资源简介

(共31张PPT)
第十八章 磁及其相互作用
第2节 探究：通电螺线管外部磁场的方向
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。第一次揭示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。
电与磁之间有着怎样的联系？今天一起学习——电流的磁场。
1.知道通电螺线管外部磁场的方向。
2.能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验。
3.会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或电流方向。
4.认识电磁铁在生产生活中的应用。
【观察分析】
小磁针为什么会转动呢？
小磁针在磁场中受力转动，说明有了磁场
知识点一：从奥斯特实验说起
奥斯特的故事
　　奥斯特是丹麦物理学家，他从小聪明好学，1794年以优异的成绩考入哥本哈根大学学习，后来成为这所大学的物理教授。
　　他相信各种自然现象间存在联系。经过长时间用实验寻找，在多次失败后，1820年，奥斯特在课堂上做实验时发现了电和磁之间的联系。
奥斯特实验说明了什么？
【观察分析】
奥斯特实验
　通电导线周围存在磁场
电流产生的磁场方向与电流方向有关
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。
1. 螺线管
螺线管示意图
将导线绕在圆筒上
实验用螺线管
知识点二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
（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，通电螺线管周围的磁场与条形磁体相似。
（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。
实验现象与分析：
如图所示，看到周围小磁针的N极指向不同。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。
（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。
3. 探究通电螺线管两端的极性与环绕电流方向间的关系
（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。
（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。
（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。
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。
实验视频：探究通电螺线管外部的磁场分布
【想一想】
怎样判断通电螺线管磁极的极性与电流方向之间的关系呢
电流
电流
电流
电流
4. 右手螺旋定则
对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用右手螺旋定则来表述。
（1）右手螺旋定则
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，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 这种判断方法称为右手螺旋定则。
通电螺线管的磁感线
右手螺旋定则
（2）右手螺旋定则的应用
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。
你知道电磁铁的磁性跟什么因素有关吗？
1.定义：在通电螺线管内插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。
知识点三：电磁铁在生产生活中的应用
（1）与线圈的匝数的关系
保持电流和铁芯相同；改变线圈的匝数，观察吸引小铁钉的数目。
2、影响电磁铁磁性的因素
结论：当电流和铁芯一定时，线圈匝数越多磁性越强
（2）与电流的强弱的关系
研究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响时，要保持________和______相同，移动滑动变阻器改变电流大小。
实验现象表明：线圈匝数和铁芯相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
线圈匝数
铁芯
（3）电磁铁磁性强弱还与是否带铁芯有关
铁芯使通电螺线管的磁性增强
3、电磁铁的应用
电磁铁在生产生活中有很多应用，如在电磁继电器、电磁起重机和磁浮列车中都用到了电磁铁。
电磁起重机
磁浮列车
电磁继电器
电磁继电器是一种电子控制器件，是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高电压的一种“自动开关”，电磁继电器通常应用于自动控制电路中，可以实现远距离控制和自动化控制。
4.电磁继电器
（1）电磁继电器
电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括低压控制电路和高压工作电路两个部分。
A —— 电磁铁
B —— 衔铁
C —— 弹簧
D —— 动触点
E —— 静触点
（2）电磁继电器的组成
当低压控制电路在电磁铁A两端加上一定的电压时，电磁铁A工作，衔铁B被吸下，从而将带动衔铁的动触点D与静触点E(常开触点)吸合，高压工作电路接通。当电磁铁A断电后，其磁力消失，衔铁B则在弹簧C的作用下返回原位，动触点D离开静触点E，高压工作电路断开。这样通过电磁继电器低压控制电路的接通、断开，就达到高压工作电路的导通、切断的目的。
（3）电磁继电器的工作过程
利用电磁继电器，用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路，能实现遥控和生产自动化。电磁继电器被广泛地应用于自动控制和通信领域，在电冰箱、汽车、电梯、机床里的控制电路中都有电磁继电器的身影。
（4）电磁继电器的应用
科学书屋
自制电磁铁
将2m长、带有薄绝缘皮的导线绕在一根铁钉上，将其连接在由电池作为电源的电路上。当合上开关，试试这个自制的电磁铁能吸起多少大头针。若将铁钉换成木芯或纸芯，再做上述实验，看有什么变化
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
通电螺线管外部磁场的方向
电磁铁在生产生活中的应用
影响电磁铁强弱的因素
电流大小
线圈匝数多少
电磁继电器
A.导线若沿东西方向放置,磁针最容易发生偏转
B.改变直导线中的电流方向,小磁针偏转方向也发生改变
C.实验中小磁针的作用是检测电流的磁场
D.实验中用到的一种重要科学研究方法是转换法
1.如图所示,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,观察到小磁针偏转。下列说法中错误的是( )
A
2.如图所示,通电螺线管周围小磁针静止时,小磁针N极指向正确的是(小磁针上涂黑的一端为N极)( )
A.a、c、d　 B.a、b、c　 C.a、c　 D.b、c、d
D
3.如图所示,下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是( )
D
A.只提高电源电压
B.只将滑片P向左移动
C.只增加电磁铁线圈的匝数
D.只将铁芯换成同规格的铜芯

展开更多......

收起↑