管的两端__。
(3)若改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针指向发生改变，说明通电螺线管外部磁场的方向与__电流方向__有关。
1/1016．2　电流的磁场
学习目标 1. 通过实验了解电流周围存在磁场。 2. 探究通电螺线管外部磁场的分布情况和方向，了解通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。 3. 会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
电流的磁场
　　如图所示，把小磁针放在桌面上，将一根直导线平行置于小磁针的上方。完成课本P9的实验，观察通电直导线周围的磁场。
问题1：当导线中没有电流通过时，小磁针指向什么方向？
问题2：将导线的两端接入电路，闭合开关，此时导线中有电流通过，观察小磁针的指向有没有变化？这说明了什么？
问题3：再使通过导线的电流方向与刚才实验时的方向相反，观察小磁针的指向是否发生改变？这又说明了什么？
1. 通电导体跟磁体一样，周围也存在着磁场。
2. 磁场的方向与电流的方向有关。
【应用1】如图甲所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察小磁针的偏转情况。
　
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在__ __。
(2)改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明__ __。
(3)实验中小磁针的作用是__ __。
(4)如图乙所示实验，小明注意到通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转，小明由此推测：若电子沿水平方向平行地飞过小磁针上方时，小磁针也将发生偏转且小磁针的N极向纸外偏转。请你详细说出小明推测的依据：__ __。
特别提醒：奥斯特实验中各元件的作用
(1)导体——电生磁的发生器。导体通电后成为磁体，其周围产生磁场；磁场的方向随着导体内部电流方向的改变而改变。
(2)小磁针——磁场的显示器，通电导体周围磁场的检验装置。通电导体周围有磁场，根据小磁针偏转方向判断磁场方向。
通电螺线管的磁场
(一)把导线在圆柱形空心筒上绕成的螺纹状线圈，叫做螺线管。通电螺线管的磁场是怎样分布的？它的极性与电流方向有怎样的关系？
问题1：在嵌有螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，给螺线管通电，并轻敲有机玻璃板，观察螺线管周围铁屑的分布情况。
(1)实验表明，通电螺线管周围存在着__ __。
(2)通电螺线管外部磁场的分布与__ __磁体的磁场相似。
(二)按图甲所示电路，用导线把图乙所示的器材连接起来。把小磁针放在螺线管两端，闭合开关，观察螺线管两端的小磁针的指向。然后改变电流方向，记下螺线管中的电流方向和小磁针静止时N极的指向。
甲　　　　　　　乙
问题2：通电螺线管的极性与电流方向间有没有关系？
问题3：怎样判断通电螺线管的极性与电流方向间的关系？
1. 通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场很相似，其磁场的极性与螺线管中电流的方向有关。
2. 通电螺线管的极性与电流方向间的关系，可以用右手螺旋定则判定。用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
【应用2】(2025·广州模拟)如图所示，通电螺线管旁分别放置小磁针，其中小磁针静止后的指向正确的是 ( )
　
A 　 　 　　　B
　　　
C　　　　 　 D
特别提醒：判断通电螺线管的磁极时，首先根据电源的正、负极，标出通电螺线管中电流的方向，再用右手握住螺线管，让四指弯曲，四指指向与螺线管中电流的方向一致，则拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。
知识点一　电流的磁场
1. 如图所示是“探究通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是 ( )
第1题图
A. 首次通过本实验发现电、磁之间有联系的科学家是焦耳
B. 小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C. 只改变直导线中电流的方向，小磁针偏转方向与图示方向相同
D. 只改变直导线中电流的大小，小磁针偏转方向与图示方向相反
2. 如图，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。使导线与电池触接，观察到小磁针发生偏转。说明通电导线周围存在__ __，还说明力能改变物体的__ __。要想改变小磁针的偏转方向，可以改变导线中的__ __。
第2题图
知识点二　通电螺线管的磁场
3. 小玲用铁屑、小磁针、条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管进行探究，实验现象如图所示，下列说法正确的是 ( )
第3题图
A. 通电螺线管外部的磁场与条形磁体的相似
B. 通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的相似
C. 每个磁体周围的铁屑都是磁感线
D. 图丙中通电螺线管的右端为S极
4. 如图所示是小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。实验时，在圆圈位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时N极的指向。下列说法正确的是 ( )
第4题图
A. 用铁屑代替小磁针也可以达到实验目的
B. 对调电源正、负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向不变
C. 开关闭合前，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相反
D. 闭合开关后，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同
5. 在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，把铁屑均匀撒满装有螺线管的硬纸板上，通电后铁屑分布无明显变化，这时__ __纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状；可见，通电螺线管外部磁场与__ __磁体的磁场相似；螺线管左端为__ __极。
第5题图
6. 在创新能力展示活动中，某小组制作的电磁小车静止在水平地面上，如图所示。闭合开关，用一条形磁体靠近它，小车会水平向__ __(选填“左”或“右”)运动。
第6题图
7. 在螺线管的下方放一枚小磁针，给螺线管接电源，c端接电源正极，如图所示。通电后小磁针的N极指向螺线管的__ __(选填“a”或“b”)端。
第7题图
8. 如图是一环形铜线，可以看成通电螺线管的一圈，圈所在平面与纸面垂直。从右侧向左侧看，电流逆时针方向流动。则小磁针静止时N极的指向是 ( )
第8题图
A. 左　　B. 右　　C. 上　　D. 下
9. (2025·茂名模拟)如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是 ( )
第9题图
A. 调换电源的正、负极
B. 增大电源电压
C. 向右移动滑动变阻器滑片
D. 向左移动滑动变阻器滑片
10. 图甲所示的限流开关(俗称空开)是家庭电路中重要的元件，图乙是它的简化原理图，当电路电流太大时，铁芯与衔铁相互吸引带动触点a向上运动，断开电路。下列说法正确的是 ( )
第10题图
A. 衔铁可用铜来制作
B. 电路中出现开路时，限流开关也会断开
C. 通电螺线管通电时，其周围存在磁感线，不通电时就没有磁感线
D. 增加线圈匝数可以使开关允许通过的最大电流值减小
11. 如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁体，B是螺线管。闭合开关S，螺线管上端为__ __(选填“N”或“S”)极，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器R的滑片缓慢向左滑动，在此过程中，电压表的示数__ __(选填“变大”“变小”或“不变”)，弹簧的长度将__ __(选填“伸长”“缩短”或“不变”)。
第11题图
12. (物理与航天)神舟飞船与空间站核心舱对接时，为预防撞击需配备对接缓冲装置。小海设计了模拟对接缓冲装置简图，如图所示。通电后，螺线管的a端为__ __(选填“N”或“S”)极；为增大缓冲力，滑片P应向__ __侧滑动。
第12题图
13. 心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环，“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁体间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动，阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，螺线管的左端为__ __(选填“N”或“S”)极，此时活塞将向__ __(选填“左”或“右”)运动，此时“电动泵”处于__ __(选填“送血”或“抽血”)状态，促使血液流动。
第13题图
14. 请在图中括号里标出静止在磁场中的电源左侧极性、小磁针的右侧磁极和磁感线的方向。
第14题图
15. 如图所示，根据磁体及周围磁场分布情况，在图中电源右边的括号里标出电源的极性。
第15题图
16. 在“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验中，小华设计了如图甲所示的实验电路图。
第16题图
(1)可通过观察__ __来判断通电螺线管的磁极。
(2)如图乙所示是通电螺线管周围有机玻璃板上小磁针的分布状态，观察可知，通电螺线管外部的磁场与__ __磁体的磁场相似，推测通电螺线管的两极在__ __。
(3)若改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针指向发生改变，说明通电螺线管外部磁场的方向与__ __有关。
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