14.2 电流的磁场（优质课件）-2025-2026学年沪科版（五四学制）物理九年级下学期

该初中物理课件围绕电流的磁场展开，涵盖奥斯特实验揭示电生磁、通电螺线管磁场分布与方向、电磁铁特性及应用等核心知识点。以上海磁浮列车悬浮原理设问导入，通过实验探究、例题分析搭建从基础到应用的递进式学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过奥斯特实验、通电螺线管学生实验培养探究能力，结合右手螺旋定则应用发展科学推理，融入电磁起重机、磁浮列车等实例渗透科学态度与责任。含《奥斯特实验》等视频资源，提升训练分层设计，助力学生深化理解，也为教师提供丰富教学素材。

第2节 电流的磁场 通过本章内容的学习，你将认识磁场和地磁场，了解电流周围存在磁场、通电导线在磁场中会受到力的作用；通过实验探究，了解通电螺线管外部磁场的方向，了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件；感悟物理学的重大发现对人类社会产生的巨大影响。 九年级下册•沪科版 （五四•学制） 罗盘是航海用的指南针，指南针的发明是中华民族对世界文明作出的重要贡献。从天然磁石到以磁化方法制造的指南针，从发现电能生磁到磁也能生电，人类对电磁现象的认识不断加深。本章我们将初步学习与电磁现象有关的知识。 第14章 电与磁 导入新课 第2节 电流的磁场 2002年12月31日，世界上第一列投入商业运营的磁浮列车在上海通车，其设计最高速度为430km/h。磁浮列车行驶时车身悬浮在轨道上，大大减小了列车前进过程中的阻力，从而能够高速行驶。 磁浮列车为什么能悬浮起来呢？ 电流的磁场 01 通电螺线管外部的磁场 02 电磁铁 03 课堂总结 04 提升训练 05 第2节 电流的磁场 一、电流的磁场 第2节 电流的磁场 一、电流的磁场 1. 奥斯特实验 （1）探究电与磁是否存在联系 【实验】如图所示，将导线平行架设在小磁针的上方，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。将电源的正、负极对调，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。 对调电池的正、负极，再做一次实验，继续观察小磁针的变化。 一、电流的磁场 【实验现象】 在上述实验中观察到，闭合开关后小磁针发生偏转；若改变通电直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生了改变。 【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。 一、电流的磁场 【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。 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。 奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。 2. 电流的磁效应 一、电流的磁场 奥斯特塑像矗立于奥斯特公园 奥斯特相信电、磁、光、热等自然现象之间一定存在着某种内在联系。美国科学家富兰克林（B. Franklin，1706—1790）发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，使得奥斯特更坚信电与磁的转化是可能的。 奥斯特一边实验一边思考，他从电流通过导线时所产生的热现象想到磁的作用会不会像热那样是向四周扩展的呢？ 一、电流的磁场 在1820年4月某天的一个晚上，奥斯特在做关于电和磁现象的讲演时即兴地把导线平行放置在小磁针的上方。当他接通电源的一瞬间，看到磁针发生了偏转，这正是他苦苦探寻多年的神奇景象。此后的几个月，他先后做了 60 多个实验来确认电流能否产生磁场。 1820年7月21日，奥斯特发表论文，正式公布了电流的磁效应。虽然奥斯特发现这一现象有点偶然性，但在科学研究中，机遇总是青睐有准备的头脑。 电流的磁效应揭示了电和磁之间存在着联系，打开了电磁学研究领域的大门。 一、电流的磁场 视频欣赏——《奥斯特实验》 一、电流的磁场 【例题1】小红用如图所示装置探究磁与电的关系。 （1）由图a、图b、图c可知：电流周围存在_______，且________ ； （2）实验中小磁针的作用是________ ； （3）小红推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图d所示，小磁针也会发生偏转。其依据是： _______________________； 电子定向移动的方向 与电流的方向相反 （4）图d中小磁针N极偏转方向和图____中小磁针的偏转方向相同，依据是：________。 磁场 磁场方向与 电流方向有关 检测磁场的存在 电荷的定向移动会形成电流 c 一、电流的磁场 【解析】（1）由图a、b、c可知，通电后小磁针发生了偏转，说明电流周围存在磁场。改变电流方向，小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向与电流方向有关。 （2）该实验通过小磁针的偏转来探究通电导线周围是否存在磁场，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。 （3）电荷的定向移动会形成电流，电流的周围存在磁场，一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，会形成电流，所以小磁针也会发生偏转。 （4）电子定向移动的方向与电流的方向相反，电子向右定向移动，则电流的方向是向左的，所以图d中小磁针N极偏转方向和图（c）中小磁针的偏转方向相同。 二、通电螺线管外部的磁场 第2节 电流的磁场 二、通电螺线管外部的磁场 电流磁效应的发现进一步激发了科学家们的探索热情，他们让电流通过不同形状的导线，研究电流周围产生的磁场。如图所示，将导线绕制成螺旋形的线圈，做成螺线管，通电螺线管周围的磁场会强得多。 将导线绕在圆筒上 螺线管示意图 二、通电螺线管外部的磁场 在玻璃板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的排列情况，如图所示，可以看出通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。 1. 探究通电螺线管外部磁场的方向 演示实验 二、通电螺线管外部的磁场 【提出问题】通电螺线管外部不同位置磁场的方向是怎样的？通电螺线管的磁场方向与电流的环绕方向有什么关系？ 【搜集证据】 （1）器材：螺线管（带玻璃板或白纸板）、 电源、开关、导线若干、 _______。 （2）方案 用导线将螺线管与电源、开关串联，在螺线管外部放置_______。闭合开关，观察并记录不同位置处 _________________。 为了研究通电螺线管的磁场方向与电流的环绕方向的关系，还需要进行的实验操作是： _______ 。 小磁针 小磁针 改变通电螺线管中电流的环绕方向 小磁针N极的指向 二、通电螺线管外部的磁场 （3）记录：将观察到的不同位置处___________________记录下来，并标注实验时相应的电流环绕方向。 小磁针N极的指向 二、通电螺线管外部的磁场 【作出解释】 （1）分析：比较螺线管通电时外部不同位置处小磁针N极的指向，并分析此时通电螺线管的哪一端相当于条形磁体的N极。 比较通电螺线管电流环绕方向不同时，螺线管外部同一位置处小磁针N极的指向不同。 通电螺线管周围的磁感线 条形磁体周围的磁感线 就像用磁感线描述条形磁体的磁场一样，我们可以用磁感线描述通电螺线管的磁场，如图所示。 二、通电螺线管外部的磁场 （2）结论：由上述实验可得： 通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似； 改变通电螺线管中电流的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 二、通电螺线管外部的磁场 视频演示——《探究通电螺线管的磁场》 二、通电螺线管外部的磁场 【交流反思】将本小组的实验记录和结论与其他小组交流，比较各小组的通电螺线管外部磁场的方向。能否用一种简单的方法，描述通电螺线管N极与电流环绕方向的关系？ 通电螺线管有两种可能的电流方向 二、通电螺线管外部的磁场 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。 结论：通电螺线管的极性与电流方向有关，与绕线方向无关。 二、通电螺线管外部的磁场 法国物理学家安培进一步做了大量实验，研究了通电螺线管磁场方向与电流方向之间的关系，并总结出了右手螺旋定则。 右手螺旋定则： 用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 2. 右手螺旋定则 二、通电螺线管外部的磁场 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。 二、通电螺线管外部的磁场 【例题2】某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向，进行的实验操作如下：（图中红色为N极） （1）在嵌有螺线管的有机玻璃上均匀地放置小磁针，连接好电路后闭合开关，小磁针的分布如图乙所示，实验中小磁针的作用是_______。小磁针在__________________的作用下发生偏转，由图乙可知，通电螺线管外部的磁场分布与_______磁体的磁场相似。 （2）根据通电螺线管旁边小磁针的指向可知此时通电螺线管的左端为_____极。 （3）接下来该实验小组的 同学将电源的正负极对调， 目的是_____。 确定磁场方向 条形 通电螺线管的磁场 探究磁场方向与 电流方向是否有关 N 二、通电螺线管外部的磁场 【解析】（1）图乙中开关已闭合，通电螺线管周围存在磁场，小磁针在磁场的作用下发生偏转，从小磁针的偏转情况可以看出通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场相似。 （2）根据异名磁极相互吸引，由小磁针的指向可判断出通电螺线管的左端为N极。 （3）该实验小组的同学将电源的正负极对调可以改变通电螺线管的电流方向，闭合开关，小磁针的指向也改变了，所以可以探究通电螺线管的磁场方向与电流方向的关系。 二、通电螺线管外部的磁场 【例题3】请根据磁感线的方向在图中三个虚线框内分别标出小磁针、通电螺线管和电源的极性。 【解析】在磁体外部，磁感线由N极指向S极，因此螺线管左端为S极，右端为N极，由异名磁极相互吸引可得小磁针左端为S极，右端为N极，由右手定则，可得电源左侧为正极，右侧为负极，如图所示。 三、电磁铁 第2节 电流的磁场 三、电磁铁 1. 电磁铁 （1）电磁铁：内部带有铁芯的螺线管在通电时磁性会更强，我们把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁，图所示的装置就是最简单的电磁铁。 （2）影响电磁铁磁性强弱的因素 实验表明，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数、线圈中的电流大小等有关。 29 三、电磁铁 （3）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场的方向。 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。 30 三、电磁铁 2. 电磁铁的应用 （1）电磁起重机 电磁铁最直接的应用之一是电磁起重机。电磁铁安装在吊车上，通电后一次可以吸起几吨钢材，如图所示，移动到指定位置后切断电流，即可放下钢材。 大型电磁起重机 31 三、电磁铁 视频欣赏——《电磁起重机》 32 三、电磁铁 （2）磁浮列车 磁浮列车是科技创新和社会发展的产物，具有高速、舒适、噪声小和能耗低等优点，能够有效缓解城市交通拥堵和环境污染问题。2021年7月20日，具有我国完全自主知识产权的、速度可达600km/h的高速磁浮交通系统在青岛成功下线，是目前世界上最快的轨道交通工具。 磁浮列车是依靠磁场悬浮起来的。图中的上海磁浮列车的磁场由电流产生，这种电磁悬浮系统耗能较大，且要靠复杂的控制技术来实现。 采用永磁体产生磁场可避免以上问题，因此寻找磁性稳定、密度足够高，能满足列车悬浮需求的永磁体，是研制新型磁浮列车的关键。 33 三、电磁铁 2022 年8月9日，利用永磁体“悬挂”的永磁磁浮空轨列车“兴国号”成功运行，标志着全球首条永磁磁浮轨道交通工程试验线顺利建成。 “兴国号”永磁磁浮空轨列车 34 三、电磁铁 驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器，难道强大的电流就在按钮下面流过？ 不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的。我们能否利用电磁铁的吸引力来控制高电压、强电流电路的通断呢？ 3. 电磁继电器 （1）电磁继电器：利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。 35 三、电磁铁 （2）电磁继电器的结构与工作电路 电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 ②高压工作电路： 高压电源、电动机、动、静触点. ①低压控制电路： 电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等. 36 三、电磁铁 （3）电磁继电器的工作原理 当闭合控制电路中的开关S时，有较小的电流通过电磁铁的线圈，电磁铁就获得了磁性从而吸引衔铁，使触点接通工作电路。 断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁在弹簧的作用下与电磁铁分离，使触点脱开，工作电路断开，电动机停止工作。 37 三、电磁铁 （4）电磁继电器的一些应用 通过电磁继电器控制工作电路，可以达到安全、智能的目的。 ①利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流工作电路的通断，使人远离高压环境； ②利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制； ③在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制，如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。 38 【例题4】如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为S极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值减小 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗 C 三、电磁铁 39 【解析】A．由图可知，电流从电磁铁的左端流入，利用安培定则判断电磁铁的左端为S极，右端为N极，故A错误； B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据I=U/R可知，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，故B错误； CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，根据I=U/R可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的总电阻变小，根据I=U/R可知，通过指示灯的电流变大，灯泡变亮，故C正确，D错误。故选C。 三、电磁铁 40 四、课堂总结 第2节 电流的磁场 课堂总结（1） 电流的 磁场 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。 ①通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似； ②通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中电流的方向有关。 ③右手螺旋定则：通电螺线管磁场方向与电流方向间的关系。 ①内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 ②磁性强弱与线圈的匝数、线圈中的电流大小等有关。 ③磁性的有无、强弱和磁场的方向都可以由电流来方便地控制。 ④电磁铁的应用：电磁起重机、磁浮列车、电磁继电器。 ⑤电磁继电器：利用电磁铁控制电路通断的开关。 电流的磁场 电磁铁 通电螺线管的磁场 42 课堂总结（2） 43 五、提升训练 第2节 电流的磁场 提升训练 1．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 B 提升训练 【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。 提升训练 2．如图所示，下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为N极 B．电源右端为正极 C．小磁针右端为S极 D．通过小磁针的磁感线方向水平向右 D 提升训练 【解析】A．磁体外部的磁感线从磁体N极出发，回到S极。图中螺线管右端磁感线“进入”，说明右端是S极，左端是N极，故A错误； B．螺线管左端是N极，根据安培定则，电流应从螺线管左端流入、右端流出，所以电源右端是负极，左端是正极，故B错误； CD．螺线管左端是N极，右端是S极，磁感线从左端指向右端，所以通过小磁针的磁感线方向水平向右。小磁针的北极与放入改点的磁场方向一致，则小磁针右端为N极，故C错误，D正确。 故选D。 提升训练 3．小意家有一款磁悬浮音箱，由箱体和底座两部分组成（图甲），箱体底部有一块永磁铁，底座内部电路如图乙所示。闭合开关，箱体悬浮空中，下列判断正确的是（　　） A．永磁体A端为N极 B．底座通电后能产生磁场利用了电流的磁效应 C．通电时，用手托住箱体，底座的磁场会消失 D．永磁体B端与电磁铁上端为同名磁极 B 提升训练 【解析】A．由图乙可知，底座通电后，电流从螺线管的上后方流入，下前方流出，根据安培定则可知，螺线管的下端是N极，上端是S极，根据同名磁极相互排斥原理可知，音箱底部磁铁的A端应该是S极，故A错误； BC．底座通电后能产生磁场是因为通电导线周围存在着磁场，这是电流的磁效应；只要通电，导线周围就存在磁场，通电时，用手托住箱体，底座的磁场不会消失，故B正确，C错误； D．因为螺线管的下端是N极，上端是S极，永磁体与螺线管相互排斥，所以音箱底部磁铁的A端是S极，B端是N极，即永磁体B端与电磁铁上端为异名磁极，故D错误。故选B。 提升训练 4．根据通电螺线管的N、S极和磁感线形状，在图丙标出磁体A的N极、磁感线方向（任选一根标出即可）和电源“+”、“﹣”极。 【解析】已知通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为N极方向，可知电流由螺线管的右侧流入，则电源右端为正极，左端为负极。磁体外部的磁感线由N极指向S极，根据图中磁感线的形状可知（呈排斥状），两磁极间一定为同名磁极，故条形磁铁A的左端为S极，右端为N极，并标出一根磁感线的方向，如图所示。 提升训练 【解析】A．电磁铁通电后列车自身的重力不会改变，故A错误； B．由题意可知，该磁悬浮列车利用的是电磁力，根据磁极间的作用规律可知，列车悬浮是利用异名磁极相互吸引，故B错误； C．根据安培定则和磁极间相互作用规律可知，列车正常运行时电源上端为正极，故C正确；D．磁感线不是真实存在，车厢线圈通电后周围存在磁场，D错误。故选C。 5．如图是磁悬浮列车工作原理图，磁体镶嵌在T形轨道里，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上，实现非接触的支撑、导向和运行。关于磁悬浮交通系统，下列说法正确的是（ ） A．通电的电磁铁能使列车变轻从而悬浮 B．列车悬浮利用同名磁极相互排斥 C．列车正常运行时电源上端为正极 D．车厢线圈通电后周围存在磁感线 C （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）。 6．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___________________ 。 通电螺线管外部磁场的 方向与电流方向有关 提升训练 电流方向 N 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。 提升训练 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $