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第十六章　磁场 电磁铁
第2节　电流的磁场
预习清单
1.通电导体跟磁体一样，周围存在着 ，磁场的方向与 的方向有关
2.导线在圆形空心筒上绕成螺纹线圈，叫做 ，这是一种重要的电磁器件。
磁场
电流
螺线管
预习清单
3.通电螺线管外部的磁场与 磁铁周围的磁场相似，其磁场的极性与螺线管中的 有关。
4.右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向 ，则拇指所指的那端就是通电螺线管的 。
条形
电流的方向
一致
N极
课程导入
给绝缘导线绕成的螺线管通电,螺线管导线周围的铁屑就有序地排列起来,形成一条条规则的曲线。
为什么这些原本杂乱无章的铁屑,在导线通电后会呈现出这样有规律的排列呢
提示：电流能产生磁场。
任务一：电流的磁场
1.奥斯特实验
(1)当导线中没有电流通过时,小磁针指向什么方向
(1)当导线中没有电流通过时,小磁针在地磁场的作用下指南北。
任务一：电流的磁场
1.奥斯特实验
(2)闭合开关,导线中有电流通过时,小磁针的指向有没有变化 这说明了什么
(2)通电后小磁针发生偏转,说明导线周围存在磁场,小磁针受到磁场力的作用。
任务一：电流的磁场
1.奥斯特实验
(3)断开开关,小磁针的指向有没有变化 这又说明了什么
(3)断电后导线周围的磁场消失,所以小磁针又回到了原来的位置。
任务一：电流的磁场
电流周围的磁场方向会发生变化吗 改变电流方向时,磁针的偏转方向是否会发生变化 这说明了什么
改变电流方向,小磁针的偏转方向与原来相反,说明通电导线周围存在的磁场的方向与电流的方向有关。
通电导体跟磁体一样,周围也存在着磁场。磁场的方向与电流的方向有关。奥斯特是世界上第一位发现电与磁之间联系的物理学家。
任务一：电流的磁场
本实验中小磁针的作用是什么呢 运用了什么实验方法呢
提示:因为磁场看不见、摸不着,所以通过小磁针的偏转情况来显示磁场是否存在,运用了转换法
任务一：电流的磁场
2.奥斯特发现电生磁的故事
在19世纪初,科学界普遍认为电和磁是两种毫不相干的现象。丹麦物理学家奥斯特却对此持有不同看法,他坚信自然界的各种现象之间必然存在着某种尚未被揭示的联系。1820年4月的一天,奥斯特在一次讲座中,准备进行关于电和热的实验演示。他在实验台上放置了一个伏打电池,电池两端连接着导线,当他接通电源时,无意间发现旁边的小磁针发生了轻微的摆动。这一微小的现象并没有被其他人注意到,但奥斯特却敏锐地捕捉到了。他立刻意识到,这可能是电与磁之间存在联系的关键证据。奥斯特并没有因为这只是一次偶然的发现而忽视它。经过无数次的尝试和分析,奥斯特最终确定了电流周围存在磁场,并且发现了电流产生的磁场的方向与电流方向之间的关系,这一重大发现被称为“奥斯特实验”,它揭示了电与磁之间的内在联系,为电磁学的发展奠定了坚实的基础。
任务一：电流的磁场
当所有人都认定电与磁之间毫无关联时,奥斯特却敢于打破常规思维,坚信自然界的现象之间存在内在联系,这份敢于质疑、勇于探索的精神,正是科学不断前进的动力。他在讲座上偶然发现小磁针摆动后,没有将其当作一次普通的意外,而是像一位执着的侦探,不放过任何蛛丝马迹,用三个月的时间,反复调整实验条件,在无数次尝试中寻找规律。这种对细微现象的敏锐捕捉、对真理的执着追求,以及面对枯燥重复实验时的耐心与坚持,都是科学家精神的生动体现。
任务二：通电螺线管的磁场
1.通电螺线管
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呢
提示:因为手电筒通电时产生的磁性太弱了。
怎样才能使电流产生的磁场变强呢
提示:(1)增大电流；(2)将导线绕在圆筒上,做成的螺线管(也叫线圈)。接通电源的螺线管,叫做通电螺线管。通电后,各条导线产生的磁场叠加在一起,磁场便会增强。
任务二：通电螺线管的磁场
2.实验探究通电螺线管外部磁场的方向
(1)明确实验目的:
①探究通电螺线管外部磁场分布与哪种磁体的磁场相似。
②探究通电螺线管的磁极与电流方向的关系。
任务二：通电螺线管的磁场
2.实验探究通电螺线管外部磁场的方向
(2)实验设计:
①因为磁场看不见、摸不着,所以我们需要在玻璃板上撒上铁屑来显示磁场的分布。
②也可以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。
任务二：通电螺线管的磁场
2.实验探究通电螺线管外部磁场的方向
(3)实验步骤:
①在嵌有螺线管的有机玻璃上均匀地撒满铁屑。
②连接电路,闭合开关,给螺线管通电,并轻轻敲击玻璃板,观察玻璃板面上铁屑的分布情况。
任务二：通电螺线管的磁场
2.实验探究通电螺线管外部磁场的方向
(3)实验步骤:
③将小磁针放置在螺线管两端,未通电时观察小磁针静止时N极的指向。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,观察并记录螺线管中的电流方向和小磁针静止时N级的指向。
任务二：通电螺线管的磁场
2.实验探究通电螺线管外部磁场的方向
(4)进行实验,收集数据。
(5)根据实验数据得出实验结论:
①如图所示,通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
任务二：通电螺线管的磁场
②通电螺线管的极性与螺线管中电流的方向有关。
大量实验表明,通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似;通电螺线 管的磁极与螺线管中电流的方向有关。
交流与讨论:
甲同学:通电螺线管的极性与电流从哪一端流入线圈有关。
乙同学:通电螺线管的极性与导线的环绕方向有关。
通电螺线管的极性由电流方向决定，与导线的环绕方向有关。
任务二：通电螺线管的磁场
如果同时改变电流的方向和导线的环绕方向,小磁针的偏转方向会发生变化吗
提示:不会,与原来的偏转方向相同。
3.右手螺旋定则 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。
任务二：通电螺线管的磁场
任务二：通电螺线管的磁场
任务二：通电螺线管的磁场
练习:根据图中通电螺线管中的电流方向判定通电螺线管的极性。
任务二：通电螺线管的磁场
根据小磁针的指向可以判定通电螺线管的极性,再由右手螺旋定则可以判定电流的方向,并据此确定电源的正、负极。
任务二：通电螺线管的磁场
+
-
核心总结
1.奥斯特最早发现了通电导线周围存在与电流方向有关的磁场。
2.通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场很相似;通电螺线管的极性与螺线管中电流 的方向有关。
核心总结
3.右手螺旋定则: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。
注意:右手螺旋定则中所说的“电流的方向”,是指螺线管中“电流的环绕方向”,右手四指 的弯曲方向应与电流的环绕方向一致。
1.在物理学的发展过程中,下列科学家都作出了杰出贡献。其中首先发现了电与磁之间 联系的是 ( )
A.法拉第 B.奥斯特 C.安培 D.沈括
课堂评价
B
2.如图所示是“探究通电直导线周围是否存在磁场”实验的示意图,当有电流通过时,小磁 针会发生偏转。下列说法中正确的是 （ ）
A.最早做这个实验的是法拉第
B.这个实验说明小磁针周围存在磁场
C.小磁针的作用之一是检验通电直导线周围是否存在磁场
D.当电流方向改变时,小磁针的偏转方向不变
课堂评价
C
3.如图所示,小磁针静止后指向正确的是 ( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
课堂评价
B

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