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人教版2024九年级上册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第二十章 电与磁
专题51 电生磁
物理观念：能认识电流周围存在磁场,知道通电螺线管外部磁场的方向,能认识电磁铁在生产生活中的应用。
科学思维：通过对日常生活、工业生产中的电器设备的观察,知道电与磁有密切的联系;会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
科学探究: 能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验,能根据探究问题,设计实验电路图,能连接电路进行探究,能根据记录的实验信息得出结论,能按要求完成实验报告。能将电学实验的技能应用于电与磁的实验中。
科学态度与责任担当：通过电磁知识的探究和电磁铁在生产中的广泛应用,体会应用电磁知识解决实际问题的喜悦,树立科技强国的责任感与使命感。
贯彻本节课核心素养目标，必须完成以下精细化的学习目标
1. 通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。能利用安培定则判断通电螺线管中电流的方向或两端的极性。
2. 经历分析通电螺线管外部磁场方向的过程，发展归纳推理能力。
3. 通过探究通电螺线管外部磁场方向的实验，培养根据证据进行解释的科学探究能力。
4. 通过电生磁的学习，感悟自然现象之间的普遍联系，激发学习热情。
本节课重点难点
重点：通电螺线管的磁场。
难点：运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。
知识点1 电流的磁效应
1. 奥斯特实验
（1）探究电与磁是否存在联系
【演示实验】如图所示，将一枚小磁针置于桌面上，在小磁针上方放一条直导线，使导线与电池触接，然后断开，看看电路连通时和断开后小磁针有什么变化。
对调电池的正、负极，再做一次实验，继续观察小磁针的变化。
小磁针受到了磁场力的作用，这个磁场与电流有什么关系？
【实验现象】如果导线在小磁针上方并且两者平行，当导线通电时，小磁针发生偏转；切断电流时，小磁针又回到原位。
【实验分析】小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。
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。
【实验结论】
①电流周围存在着磁场；②电流的磁场方向跟电流的方向有关。
2. 电流的磁效应
通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。
知识点2 通电螺线管的磁场
1. 螺线管
手电筒在通电时连一根大头针都吸不动，这是因为它的磁场太弱了。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。
螺线管演示器 螺线管
2. 探究通电螺线管外部磁场的方向
【实验思路】我们已经通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场，也可以用同样的方法来研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的。
首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。
想一想：要研究通电螺线管外部磁场的方向，需要哪些器材？
需要的器材：螺线管、电源、小磁针等。
【实验过程】
（1）按照图布置器材。为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置，观察并记录各个点小磁针N极的指向，这个方向就是该点的磁场方向。
实验现象与分析：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，如图所示。
实验结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）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。
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，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（3）观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。用小磁针判断通电螺线管的N、S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N、S极。
通电螺线管有两种可能的电流方向
不同的小组可以用不同绕线方式的螺线管进行实验。根据你的实验，判断电流方向和图中的哪个相吻合。在图上分别标出通电螺线管的N极和S极。
实验现象与分析：改变螺线管导线中电流的环绕方向，发现小磁针的N极指向也随之改变，通电螺线管的N、S 极正好对调，这说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
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. 探究通电螺线管的极性跟环绕电流方向的关系
（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甲图与乙图（或丙图与丁图）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（选填“相同”或“不相同”）；
②甲图与丙图（或乙图与丁图）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（选填“相同”或“不相同”）。
（3）探究结论：通电螺线管的极性与电流方向有关，与绕线方向无关。（均选填“有关”或“无关”）
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。
知识点3 安培定则
1. 安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法
（1）蚂蚁的方法：如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。
（2）猴子的方法：如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。
蚂蚁的方法 猴子的方法 我们的方法
我们应该怎样判断呢？对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判断。
（3）安培定则
用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。
2. 安培定则的应用
（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N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线。
【诠释】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。
②N极和S极一定在通电螺线管的两端。
③判断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。
1. 安培定则操作误区：用左手握住螺线管（错误，必须用右手）；
2. 电流方向判断误区：混淆螺线管线圈上电流的环绕方向（需注意线圈的绕线方式，是从螺线管前端正面绕入，还是背面绕入）；
3. 磁性强弱影响因素误区：认为“螺线管的磁性强弱只与电流大小有关”（错误，还与匝数、有无铁芯有关）；
4. 奥斯特实验误区：认为“任何情况下通电导线都能使小磁针偏转”（错误，导线需平行于小磁针，且在小磁针附近）。
5. 通电螺线管外部磁场方向与内部磁场方向是一致的
观点是错误的。因为通电螺线管外部磁场方向是由N极出来指向S极，内部磁场方向则由S极指向N极。
通电螺线管周围的磁场与条形磁体十分相似，但它们也有不同的地方。
相同点：（1）都有吸附铁类物质的性质；（2）条形磁体的磁极位置与通电螺线管相同；（3）都有同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的特点；（4）把二者悬挂起来都有指示南北的性质。
不同点：（1）条形磁体属于永磁体，而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性；（2）条形磁体的南北极是固定的，而通电螺线管的南北极与电流方向有关；（3）条形磁体磁场的强弱一般情况下是不变的，而通电螺线管的磁场强弱与电流的大小有关。
考点1 电流的磁效应
【例题1】我们的日常生活离不开电和磁．发现电流磁效应的科学家是（　　）
A．牛顿 B．奥斯特 C．阿基米德 D．瓦特
【答案】B
【解析】多了解物理学史，了解科学家的贡献，有利于对培养学习物理的兴趣．根据各位物理学家的贡献回答，奥斯特发现电生磁．
A.牛顿提出了牛顿第一定律，故A错误；
B.奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故B正确；
C.阿基米德发现了杠杆原理，故C错误；
D.瓦特改良了蒸汽机，故D错误．
（变式练1）如图所示，小磁针静止时指向南北，当导线A端与电池“+”极连通瞬间，小磁针发生偏转，此现象说明（　　）
A．小磁针被磁化 B．小磁针磁性消失
C．地磁场方向改变 D．电流周围存在磁场
【答案】D
【解析】当导线A端与电池“+”极连通瞬间，小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场的作用，说明通电导线周围存在磁场。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
（变式练2）关于利用通电直导线和小磁针“探究通电直导线周围是否存在磁场”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是法拉第
B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C．通电直导线周围的磁场方向是由小磁针静止时N极的指向决定的
D．若只改变直导线中的电流大小，小磁针静止时N极的指向一定与原来相反
【答案】B
【解析】A．首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是奥斯特，故A错误；
B．小磁针偏转，能说明通电导线周围存在磁场，故小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场，故B正确；
C．通电直导线周围的磁场方向由小磁针静止时N极指向来判断，不是由小磁针静止时N极的指向决定的，故C错误；
D．通电直导线磁场方向与电流方向有关，与电流的大小无关，改变直导线中电流的大小，小磁针N极的指向不会改变，故D错误。故选B。
（变式练3）如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转
B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场
C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转
D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变
【答案】B
【解析】A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针处的磁场沿南北方向，而小磁针自由静止时即指向南北方向，这样操作小磁针最不容易发生偏转，故A错误；
B．磁场看不见，不方便观察其是否存在，实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场，采用了转换法，故B正确；
C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针仍会发生偏转，且偏转的方向与原来不同，故C错误；
D．实验中改变电源的正、负极，电流方向改变，小磁针的偏转方向会发生改变，故D错误。故选B。
考点2 通电螺线管的磁场
【例题2】 1820年，安培在法国科学院的例会上做了一个有趣的实验。如图所示，将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，给螺线管通电，下列说法正确的是（　　）
A.通电螺线管B端为N极
B. 通电螺线管外部磁场分布与蹄形磁体相似
C. 螺线管通电会转动，是因为受到了地磁场的作用
D. 螺线管通电会转动，最后停在南北方向上
【答案】CD
【解析】A．由安培定则可得通电螺线管的B端为S极，故A错误；
B．通电螺线管外部磁场的分布情况与条形磁体的磁场分布情况相似，故B错误；
C．螺线管通电后产生磁性，受地磁场的影响，通电螺线管会转动，故C正确；
D．在地磁场的影响下，通电螺线管最后会静止在南北方向上，故D正确。故选CD。
（变式练1）科技小组的同学将不同金属丝插入菠萝中自制了水果电池，然后将一根导线在纸筒A上绕制成螺线管，导线两端接在水果电池两极上，螺线管产生的磁场使小磁针静止在如图所示状态。下列判断正确的是（ ）
A．通电螺线管的左侧是N极
B．水果电池M端为负极
C．把小磁针取走，则通电螺线管周围的磁场消失
D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变
【答案】B
【解析】AB．由图可知，小磁针左侧是N极，根据异名磁极相互吸引，则通电螺线管的左侧是S极，右侧为N极，螺线管电流从右侧流入，故水果电池N为正极，M端为负极，故A错误，B正确；
C．把小磁针取走，磁场依然存在，则通电螺线管周围的磁场不会消失，故C错误；
D．改变电流方向，通电螺线管N、S极方向改变，小磁针偏转方向改变，故D错误。故选B。
（变式练2）2024年1月18日，天舟七号货运飞船在中国空间站成功对接（图甲）。当货运飞船和核心舱相互靠近时，为减缓撞击带来的影响，货运飞船与核心舱间需配置缓冲装置。“飞天”兴趣小组根据以上信息结合物理知识，设计了如图乙所示的缓冲装置简化图。当条形磁体和通电螺线管靠近时，产生相互排斥的力，说明通电螺线管左端为______极，为增大排斥力，滑动变阻器的滑片应向______端滑动。
【答案】 N A
【解析】当条形磁体和通电螺线管靠近时，产生相互排斥的力，根据同名磁极相互排斥，说明通电螺线管左端为N极；为增大排斥力，滑动变阻器的滑片应向左端滑动，增大通过螺线管的电流，从而增强螺线管的磁性。
（变式练3）（2026甘肃兰州二模）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
（1）闭合开关S前，小磁针均指向南北方向，说明地球周围存在_______ ；
（2）闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示（涂黑的一端为N极），由此可知：通电螺线管的右端为_____ 极，电源的右端为_____ 极；
（3）对调电源两极，小磁针的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向与_______ 方向有关；
（4）为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是_________________ （写出一条即可）。
【答案】（1）磁场 （2）N 正 （3）电流 （4）见解析
【解析】（1）闭合开关 S前，小磁针均指向南北方向，这是因为地球本身是一个巨大的磁体，地球周围存在地磁场，小磁针在地磁场的作用下会指向南北方向。
（2）根据磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。由图可知，小磁针的N极指向通电螺线管的左端，说明通电螺线管的左端为S极，那么右端为N极。
根据安培定则：用右手握住通电螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中电流的方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。已知通电螺线管的右端为N极，用右手握住螺线管，大拇指指向右端，则四指弯曲的方向为电流的方向，由此可判断出电流从螺线管的右端流入，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极。
（3）对调电源两极，电流方向改变，小磁针的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向发生了改变，由此可知通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
（4）影响通电螺线管磁场强弱的因素有：电流大小、线圈匝数、有无铁芯。为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施有：增大电流、增加线圈匝数、插入铁芯等。
考点3 安培定则及其应用
【例题3】（2026四川自贡）在研究通电螺线管外部磁场方向的实验中，闭合开关，小磁针 最终处于下图所示的位置。请完成：①在电源上方的方框内标出电源的“+”和“-”；②在左端虚线框内标出通电螺线管的极性“N”或“S”；③标出外部小磁针a的N极方向并涂黑。
【答案】如图所示
【解析】小磁针b的N极指向左侧，根据磁场方向的规定：小磁针静止时N极指向为该点磁场方向，说明螺线管外部的磁场方向是从右向左的；而通电螺线管外部的磁场是从N极指向S极，因此螺线管的右端为N极，左端为S极；用右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N极，四指弯曲的方向就是电流的方向；由此可知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，所以电源的左端为“+”极，右端为“-”极；螺线管右端是N极，根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”，小磁针a的左端会被螺线管N极吸引，因此小磁针a的N极指向右侧，据此作图。
（变式练1）下图是根据螺线管中电流的方向判断螺线管的极性，其中正确的是（　　）
A B C D
【答案】B
【解析】AC．图中用的是左手，与安培定则不符，故AC错误；
B．根据安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向就是螺线管的N极，故B正确；
D．根据安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向就是螺线管的N极，图中四指没有指向电流方向，故D错误。故选B。
（变式练2）闭合开关后，小磁针静止时指向如图所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．电源的左端为负极
B．通电螺线管的左端为S极
C．R的滑片不能置于最右端
D．电流表的左端为“-”接线柱
【答案】D
【解析】AB．已知小磁针静止时N极水平向左，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的左端为N极、右端为S极；根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，所以电源左端为正极，右端为负极，故AB错误；
C．R的滑片置于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中电流最小，不会对电路安全有影响，故C错误；
D．电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出，所以电流表的右端为“+”接线柱，左端为“-”接线柱，故D正确。故选D。
（变式练3）由图可知，通电螺线管的磁场方向与螺线管中的 有关；小明同学借助“右手螺旋定则”判定通电螺线管的磁极，大拇指所指的一端为该螺线管的 极。
【答案】电流方向 N
【解析】通电螺线管是利用电流的磁效应工作的，通电螺线管的磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
使用安培定则可以判断通电螺线管的磁极，右手的四指握住螺线管的时候，四指弯曲的方向为电流的方向，则大拇指指向N极方向。
（变式练4）如图所示，闭合开关后，螺线管的磁感线分布如带箭头的虚线所示。请在虚线框内标出小磁针静止时的磁极。
【答案】如图所示
【解析】磁体外部的磁感线由N极发出，回到S极，由螺线管的磁感线分布可知，通电螺线管的右端是N 极，左端是S极。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故小磁针左端为S极，右端为N极。如图所示：
1. 如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（　　）
A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向
C．小磁针静止时N极的指向 D．螺线管中电流的方向
【答案】D
【解析】根据题图可知，最终决定通电螺线管极性的是螺线管中电流的方向，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
2．如图所示，螺线管内放一枚小磁针，当开关S闭合后，小磁针的北极指向将（　　）
A．不动 B．向外转90° C．向里转90° D．旋转180°
【答案】A
【解析】根据安培定则可知，当开关S闭合后，通电螺线管左侧是南极，右侧是北极，在通电螺线管的内部，磁感线的方向是从南极到北极，图中小磁针的北极指向与通电螺线管内部的磁感线的方向相同，所以小磁针的北极指向不动，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
3.在探究“通电螺线管外部磁场”实验中，通电后观察小磁针静止时N极的指向，轻敲纸板，铁屑的排列现象如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场
B．通电螺线管周围的磁感线是真实存在的
C．通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场一样
D．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性
【答案】B
【解析】A．通电后小磁针发生偏转，说明受到了新的磁场的影响，说明通电螺线管周围有磁场，故A正确，不符合题意；
B．磁感线是为了描述磁场建立的物理模型，并不是真实存在的，故B错误，符合题意；
C．由图中铁屑的分布可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场一样，都是两端磁性最强，中间磁性最弱，故C正确，不符合题意；
D．通电螺线管的极性与电流方向有关。改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性，故D正确，不符合题意。故选B。
4．闭合开关S后，小磁针静止时的位置如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．电源右端是负极 B．向右移动滑片，通电螺线管磁性增强
C．调换电源正、负极，小磁针N极指向不变 D．A点磁场方向和小磁针N极指向相同
【答案】D
【解析】A．根据小磁针静止时的指向，利用磁极间“异名磁极相互吸引”的规律，可判断出通电螺线管靠近小磁针N极的一端为S极，另一端为N极。再根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指环绕的方向为电流方向，可判断出电流从电源的右端流出，左端流入，所以电源右端是正极，故A错误；
B．向右移动滑片，滑动变阻器接入电路的阻值增大，在电源电压不变的情况下，电路中的电流减小。而电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数和有无铁芯有关，当线圈匝数和铁芯不变时，电流越小，磁性越弱，所以通电螺线管磁性减弱，故B错误；
C．调换电源正、负极，通电螺线管的磁极会发生改变，根据磁极间的相互作用，小磁针N极的指向会改变，故C错误；
D．在磁体外部，磁感线从N极出发回到S极，小磁针静止时，N极所指的方向与磁感线方向相同，所以A点的磁场方向和小磁针N极指向相同，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，桌面上有一枚转动灵活的小磁针，静止时，小磁针_______极指南；当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在_______；断开电路，小磁针_______（选填“会”或“不会”）回到原来位置。
【答案】 S 磁场 会
【解析】地球本身是个磁体，地球周围存在磁场，地磁北极在地理南极附近，根据异名磁极相互吸引的特性，静止时，在地磁场的作用下，小磁针的南极指向地磁北极，即地理南极。
当导线与电池接触时，形成闭合回路，导线中有电流通过，此时，小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线周围存在磁场。
断开电路，电路中没有电流通过，小磁针在地磁场的作用下会回到原来的位置。
6．小明在科技创新设计中，利用如图所示的通电螺线管实现对控制设备的电磁控制。当开关闭合时，欲使左端为S极，则他安装电源时，电源的右端是 选填“正”或“负”极。
【答案】负
【解析】由图可知，通电螺线管的左端为S极，则右端为N极，由安培定则可判断电流从右端流入电源，左端流出电源，所以电源的右端为负极。
7．如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动一段距离，通电螺线管的磁性变 ；条形磁铁始终静止在桌面上，则其受到的摩擦力方向为 。
【答案】 强 水平向左
【解析】闭合开关S，滑片P向下移动一段距离，滑动变阻器电阻变小，电路中电流变大，通电螺线管的磁性变强。
由图可知，电流从螺线管左端流入、右端流出，根据右手定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极，根据同名磁极相互排斥可知，条形磁铁受到向右的斥力，相对于桌面有向右运动的趋势，所以，则其受到的摩擦力方向为水平向左。
8.如图所示的线圈，它是由导线缠绕在圆筒上做成的，通电后它的周围_______（选填“存在”或“不存在”）磁场，缠绕成线圈的目的是_______。
【答案】 存在 增加通电导线周围的磁场
【解析】线圈通电后，线圈为通电导线，所以周围存在磁场。
相较于单根通电直导线，把导线绕成螺线管，在电流相同的情况下，可以增强导线周围的磁场强度。
9.如图是探究通电直导线周围磁场的实验装置，小磁针放置在桌面上静止时，将直导线AB沿 ________（选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在小磁针正上方，实验时效果最明显。当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在 ___________。仅将电源正负极对调，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与 ___________有关。
【答案】 南北 磁场 电流的方向
【解析】小磁针受到地磁场的作用而要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应使把直导线AB沿南北放置。
开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场。
仅将电源正负极对调，小磁针的偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与电流的方向有关。
10.科技小组把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关按如图所示电路连接并固定在塑料托盘上，当它漂浮在水面，一个简易的指南针就做成了。闭合开关后，该指南针的：d端是______极，指向地理______方附近。
【答案】 S 南
【解析】如图所示，电流从螺线管左端流入、右端流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端即为N极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极，即d端是S极。因地磁场沿南北方向，地球南极处附近为地磁场的N极，地球北极处附近为地磁场的S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以该指南针静止时，d端所指的是地理南方。
11．在图中根据小磁针的指向标出通电螺线管中电流的方向。
【答案】如图所示
【解析】由图可知，小磁针北极指向左边，由磁极间的相互作用规律，可得通电螺线管左边为南极（S），右边为北极（N)，再由安培定则可得，电流由通电螺线管右边的导线流入，如图所示：
12．将小磁针A放在螺线管的内部，小磁针B放在螺线管的右端，闭合开关后小磁针B的磁极如图所示，请画出螺线管的绕线方式，并在括号内标出小磁针A右端的极性。
【答案】如图所示
【解析】根据外侧小磁针B的N极靠近螺线管的右侧，根据异名磁极相互吸引，则螺线管右侧为S极；根据安培定则可知，右手的拇指指向N极，拇指应指向螺线管的左侧，四指握住螺线管，四个手指所指的方向为电流方向，因为电源左侧为正极，电流从左侧流入，则此时电流需从左侧流入线圈的外侧，据此画出线圈；根据磁体内部磁场方向是从S极指向N极，小磁针A静止时N极所指方向为磁场方向，内部的小磁针A右侧为S极，如图所示：
13. 如图所示，根据磁体及周围磁场分布情况，在图中标出通电螺线管的N极及电源的正极。
【答案】如图所示
【解析】螺线管外部磁场方向由N极指向S极，由图可知螺线管左侧为S极，右侧是N极，由右手螺旋定则可知，螺线管正面电流方向向下，背面电流方向向上，可知电源正极在左侧，如图所示：
14. 如图所示，请根据通电螺线管上方小磁针静止时的指向，在虚线框内用箭头标出相应的电流方向和磁场方向。
【答案】如图所示.
【解析】小磁针静止时，N极向左，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，由此可知，螺线管左侧为S极，右侧为N极，根据磁体外部的磁场方向由N极出发进入S极标出磁感线的方向，则由右手螺旋定则可知电流由左侧流入，即虚线框内电流方向应向下.
15．如图所示是小亮“探究电磁铁磁性强弱”的实验电路，请根据小磁针的N极指向，标出电磁铁周围磁感线的方向，并用“+”“﹣”号标出电源的正、负极。
【答案】如图所示：
【解析】小磁针的左端是S极，由于异名磁极相互吸引，所以当小磁针自由静止时，与小磁针S极靠近的螺线管的左端一定是N极，即右端为N极；
根据图示的线圈绕向和螺线管的NS极，利用安培定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管的左端流入，右端流出，因此电源的左端为正极，右端为负极。在磁体的外部，磁感线方向从N极出来，回到S极。
16. 如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称（要求闭合开关，移动滑片P能改变螺线管磁性强弱）。
【答案】如图所示.
【解析】因为要求闭合开关，移动滑片P能改变螺线管磁性强弱，所以滑动变阻器接入电路采用一上一下接法，图中上接线柱已有，故只要接一个下接线柱；电路从左侧往上流入螺线管，根据安培定则，螺线管右侧为N极，左侧为S极，所以小磁针右边为N极。如图所示.
17.将一个通电螺线管AB用单线悬挂起来，如图所示，闭合开关，最后静止时A端指南、B端指北。画出螺线管上过导线环绕图示，并在螺线管两端标出N、S极。
【答案】如图所示。
【解析】通电螺线管水平悬吊静止时一端指南一端指北，指北的是N极，指南的是S极，如图所示，电流方向如图所示，根据安培定则用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向通电螺线管的N极，所以先从螺线管的后面开始绕螺线管.
18. 如图所示，开关闭合后，小磁针静止时右端为N极。请在对应括号内和A点分别标出：
（1）螺线管“N”或“S”极；
（2）电源的“+”或“-”极；
（3）A点磁感线方向。
【答案】如图所示
【解析】小磁针静止时右端为N极，左端为S极，根据磁极间相互作用规律可知螺线管右端为N极，左端为S极；根据安培定则可知电流从螺线管左端流入，则电源左端为正极；磁体外部磁感线是从N极出发，指向S极，所以A点磁感线方向水平向左，作图如下：
19. （2025长春）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）如图甲所示，在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后，用手___________纸板，观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与___________磁体的磁场相似。
（2）根据图甲中小磁针的N极指向，可知通电螺线管的左端为___________极。将电源的正负极对调，小磁针的N极指向也改变了，说明通电螺线管外部的磁场方向与___________方向有关。
（3）图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图，“指南鱼”内部藏有磁石，能够指示南北方向，这是由于地球的周围存在___________。
【答案】（1） 轻敲 条形 （2） N 电流 （3）磁场
【解析】（1）通电螺线管周围存在磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用，所以通电螺线管周围的小磁针（铁屑）会被磁化，且排列情况反映其磁场分布情况，为了使铁屑分布情况更加直观，实验时应对着螺线管轻轻敲击纸板，这样铁屑与纸板脱离，铁屑在磁场的作用下会重新排列，与通电螺线管的磁场情况相吻合，从而可以确定通电螺线管的N、S极，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）由图甲可知小磁针的N极指向为向左，根据磁极间的相互作用规律可知通电螺线管的左端为N极。
对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，由此可知通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
（3）地球是一个大磁体，其周围存在磁场，“指南鱼”在地磁场的作用下能够指示南北方向。
20．实验小组同学用如图甲所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向是否有关，如图乙所示，仅将电源正负极对调后连入电路。（小磁针涂黑的一端是N极）
(1)该实验通过小磁针静止时 极所指方向来判断通电螺线管外部磁场的方向。
(2)仅将电源正负极对调后连入电路的目的是为了改变通电螺线管中的 。
(3)根据图甲、乙所示的现象可以得出的结论是 。
(4)另一组同学发现他们的小磁针偏转不明显，为了增加通电螺线管的磁性，可行的操作是 （写出一种即可）。
【答案】(1)N (2)电流方向 (3)通电螺线管外部磁场的方向与电流方向有关 (4)增加线圈匝数
【解析】（1）因为小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中通过小磁针静止时N极所指方向来判断通电螺线管外部磁场的方向。
（2）将电源正负极对调后连入电路，会使通电螺线管中的电流方向发生改变，这样就能探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系。
（3）当仅改变电源正负极，即改变电流方向时，观察到小磁针的偏转方向发生了改变，说明通电螺线管外部磁场的方向随电流方向的改变而改变。
（4）增加通电螺线管磁性的方法有多种，例如增加线圈匝数，在相同电流情况下，线圈匝数越多，磁性越强；或者增大电流，可通过调高电源电压或减小电路中的电阻等方式来实现。
21. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
（1）小明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；
（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。
【答案】（1）轻敲 磁场 成立（2）N 条形（3）电流方向
【解析】（1）在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后需要轻敲有机玻璃板，这样做的目的是克服摩擦力的影响，使细铁屑可以自由移动。磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，闭合开关，观察到螺线管周围的小磁针由于受到磁场的作用而发生偏转，说明了通电螺线管周围存在磁场。闭合开关后，发现无论小磁针放在螺线管周围的那个位置，均发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场，电流周围存在的磁场是真实的，不会由于小磁针的消失而消失。
（2）物理学中规定，自由小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。在通电螺线管外部多放置一些细铁屑，可以形象的显示出通电螺线管周围的细铁屑的排列与条形磁铁周围的细铁屑排列相似，由此可以判断，通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似。
（3）在其它因素不变的情况下，对调电源的正负极，改变通过螺线管的电流方向，观察小磁针的指向有无改变，可探究通电螺线管的极性与电流方向的关系。
奥斯特在世界上第一个发现了电与磁之间的联系，开创了电磁学的发展。
安培定则
奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。安培定则是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，也叫右手螺旋定则。
1. 直线电流的安培定则用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
2. 环形电流的安培定则让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。环形电流可看成许多小段直线电流组成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向。叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。直线电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。
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人教版2024九年级上册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第二十章 电与磁
专题51 电生磁
物理观念：能认识电流周围存在磁场,知道通电螺线管外部磁场的方向,能认识电磁铁在生产生活中的应用。
科学思维：通过对日常生活、工业生产中的电器设备的观察,知道电与磁有密切的联系;会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
科学探究: 能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验,能根据探究问题,设计实验电路图,能连接电路进行探究,能根据记录的实验信息得出结论,能按要求完成实验报告。能将电学实验的技能应用于电与磁的实验中。
科学态度与责任担当：通过电磁知识的探究和电磁铁在生产中的广泛应用,体会应用电磁知识解决实际问题的喜悦,树立科技强国的责任感与使命感。
贯彻本节课核心素养目标，必须完成以下精细化的学习目标
1. 通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。能利用安培定则判断通电螺线管中电流的方向或两端的极性。
2. 经历分析通电螺线管外部磁场方向的过程，发展归纳推理能力。
3. 通过探究通电螺线管外部磁场方向的实验，培养根据证据进行解释的科学探究能力。
4. 通过电生磁的学习，感悟自然现象之间的普遍联系，激发学习热情。
本节课重点难点
重点：通电螺线管的磁场。
难点：运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。
知识点1 电流的磁效应
1. 奥斯特实验
（1）探究电与磁是否存在联系
【演示实验】如图所示，将一枚小磁针置于桌面上，在小磁针上方放一条直导线，使导线与电池触接，然后断开，看看电路连通时和断开后小磁针有什么变化。
对调电池的正、负极，再做一次实验，继续观察小磁针的变化。
小磁针受到了磁场力的作用，这个磁场与电流有什么关系？
【实验现象】如果导线在小磁针上方并且两者平行，当导线通电时，小磁针发生偏转；切断电流时，小磁针又回到原位。
【实验分析】小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。
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。
【实验结论】
①电流周围存在着磁场；②电流的磁场方向跟电流的方向有关。
2. 电流的磁效应
通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。
知识点2 通电螺线管的磁场
1. 螺线管
手电筒在通电时连一根大头针都吸不动，这是因为它的磁场太弱了。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。
螺线管演示器 螺线管
2. 探究通电螺线管外部磁场的方向
【实验思路】我们已经通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场，也可以用同样的方法来研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的。
首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。
想一想：要研究通电螺线管外部磁场的方向，需要哪些器材？
需要的器材：螺线管、电源、小磁针等。
【实验过程】
（1）按照图布置器材。为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置，观察并记录各个点小磁针N极的指向，这个方向就是该点的磁场方向。
实验现象与分析：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，如图所示。
实验结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）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。
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，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（3）观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。用小磁针判断通电螺线管的N、S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N、S极。
通电螺线管有两种可能的电流方向
不同的小组可以用不同绕线方式的螺线管进行实验。根据你的实验，判断电流方向和图中的哪个相吻合。在图上分别标出通电螺线管的N极和S极。
实验现象与分析：改变螺线管导线中电流的环绕方向，发现小磁针的N极指向也随之改变，通电螺线管的N、S 极正好对调，这说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
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. 探究通电螺线管的极性跟环绕电流方向的关系
（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甲图与乙图（或丙图与丁图）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（选填“相同”或“不相同”）；
②甲图与丙图（或乙图与丁图）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（选填“相同”或“不相同”）。
（3）探究结论：通电螺线管的极性与电流方向有关，与绕线方向无关。（均选填“有关”或“无关”）
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。
知识点3 安培定则
1. 安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法
（1）蚂蚁的方法：如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。
（2）猴子的方法：如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。
蚂蚁的方法 猴子的方法 我们的方法
我们应该怎样判断呢？对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判断。
（3）安培定则
用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。
2. 安培定则的应用
（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N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线。
【诠释】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。
②N极和S极一定在通电螺线管的两端。
③判断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。
1. 安培定则操作误区：用左手握住螺线管（错误，必须用右手）；
2. 电流方向判断误区：混淆螺线管线圈上电流的环绕方向（需注意线圈的绕线方式，是从螺线管前端正面绕入，还是背面绕入）；
3. 磁性强弱影响因素误区：认为“螺线管的磁性强弱只与电流大小有关”（错误，还与匝数、有无铁芯有关）；
4. 奥斯特实验误区：认为“任何情况下通电导线都能使小磁针偏转”（错误，导线需平行于小磁针，且在小磁针附近）。
5. 通电螺线管外部磁场方向与内部磁场方向是一致的
观点是错误的。因为通电螺线管外部磁场方向是由N极出来指向S极，内部磁场方向则由S极指向N极。
通电螺线管周围的磁场与条形磁体十分相似，但它们也有不同的地方。
相同点：（1）都有吸附铁类物质的性质；（2）条形磁体的磁极位置与通电螺线管相同；（3）都有同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的特点；（4）把二者悬挂起来都有指示南北的性质。
不同点：（1）条形磁体属于永磁体，而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性；（2）条形磁体的南北极是固定的，而通电螺线管的南北极与电流方向有关；（3）条形磁体磁场的强弱一般情况下是不变的，而通电螺线管的磁场强弱与电流的大小有关。
考点1 电流的磁效应
【例题1】我们的日常生活离不开电和磁．发现电流磁效应的科学家是（　　）
A．牛顿 B．奥斯特 C．阿基米德 D．瓦特
【答案】B
【解析】多了解物理学史，了解科学家的贡献，有利于对培养学习物理的兴趣．根据各位物理学家的贡献回答，奥斯特发现电生磁．
A.牛顿提出了牛顿第一定律，故A错误；
B.奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故B正确；
C.阿基米德发现了杠杆原理，故C错误；
D.瓦特改良了蒸汽机，故D错误．
（变式练1）如图所示，小磁针静止时指向南北，当导线A端与电池“+”极连通瞬间，小磁针发生偏转，此现象说明（　　）
A．小磁针被磁化 B．小磁针磁性消失
C．地磁场方向改变 D．电流周围存在磁场
（变式练2）关于利用通电直导线和小磁针“探究通电直导线周围是否存在磁场”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是法拉第
B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C．通电直导线周围的磁场方向是由小磁针静止时N极的指向决定的
D．若只改变直导线中的电流大小，小磁针静止时N极的指向一定与原来相反
（变式练3）如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转
B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场
C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转
D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变
考点2 通电螺线管的磁场
【例题2】 1820年，安培在法国科学院的例会上做了一个有趣的实验。如图所示，将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，给螺线管通电，下列说法正确的是（　　）
A.通电螺线管B端为N极
B. 通电螺线管外部磁场分布与蹄形磁体相似
C. 螺线管通电会转动，是因为受到了地磁场的作用
D. 螺线管通电会转动，最后停在南北方向上
【答案】CD
【解析】A．由安培定则可得通电螺线管的B端为S极，故A错误；
B．通电螺线管外部磁场的分布情况与条形磁体的磁场分布情况相似，故B错误；
C．螺线管通电后产生磁性，受地磁场的影响，通电螺线管会转动，故C正确；
D．在地磁场的影响下，通电螺线管最后会静止在南北方向上，故D正确。故选CD。
（变式练1）科技小组的同学将不同金属丝插入菠萝中自制了水果电池，然后将一根导线在纸筒A上绕制成螺线管，导线两端接在水果电池两极上，螺线管产生的磁场使小磁针静止在如图所示状态。下列判断正确的是（ ）
A．通电螺线管的左侧是N极
B．水果电池M端为负极
C．把小磁针取走，则通电螺线管周围的磁场消失
D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变
（变式练2）2024年1月18日，天舟七号货运飞船在中国空间站成功对接（图甲）。当货运飞船和核心舱相互靠近时，为减缓撞击带来的影响，货运飞船与核心舱间需配置缓冲装置。“飞天”兴趣小组根据以上信息结合物理知识，设计了如图乙所示的缓冲装置简化图。当条形磁体和通电螺线管靠近时，产生相互排斥的力，说明通电螺线管左端为______极，为增大排斥力，滑动变阻器的滑片应向______端滑动。
（变式练3）（2026甘肃兰州二模）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
（1）闭合开关S前，小磁针均指向南北方向，说明地球周围存在_______ ；
（2）闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示（涂黑的一端为N极），由此可知：通电螺线管的右端为_____ 极，电源的右端为_____ 极；
（3）对调电源两极，小磁针的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向与_______ 方向有关；
（4）为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是_________________ （写出一条即可）。
考点3 安培定则及其应用
【例题3】（2026四川自贡）在研究通电螺线管外部磁场方向的实验中，闭合开关，小磁针 最终处于下图所示的位置。请完成：①在电源上方的方框内标出电源的“+”和“-”；②在左端虚线框内标出通电螺线管的极性“N”或“S”；③标出外部小磁针a的N极方向并涂黑。
【答案】如图所示
【解析】小磁针b的N极指向左侧，根据磁场方向的规定：小磁针静止时N极指向为该点磁场方向，说明螺线管外部的磁场方向是从右向左的；而通电螺线管外部的磁场是从N极指向S极，因此螺线管的右端为N极，左端为S极；用右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N极，四指弯曲的方向就是电流的方向；由此可知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，所以电源的左端为“+”极，右端为“-”极；螺线管右端是N极，根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”，小磁针a的左端会被螺线管N极吸引，因此小磁针a的N极指向右侧，据此作图。
（变式练1）下图是根据螺线管中电流的方向判断螺线管的极性，其中正确的是（　　）
A B C D
（变式练2）闭合开关后，小磁针静止时指向如图所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．电源的左端为负极
B．通电螺线管的左端为S极
C．R的滑片不能置于最右端
D．电流表的左端为“-”接线柱
（变式练3）由图可知，通电螺线管的磁场方向与螺线管中的 有关；小明同学借助“右手螺旋定则”判定通电螺线管的磁极，大拇指所指的一端为该螺线管的 极。
（变式练4）如图所示，闭合开关后，螺线管的磁感线分布如带箭头的虚线所示。请在虚线框内标出小磁针静止时的磁极。
1. 如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（　　）
A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向
C．小磁针静止时N极的指向 D．螺线管中电流的方向
2．如图所示，螺线管内放一枚小磁针，当开关S闭合后，小磁针的北极指向将（　　）
A．不动 B．向外转90° C．向里转90° D．旋转180°
3.在探究“通电螺线管外部磁场”实验中，通电后观察小磁针静止时N极的指向，轻敲纸板，铁屑的排列现象如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场
B．通电螺线管周围的磁感线是真实存在的
C．通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场一样
D．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性
4．闭合开关S后，小磁针静止时的位置如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．电源右端是负极 B．向右移动滑片，通电螺线管磁性增强
C．调换电源正、负极，小磁针N极指向不变 D．A点磁场方向和小磁针N极指向相同
5. 如图所示，桌面上有一枚转动灵活的小磁针，静止时，小磁针_______极指南；当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在_______；断开电路，小磁针_______（选填“会”或“不会”）回到原来位置。
6．小明在科技创新设计中，利用如图所示的通电螺线管实现对控制设备的电磁控制。当开关闭合时，欲使左端为S极，则他安装电源时，电源的右端是 选填“正”或“负”极。
7．如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动一段距离，通电螺线管的磁性变 ；条形磁铁始终静止在桌面上，则其受到的摩擦力方向为 。
8.如图所示的线圈，它是由导线缠绕在圆筒上做成的，通电后它的周围_______（选填“存在”或“不存在”）磁场，缠绕成线圈的目的是_______。
9.如图是探究通电直导线周围磁场的实验装置，小磁针放置在桌面上静止时，将直导线AB沿 ________（选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在小磁针正上方，实验时效果最明显。当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在 ___________。仅将电源正负极对调，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与 ___________有关。
10.科技小组把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关按如图所示电路连接并固定在塑料托盘上，当它漂浮在水面，一个简易的指南针就做成了。闭合开关后，该指南针的：d端是______极，指向地理______方附近。
11．在图中根据小磁针的指向标出通电螺线管中电流的方向。
12．将小磁针A放在螺线管的内部，小磁针B放在螺线管的右端，闭合开关后小磁针B的磁极如图所示，请画出螺线管的绕线方式，并在括号内标出小磁针A右端的极性。
13. 如图所示，根据磁体及周围磁场分布情况，在图中标出通电螺线管的N极及电源的正极。
14. 如图所示，请根据通电螺线管上方小磁针静止时的指向，在虚线框内用箭头标出相应的电流方向和磁场方向。
15．如图所示是小亮“探究电磁铁磁性强弱”的实验电路，请根据小磁针的N极指向，标出电磁铁周围磁感线的方向，并用“+”“﹣”号标出电源的正、负极。
16. 如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称（要求闭合开关，移动滑片P能改变螺线管磁性强弱）。
17.将一个通电螺线管AB用单线悬挂起来，如图所示，闭合开关，最后静止时A端指南、B端指北。画出螺线管上过导线环绕图示，并在螺线管两端标出N、S极。
18. 如图所示，开关闭合后，小磁针静止时右端为N极。请在对应括号内和A点分别标出：
（1）螺线管“N”或“S”极；
（2）电源的“+”或“-”极；
（3）A点磁感线方向。
19. （2025长春）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）如图甲所示，在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后，用手___________纸板，观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与___________磁体的磁场相似。
（2）根据图甲中小磁针的N极指向，可知通电螺线管的左端为___________极。将电源的正负极对调，小磁针的N极指向也改变了，说明通电螺线管外部的磁场方向与___________方向有关。
（3）图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图，“指南鱼”内部藏有磁石，能够指示南北方向，这是由于地球的周围存在___________。
20．实验小组同学用如图甲所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向是否有关，如图乙所示，仅将电源正负极对调后连入电路。（小磁针涂黑的一端是N极）
(1)该实验通过小磁针静止时 极所指方向来判断通电螺线管外部磁场的方向。
(2)仅将电源正负极对调后连入电路的目的是为了改变通电螺线管中的 。
(3)根据图甲、乙所示的现象可以得出的结论是 。
(4)另一组同学发现他们的小磁针偏转不明显，为了增加通电螺线管的磁性，可行的操作是 （写出一种即可）。
21. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
（1）小明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；
（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。
奥斯特在世界上第一个发现了电与磁之间的联系，开创了电磁学的发展。
安培定则
奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。安培定则是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，也叫右手螺旋定则。
1. 直线电流的安培定则用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
2. 环形电流的安培定则让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。环形电流可看成许多小段直线电流组成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向。叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。直线电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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