14.3 电流的磁场（课件）2024-2025学年-北师大版物理九年级上册

第三节 电流的磁场 第十四章 磁现象 知识点 电流的磁场 1 1. 探究通电直导线周围的磁场 实验体验：如图1所示，将一根直导线架 在静止的小磁针上方，并使直导线与小 磁针平行。 (1)闭合开关接通电路，小磁针会发生偏转； (2)改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生改变。 课堂新授 实验结论：通电导线周围存在磁场，其方向与电流方向有关。 课堂新授 深度思考 (1)根据通电时小磁针的偏转情况，能否说明通电直导线周围的磁场方向垂直于导线？ (2)实验时，通电直导线能否由南北方向(平行架在静止小磁针的上方)改为东西方向？为什么？ 课堂新授 深度理解 (1)小磁针静止时N极的指向表示该点的磁场方向；由通电时小磁针向垂直于导线方向偏转，只能说明这时小磁针所在位置的磁场方向垂直于导线方向。 (2)假如导线沿东西方向，通电时直导线下方的磁场有两种可能：一是磁场方向和地磁场方向恰好相同，小磁针不会发生偏转；二是磁场方向和地磁场方向相反，小磁针会偏转180°，即沿东西方向可能发现不了通电直导线周围有磁场。 课堂新授 2. 电流的磁效应 (1)内容：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场。 (2)发现者：丹麦物理学家奥斯特。 (3)实验的意义：揭示了电和磁之间的联系，对物理学的发展做出了划时代的贡献。 课堂新授 例 1 [衡水期末] 如图2所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行放置。 课堂新授 解题秘方：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，磁场方向不同，小磁针静止时N 极的指向不同。 课堂新授 (1)接通电路后，观察到小磁针偏转，说明_____________ _____。若接通电路后移去小磁针，上述结论是否成立？_______(填“成立”或“不成立”)。 解析：接通电路后，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，这是著名的奥斯特实验；若接通电路后移去小磁针，上述结论仍然成立。 电流周围存在 磁场 成立 课堂新授 (2)实验中小磁针的作用是_________________________。 解析：小磁针受到磁场力的作用能够发生偏转，故小磁针可以检测磁场的存在。 验证电流周围是否存在磁场 课堂新授 (3)改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生_____，表明_____________________________。 解析：改变电流方向，小磁针偏转方向发生改变，说明电流的磁场方向与电流方向有关。 改变 电流的磁场方向与电流方向有关 课堂新授 (4)该实验中用到的一种重要科学研究方法是_____。 A．类比法 B．转换法 C．控制变量法 D．等效替代法 B 课堂新授 1．某同学利用如图所示装置进行了实验，闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关后，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，闭合开关后，小磁针的偏转如图丙中箭头所示。 课堂新授 (1)由图甲、乙可得电流可以产生________。 (2)由图乙、丙可得电流产生的磁场的方向与电流的______有关。 磁场 方向 课堂新授 知识点 通电螺线管周围的磁场 2 1. 螺线管的构成 把导线绕在圆筒上就做成了螺线管。 2. 探究通电螺线管的外部磁场 实验体验：(1)在通电螺线管内外撒些 小铁屑，轻轻敲动后铁屑排列如图3甲 所示。 课堂新授 (2)在通电螺线管内外放置一些小磁针，小磁针静止时排列如图乙所示。 (3)改变通电螺线管的电流方向时，图乙中小磁针N 极和S 极的指向改变。 课堂新授 论证思考 (1)根据什么事实，可以判断通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似? (2)根据什么实验事实，可以判断通电螺线管外部的磁场方向随电流方向的改变而改变? (3)根据什么实验事实，可以判断通电螺线管内部存在磁场? 课堂新授 论证结果 (1)图3甲中通电螺线管外部的铁屑排列情况、图乙中通电螺线管周围小磁针排列情况都和条形磁体周围的铁屑、小磁针排列相似。 (2)图乙中改变通电螺线管中的电流方向时，小磁针南北极的指向对调。 (3)图甲中通电螺线管内部的铁屑、图乙中通电螺线管内部的小磁针，都是有规律排列的。 课堂新授 3. 通电螺线管磁场的特征 (1)通电螺线管外部的磁场和条形磁体周围的磁场相似； (2)通电螺线管内部存在磁场； (3)磁感线如图4所示是一条条闭合的曲线。 课堂新授 [中考·河南]在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中。 例 2 解题秘方：本实验通过转换法来认识磁场。通过控制变量法探究通电螺线管的极性与电流的方向是否有关。 课堂新授 (1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需_____纸板，观察到铁屑排列成如图5 所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与_____磁体的磁场相似。 轻敲 条形 课堂新授 解析：通电螺线管周围的铁屑会被磁化，但由于铁屑与纸板间的摩擦力太大，不能自由转动，因此实验中可以轻敲纸板减小铁屑与纸板间的摩擦，使铁屑在磁场力的作用下有规则地排列。由图中铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。 课堂新授 (2)用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。 将小磁针放在 光滑的水平桌面上，静止时指向南的一端为S极，另一端为N极(或用条形磁体的N极靠近小磁针的一端，相吸的为S极，相斥的为N极) 解析：将小磁针放置在光滑的水平桌面上，待其静止时，指向南的一端为S极，指向北的一端为N极。 课堂新授 (3)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，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的_____有关。 方向 解析：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，说明通电螺线管的极性与螺线管中的电流方向有关。 课堂新授 2. [中考·成都] 如图是小聪和小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”实验示意图。实验时，在小圆位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置 小磁针静止时N 极的指向；对 调电源正负极，重复上述操作。 课堂新授 下列说法不正确的是( ) A. 小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向 B. 闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同 C. 对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向 改变 D. 通过实验可总结出通电螺线管的磁极和电流方向的关系 B 课堂新授 知识点 右手螺旋定则 3 1. 内容 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，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极。 课堂新授 2. 两种握法 如图6所示右手握螺线管的两种方法。螺线管面对自己这边电流向下的握法如图甲，电流向上的握法如图乙。 课堂新授 3. 右手螺旋定则三个方面的应用 (1)依据绕线确定的螺线管中电流的方向，判断通电螺线管的磁极； (2)给出通电螺线管的磁极，判断线圈中的电流方向； (3)由螺线管两端导线的电流方向及磁极，对螺线管绕线。 课堂新授 技巧点拨 已知电流方向时，先让四指方向和电流方向一致握住螺线管，大拇指所指的那端就是N极。 已知螺线管的磁极时，先让大拇指指向N极握住螺线管，弯曲四指所指的方向就是螺线管中电流环绕的方向。 课堂新授 [大兴区二模]把一根螺线管和电源组成 如图7所示的电路，闭合开关后，下 列判断中正确的是(　　) A．螺线管的左端是N极 B．在A处自由静止的小磁针的左端是N极 C．在B处自由静止的小磁针的左端是N极 D．在C处自由静止的小磁针的左端是N极 例 3 课堂新授 解题秘方：判断磁极的思路：首先根据电源的正负极标注通电螺线管中的电流方向，然后用右手握住螺线管使电流方向和四指指向一致，这时大拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极。 课堂新授 解析：由图可知，闭合开关后，电流从螺线管的左侧流入、右侧流出，由右手螺旋定则可知，螺线管的右端是N极，左端是S极，由磁极间的作用规律可知，在A处自由静止的小磁针的左端是S极，在B处自由静止的小磁针的左端是S极，在C处自由静止的小磁针的左端是N极。 答案：D 课堂新授 3. [张掖期中]如图所示，根据图中电源及绕线，确定螺线管的N、S极，并将小磁针的N 极涂黑。 解：如图所示。 课堂新授 [中考·大连]小磁针静止时的指向如图8所示，请标出通电螺线管的N极，并在括号中标出电源的“＋”“－”极。 例 4 课堂新授 解题秘方：判断电流方向的思路：用右手握住螺线管且满足大拇指所指那端就是通电螺线管的N 极，这时弯曲四指的指向就是线圈中电流的环绕方向。 课堂新授 解析：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N 极靠近的螺线管的左端是S 极，右端为N 极；根据图示的线圈绕向和螺线管的N、S 极，利用右手螺旋定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管的右端流入，左端流出，因此电源的左端为负极，右端为正极。 课堂新授 解：如图9所示。 课堂新授 4. [沈阳一模] 如图所示， 由通电螺线管的磁感线方向可知， 电流表的上端为______(填“正”或“负”)接线柱；静止的小磁针的右端为______(填“N”或“S”)极。 正 S 课堂新授 [西安雁塔区校级模拟] 给螺线管通电时，小磁针静止时的指向如图10所示，请标出通电螺线管的磁极和线圈的绕向。 例 5 课堂新授 解题秘方：首先根据磁极间的相互作用判断通电螺线管的磁极，然后根据磁极运用右手螺旋定则判断电流环绕方向，最后结合电源正负极画出导线的环绕情况。 课堂新授 解析：小磁针静止时N极指向左端，由磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的右端为S 极，左端为N 极；根据右手螺旋定则，伸出右手使大拇指指向通电螺线管的N 极(即螺线管的左端)，则四指弯曲的方向为电流的方向，结合电流由螺线管的左端流入画出绕线方法。 课堂新授 解：如图11所示。 课堂新授 5. 如图所示，是一个可自由转动的小磁针放在通电螺线管的一端最终静止时的状态，“N”是小磁针的极性。请在图中画出绕线(三匝即可)，使它和 电源形成闭合电路，并标出电源 “＋”“－”极。 解：如图所示。 课堂新授 电流的磁场 电 生 磁 通电螺线管 奥斯特实验 右手螺旋定则 构成 特点 归纳总结 $$