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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“探究通电螺旋管外部磁场的方向”的实验及实验报告。
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.了解电磁铁在生产生活中的应用。
1.小磁针静止时能指南北，把一磁铁靠近小磁针，观察小磁针的变化，为什么会出现这种现象？
2.小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？只有磁体周围存在着磁场吗？
磁体的周围有磁场。
磁体和电流都可以产生磁场。
电生磁
观察思考
知识点一、从奥斯特实验说起
1.奥斯特实验
如图所示，在小磁针上方平行地架一根导线，但导线通电和断电时，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？
奥斯特实验
【实验现象】
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。
2.电流的磁效应
通电导体（也可说通电导线）周围存在着磁场，这被称为电流的磁效应。
通电导体周围磁场的方向与电流方向有关
奥斯特
科学世界
知识点二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
【实验目的】
1. 探究通电螺旋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 开关 滑动变阻器 铁屑
电源 导线 有机玻璃板 小磁针
【设计实验】
为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，可参考前面在玻璃板上撒上铁屑的办法来推断通电螺线管周围磁场分布的特点，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。
【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。
3. 换一个拥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。
【实验步骤】
视频：探究通电螺线管外部磁场的分布
【实验结论】
通过改变通电螺线管中的电流，通电螺线管的磁极方向也发生改变。
【反思交流】
1. 通电螺线管周围的铁屑分布与哪种磁体的铁屑分布类似？为什么？
答：通电螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场相似，其两端相当于条形磁铁的两极；这是因为通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁铁铁屑的分布情况相同。
【反思交流】
2. 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。
答：从通电螺线管的S极指向N极。在通电螺线管内部放入小磁针，未通电时观察小磁针N极的指向，闭合开关，观察并记录小磁针N极的指向变化；改变电流方向后再次观察并记录小磁针N极的指向变化。
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方向有关。
大量实验表明：
右手螺旋定则
内容：
用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那段就是通电螺线管的N极。
知识点三、电磁铁在生产生活中的应用
1.电磁铁
构成：
在通电螺线管内插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。
2.电磁铁的应用
电磁继电器 电磁起重机 电磁选矿机 磁浮列车
2.电磁铁的应用
电铃 电冰箱 吸尘器 全自动洗衣机的进、排水阀门 感应式冲水阀门
电磁铁的应用：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。
通常应用在废钢铁回收部门和炼钢车间等地方。
电磁铁的应用：磁浮列车
磁浮列车的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。
电磁铁的应用：电磁继电器
组成：
电磁铁（A）、衔铁（B）、弹簧片（C）、触点（D、E）等。
工作电路：
低压控制电路
高压工作电路
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。
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。
电磁继电器
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。
迷你实验室
将2m长、带有薄绝缘皮的导线按右图所示绕在一根铁钉上，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？
电磁铁的磁场强度与哪些因素有关呢？
自制电磁铁
探究：通电螺线管外部磁场的方向
从奥斯特实验说起
奥斯特实验
实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
电流的磁效应
实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
电磁铁
电磁铁在生产生活中的应用
电磁铁的应用
影响电磁铁强度的因素
右手螺旋定则
1.如图是做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（　　）
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
A
（3）接下来小明断开开关，对调电源的正负极，闭合开关后，观察小磁针的指向。此时小明是想要探究通电螺线管的极性与___________的关系。
2.如图所示，在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
（1）在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，闭合开关后，______玻璃板（填写操作方法），观察到细铁屑的排列如图甲所示，同时观察到小磁针发生偏转，则说明通电螺线管周围存在_____。此时，如果移走小磁针，该结论 _____（选填“成立”或“不成立”）；
（2）如图乙把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针 ______极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与_____磁体的磁场分布相似；
条形
电流方向
N/北
轻敲
磁场
成立

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