资源简介

(共32张PPT)
初中物理沪科版（2024）九年级全一册
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
1.能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验。
2.认识电流周围存在磁场，知道通电螺线管外部磁场的方向。
3.认识电磁铁在生产生活中的应用。
电磁铁在生产中被广泛应用于起重设备，那电磁铁是怎么控制磁性的产生与消失的呢？
知识点一、奥斯特实验
1. 奥斯特实验
（1）探究电与磁是否存在联系
①如图所示，在小磁针上方平行地架一根导线，当导线通电和断电时，你观察到什么现象？能说明什么问题？
改变电流方向，重复实验，又观察到什么现象？能说明什么问题？
模拟奥斯特实验的示意图
②实验现象与分析
实验中我们发现，接通电路，导线中有电流通过，小磁针发生偏转；断开电路，导线中无电流通过，小磁针恢复到原来的指向，不再发生偏转。这个现象表明，通电导体（也可说通电导线）周围存在着磁场。改变导线中电流的方向，小磁针偏转方向改变，说明通电导体周围磁场的方向与电流方向有关。
（2）探究归纳：
①通电导体周围存在着磁场；
②通电导体周围磁场的方向与电流方向有关。
知识点二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
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，可做成一个螺线管（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
【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。
【实验设计】
为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，可在玻璃板上撒铁屑的办法来推断通电螺线管周围的磁场分布的特点，还可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。请设计实验电路，并画出电路图。
2. 实验探究：通电螺线管的磁场特点
【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。
（2）按照你设计的电路图，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。
通电螺线管周围的铁屑分布
（3）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。
连接实验器材的示意图
【实验现象与分析】
（1）在实验步骤（2）中，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）在实验步骤（3）中，闭合开关，发现小磁针N极的指向发生变化。改变电流方向，小磁针N极的指向发生变化。
说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
通电螺线管周围的铁屑分布
大量实验表明：
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。
通电螺线管周围的铁屑分布
条形磁体周围的铁屑分布
【反思交流】通电螺线管内部的磁场方向是怎样的？ 设计实验验证你的猜想。
（1）设计实验：
在通电螺线管的内部放入小磁针，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。
（2）实验结论：
通电螺线管内部的磁场方向是从S极指向N极。
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。
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（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通电螺线管的N极。
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。
（3）应用右手螺旋定则时的注意事项
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 通电螺线管的N极和S极一定在两端。
③使用右手螺旋定则时，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。
知识点三、电磁铁
1. 电磁铁概念：
在通电螺线管内插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。
2. 特点：有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。
螺线管 铁芯
U形电磁铁
电磁铁
3. 工作原理
电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。
在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。
螺线管的磁场+铁芯的磁场
螺线管的磁场
4. 电磁铁磁极极性的判断
电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用右手螺旋定则来判定。
5. 电磁铁的优点
（1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。
（2）可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。
（3）可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。
6. 电磁铁的应用
生产生活
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。
日常生活
电铃、电冰箱、 吸尘器中也都有电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里的感应式冲水器阀门，也都由电磁铁控制。
下面我们介绍几个电磁铁的典型应用。
（1）电磁起重机
电磁起重机的主要部件是电磁吸盘，内部由电磁铁构成。接通电源，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。
切断电源，磁性消失，钢铁物品就被放下来了。电磁起重机使用十分方便，通常应用在废钢铁回收部门和炼钢车间等地方。
电磁起重机
（2）磁浮列车
磁浮列车，其磁体一般也会用电磁铁。当列车运行时，列车和轨道上通电的电磁铁产生的磁力使列车悬浮于轨道上方，它就不再受车轮与轨道间的摩擦力了。
2003年，上海浦东机场磁悬浮铁路成为我国第一条正式投入运营的磁悬浮铁路，最高速度可达500km/h以上。
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。
（3）电磁继电器
①电磁继电器的结构
电磁继电器结构示意图
②电磁继电器的工作原理
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。
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。
电磁继电器结构示意图
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。
③电磁继电器的应用
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。
自动控制；
通信领域；
电冰箱；
汽车；
电梯；
机床等。
通电螺线
管外部磁
场的方向
奥斯特实验
通电螺线
管的磁场
右手螺旋
定则
通电导体周围存在着磁场，磁场的方向与电流方向有关。
外部的磁场与条形磁体的磁场相似；极性与电流的方向有关。
用右手握螺线管，让四指弯向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通电螺线管的N极。
电磁铁
在通电螺线管内插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁；利用电流的磁效应来工作的.
1. 如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为_______极；通电螺线管左侧的小磁针将_______（选填“顺时针”或“逆时针”）旋转。
S
顺时针
2. 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，A为电源的_______极。
N
N
负

展开更多......

收起↑