2 电流的磁场 （导学案）物理教科版2024九年级上册

该初中物理导学案聚焦“电流的磁场”，核心知识点涵盖奥斯特实验、通电螺线管磁场特点、安培定则及磁化现象。通过自主预习回顾奥斯特发现，课堂探究以实验重现（如小磁针偏转实验）和模拟直线电流到螺线管磁场演变搭建支架，衔接磁现象与电流磁效应的知识脉络。 资料特色在于强化科学探究与科学思维，设计奥斯特实验重现、螺线管磁场探究等活动，引导学生观察分析现象，通过环形电流叠加模型建构理解螺线管磁场。结合生活实例（涂鸦画板、电动泵）的例题与练习，深化物理观念，自主预习到课后反思的结构支持自主学习与教师评估，有效提升核心素养。

2 电流的磁场 （导学案） 【学习目标】 1. 通过奥斯特实验，认识电流周围存在磁场，理解磁场方向与电流方向的关系。 2. 掌握通电螺线管外部磁场的特点，会使用安培定则判断磁极方向。 3. 了解磁化现象，知道物体磁性的来源及磁化的应用。 【学习重点】 1. 电流的磁效应及其实验现象；2. 掌握通电螺线管外部磁场的特点，会使用安培定则判断磁极方向；3. 了解磁化现象，知道物体磁性的来源及磁化的应用。 【学习难点】运用安培定则判断通电螺线管两端的磁极，或螺线管中的电流方向。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 1820年，丹麦物理学家 发现通电导线附近的磁针发生轻微 ，这说明通电导线在它周围形成了 。 2. 通电导线周围的磁场方向与 有关，改变 ，小磁针偏转方向也随之改变。 3. 通电螺线管外部的磁场分布与 的磁场相似，通电螺线管两端的极性跟螺线管中 有关。 4． 总结出判断通电螺线管的磁极性跟电流方向的关系是：用 握螺线管，让四指弯向螺线管中 ，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的 。 5. 磁化是使 的物体获得 的过程。能被磁化的物质大多数是含 的合金或氧化物，叫作 。 【课堂探究】 探究一、奥斯特的发现 1. 奥斯特的发现 1820年丹麦物理学家 正在课堂上给学生演示实验。当他接通电路时，导线附近的一个小磁针发生了轻微偏转。难道是电流产生了磁场？他怀着极大的兴趣继续做了许多实验后，终于证实电流的周围存在着 。 奥斯特的发现，揭示了 的联系，打开了电磁学领域的一扇大门，使人类对磁与电现象的研究进入了一个新的发展时期。 2. 实验重现—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，在小磁针正上方放置一条直导线，使导线与电池接触并接通电路，观察小磁针的变化；随后断开电路，再观察小磁针的变化。 接着，对调电池的正、负极，改变电流方向，重复上述实验步骤。 【实验现象】 当导线通电时，小磁针发生 ； 当切断电流时，小磁针又 。 改变导线中电流的方向（正负极对调），小磁针偏转方向 。 【实验分析】 1. 小磁针发生偏转，说明它受到了磁场力的作用，这表明通电导线与磁体一样，周围存在 。 2. 切断电流后小磁针恢复原状，说明导线周围的 随之消失，表明该磁场是由 产生的。 3. 改变电流方向后，小磁针偏转方向也发生改变，说明电流产生的磁场方向与 有关。 【实验结论】 1. 电流周围存在 ； 2. 电流的磁场方向与 有关。 【例题1】1．如图是奥斯特实验的装置图，关于此实验，下列说法正确的是（     ） A．通电前，小磁针上方的导线应沿东西方向放置 B．改变导线中的电流方向，小碰针偏转的方向将发生改变 C．移走小磁针，通电导线周围的磁场消失 D．将导线断开，小磁针静止时N极将指向地磁场的北极 【例题2】如图所示是丹麦物理学家奥斯特曾经做过的实验。 (1)比较图中甲、乙两图，说明通电导体周围存在 ； (2)比较图中乙、丙两图，可以得出电流的磁场方向与 有关，这种现象就叫电流的磁效应。 3. 电流的磁效应 通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做 。 进一步研究发现，直线电流产生的磁场中，通电直导线周围磁场是以导线为圆心排列的一系列同心圆。这些同心圆位于与直导线垂直的平面上。 【例题3】“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有着不同的假设： 甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转 乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用 （1）没通电时，静止的小磁针的N极指向 ；（填“南方”或“北方”） （2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 ； （3）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将 （选填“不改变”或“改变”）； （4）在做该实验时，下列操作中现象最明显的是 A．电流沿东西方向放置在磁针的正上方 B．电流沿南北方向放置在磁针的正上方 C．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的正下方 D．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的延长线上 探究二、通电螺线管的磁场 1. 从直线电流的磁场到通电螺线管的磁场 奥斯特的发现激发了科学家们的探索热情，通电直导线所形成的磁场太弱，他们通过将导线弯成各种形状并通以电流，来研究电流所产生的磁场。其中，用导线绕制而成的通电螺线管在应用中尤为广泛。那么，通电螺线管的磁场究竟是如何分布的呢？ 螺线管是由导线绕制而成的线圈。借助计算机模拟，我们可以直观地观察到从直线电流的磁场逐步演化为通电螺线管的磁场的过程。 直线电流产生的磁场：通电直导线周围的磁场呈一系列以 为圆心的同心圆分布。 直线电流向环形电流过渡时产生的磁场：当导线逐渐弯曲成弧形时，其周围磁场也开始向环形分布演变，磁场线逐渐闭合。 导线弯成环形时电流产生的磁场：单匝环形电流的磁场分布类似于一个小磁环，磁场在环内集中，环外逐渐发散。 通电螺线管的磁场形成：通电螺线管的磁场可以看作是多个环形电流的磁场叠加而成。当导线绕成多匝线圈时，各匝电流产生的磁场相互叠加，形成一个与 相似的磁场分布，两端分别为 和 。 2. 实验—探究通电螺线管的磁场特点 【设计实验】 实验器材：电源、螺线管、开关、导线、小磁针若干、铁屑、有机玻璃板。 探究方法：转换法—通过小磁针指向和铁屑排列间接观察磁场分布与方向。 【进行实验】 实验一：观察外部磁场分布 在玻璃板上均匀撒铁屑，将通电螺线管平放于板上。 轻敲玻璃板，观察并记录铁屑排列形状。 实验二：观察磁极与电流方向的关系 在螺线管两端附近放置小磁针。 闭合开关，记录小磁针N极指向。 改变电流方向，再次观察并记录小磁针指向。 实验三：观察内部磁场方向 将小磁针放入螺线管内部不同位置。 记录小磁针静止时N极的指向。 【实验记录】 实验内容 观察现象 记录要点 外部磁场分布 铁屑排列呈条状，两端密集，中间稀疏 形状与条形磁铁相似 磁极与电流方向 电流方向改变时，小磁针指向反转 磁极随电流方向改变 内部磁场方向 管内小磁针N极均指向同一方向 内部磁场方向一致 【分析与论证】 （1） 根据铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场分布与 相似； （2） 改变电流方向后，小磁针指向反转，说明通电螺线管的磁极与 有关； （3）螺线管内部各点小磁针指向一致，说明其内部磁场方向沿轴线方向且基本均匀。 【实验结论】 通电螺线管的磁场具有以下特点： 外部磁场分布与 相似； 通电螺线管两端的极性与螺线管中 有关。 3. 安培定则 右手螺旋定则 【想一想】通过前面的学习，我们知道通电螺线管的磁极与电流方向有关，那我们应该如何根据电流判断通电螺线管两端的极性，或者通过螺线管的极性判断电流方向？ （1） 安培定则 为了便于记忆，法国科学家 总结出判断通电螺线管的磁极性跟电流关系的方法：用 握螺线管，让四指弯向螺线管中 ，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的 。 （2） 安培定则的应用 ①根据通电螺线管中的电流方向，判断螺线管的 。 ②根据通电螺线管的极性，判断螺线管中的 （或电源的 ）。 ③根据螺线管的极性和电源正负判断螺线管的 。 温馨提示： ①决定极性的是 ： 通电螺线管两端的极性由内部电流的环绕方向决定，电流方向一致则极性 。 若改变电流方向，N极和S极位置互换。 ②判断时必须是 ，用右手握住螺线管，使四指弯曲方向与 一致。 ③对于理想长直螺线管，N极和S极出现在它的 。 【例题4】(1)闭合开关后，小磁针静止时N极的指向如图所示。请在图中用箭头标出两条磁感线的方向，并在括号内标出电源的“+”或“-”极。 (2)如图所示，在螺线管旁悬挂一个条形磁体。闭合开关后，条形磁体向左偏。请用箭头标出通电螺线管中的电流方向，并在括号内标出通电螺线管的“N”或“S”极和电源的“+”或“-”极。 【例题5】小明做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验。 (1)在硬纸板上均匀撒上铁屑，给螺线管通电后，观察到只有少量铁屑移动；若想使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，可进行的操作是 。观察铁屑的排列形状如图甲所示，说明通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似； (2)图乙中螺线管旁放置一个小磁针，闭合开关，小磁针将 （选填“顺”或“逆”）时针旋转。将电池的正负极对调，观察小磁针的旋转方向，是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 方向的关系； (3)为增强通电螺线管的磁场，可采取的措施有 （写出一种方法即可）。 探究三、物体磁性从哪里来 1. 磁性的来源 物质都是由 等微粒构成的，在微粒内部，存在着一种环形电流，由于环形电流的存在，使得每一个这样的物质微粒都可以看作一个 。 对于大部分物体，内部的大量微型小磁针的 ，物体不显磁性。 而在有的物体中，大量微型小磁针 ，物体就具有了磁性。 2. 磁化 （1）磁化现象：使没有磁性的物体 的过程叫作磁化。 磁化的本质：物体被磁化的过程，实质上是物体内部“微型小磁针”按顺序“整队”的过程。 （2）磁化的方法： ①接触或靠近磁体； ②用一个磁体在磁性物体上沿一个方向摩擦，就可使这个物体变成磁体； ③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。 人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 （3） 磁化的应用： 磁性材料：能被磁化的物质大多数是含 的合金或氧化物，叫作磁性材料。 磁性材料应用广泛，它的研制是现代科技的一个重要领域。 （4） 磁化的影响：日常生活中，磁化也可能会对生活用品产生一些不利的影响。 【例题6】如图所示的是一种涂鸦画板的原理图。将磁铁粉浸没在悬浮液里，当按下磁性写字笔其中一个按钮时，笔尖磁体为S极，可以写出 色的字。擦去字迹时，只需将刷子左右移动即可，刷子可以用 （选填“不易磁化”或“易磁化”）的材料制成。 【例题7】一颗铁质的小螺丝掉入细小狭长的小洞中，使用下列方案不能取出小螺丝的 A ． B． C． D． 【精讲点拨】 1. 电流的磁效应是描述电流周围存在磁场的物理现象，磁场方向与电流方向有关。该现象由丹麦物理学家奥斯特于1820年首次通过实验证实。 2. 通电螺线管的磁场特点——在电流大小与方向不变时，通电螺线管外部磁场分布与条形磁铁相似，内部磁场近似为匀强磁场，方向沿轴线从S极指向N极。 3. 安培定则（右手螺旋定则）—用于判断通电螺线管或直导线周围磁场方向的基本方法：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。 4. 磁化是是物体带上磁性的过程，磁性材料一般是含有铁钴镍的合金或氧化物。 【归纳整理】 2 电流的磁场 【课堂练习】 1．闭合开关后，通电螺线管内的小磁针静止后停在图示位置，则（    ） A．电源A端为负极，B端为正极，线圈右端为S极，左端为N极 B．电源A端为负极，B端为正极，线圈右端为N极，左端为S极 C．电源A端为正极，B端为负极，线圈右端为S极，左端为N极 D．电源A端为正极，B端为负极，线圈右端为N极，左端为S极 2．通电螺线管和磁体A的磁极附近的磁感线分布如下图所示，小磁针处于静止状态。则（   ） A．通电螺线管的左端是N极 B．小磁针的b端是N极 C．电源的c端是正极 D．磁体A右端磁极与通电螺线管左端互相吸引 3．在如图所示电路中，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小。下列分析正确的是（   ） A．电源左端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性增强 B．电源左端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性减弱 C．电源右端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性增强 D．电源右端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性减弱 4．在“探究通电螺线管磁场”的实验中，小磁针和螺线管放置于同一水平面内，螺线管为东西朝向，小磁针可在水平面内自由转动，如图所示。开关S闭合后，小磁针的N极指向右侧，则电源A端为 （选填“正”或“负”）极。当开关S断开时，小磁针的N极将 （选填“向北”“向南”或“不”）偏转。 5．某心肺机中“电动泵”的结构原理如图所示，当线圈两端接入某频率的交流电时，就能代替人体心脏的输血功能；若电流从流向，则活塞向 （选填“左”或“右”）运动。 6．在探究“通电螺线管外部的磁场”实验中： (1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑被 ，这时轻敲纸板，观察到铁屑排列成如图甲所示的形状。图乙、图丙分别是条形磁体和蹄形磁体的周围铁屑分布情况，对比分析可知通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的相似； (2)开关闭合后，小磁针的指向如图丁所示，由此可知，螺线管左端为 极（选填“N”或“S”），电源右端为 极（选填“正”或“负”）； (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的 有关。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2 电流的磁场 （导学案） 【学习目标】 1. 通过奥斯特实验，认识电流周围存在磁场，理解磁场方向与电流方向的关系。 2. 掌握通电螺线管外部磁场的特点，会使用安培定则判断磁极方向。 3. 了解磁化现象，知道物体磁性的来源及磁化的应用。 【学习重点】 1. 电流的磁效应及其实验现象；2. 掌握通电螺线管外部磁场的特点，会使用安培定则判断磁极方向；3. 了解磁化现象，知道物体磁性的来源及磁化的应用。 【学习难点】运用安培定则判断通电螺线管两端的磁极，或螺线管中的电流方向。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现通电导线附近的磁针发生轻微偏转，这说明通电导线在它周围形成了磁场。 2. 通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，改变电流方向，小磁针偏转方向也随之改变。 3. 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁铁的磁场相似，通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 4．安培总结出判断通电螺线管的磁极性跟电流方向的关系是：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。 5. 磁化是使没有磁性的物体获得磁性的过程。能被磁化的物质大多数是含铁、钴、镍的合金或氧化物，叫作磁性材料。 【课堂探究】 探究一、奥斯特的发现 1. 奥斯特的发现 1820年丹麦物理学家奥斯特正在课堂上给学生演示实验。当他接通电路时，导线附近的一个小磁针发生了轻微偏转。难道是电流产生了磁场？他怀着极大的兴趣继续做了许多实验后，终于证实电流的周围存在着磁场。 奥斯特的发现，揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门，使人类对磁与电现象的研究进入了一个新的发展时期。 2. 实验重现—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，在小磁针正上方放置一条直导线，使导线与电池接触并接通电路，观察小磁针的变化；随后断开电路，再观察小磁针的变化。 接着，对调电池的正、负极，改变电流方向，重复上述实验步骤。 【实验现象】 当导线通电时，小磁针发生偏转； 当切断电流时，小磁针又回到原来的指向。 改变导线中电流的方向（正负极对调），小磁针偏转方向改变（反向偏转）。 【实验分析】 1. 小磁针发生偏转，说明它受到了磁场力的作用，这表明通电导线与磁体一样，周围存在磁场。 2. 切断电流后小磁针恢复原状，说明导线周围的磁场随之消失，表明该磁场是由电流产生的。 3. 改变电流方向后，小磁针偏转方向也发生改变，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关。 【实验结论】 1. 电流周围存在磁场； 2. 电流的磁场方向与电流的方向有关。 【例题1】1．如图是奥斯特实验的装置图，关于此实验，下列说法正确的是（     ） A．通电前，小磁针上方的导线应沿东西方向放置 B．改变导线中的电流方向，小碰针偏转的方向将发生改变 C．移走小磁针，通电导线周围的磁场消失 D．将导线断开，小磁针静止时N极将指向地磁场的北极 【答案】B 【详解】A．做奥斯特实验时，因为小磁针受地磁场的影响，静止时是南北指向，所以小磁针上方的导线应与小磁针平行，即导线应沿南北方向放置。这样方便观察导线通电后小磁针偏转的情况，故A错误； B．改变导线中的电流方向，即改变通电导体周围的磁场方向，小磁针偏转的方向将发生改变，故B正确； C．移走小磁针，通电导线周围的磁场依然存在，故C错误； D．将导线断开，导体周围的磁场也随之消失，小磁针静止时又恢复南北指向，其N极将指向地理的北极，也就是地磁场的南极，故D错误。 故选B。 【例题2】如图所示是丹麦物理学家奥斯特曾经做过的实验。 (1)比较图中甲、乙两图，说明通电导体周围存在 ； (2)比较图中乙、丙两图，可以得出电流的磁场方向与 有关，这种现象就叫电流的磁效应。 【答案】(1)磁场 (2)电流的方向 【详解】（1）甲、乙两图，当电路闭合时，电路中有电流，小磁针的方向发生偏转，受到磁场作用。电路断开时，电路中无电流，小磁针的方向不发生偏转，所以甲、乙两图得到的结论：通电导体的周围存在磁场。 （2）乙、丙两图，电路中电流方向相反时，小磁针偏转方向也相反，说明磁场的方向发生改变，所以得到的结论：电流的磁场方向跟电流的方向有关；电流周围存在磁场的现象，叫电流的磁效应。 3. 电流的磁效应 通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。 进一步研究发现，直线电流产生的磁场中，通电直导线周围磁场是以导线为圆心排列的一系列同心圆。这些同心圆位于与直导线垂直的平面上。 【例题3】“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有着不同的假设： 甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转 乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用 （1）没通电时，静止的小磁针的N极指向 ；（填“南方”或“北方”） （2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 ； （3）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将 （选填“不改变”或“改变”）； （4）在做该实验时，下列操作中现象最明显的是 A．电流沿东西方向放置在磁针的正上方 B．电流沿南北方向放置在磁针的正上方 C．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的正下方 D．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的延长线上 【答案】 北方 磁针偏转的方向不变 改变 B 【详解】（1）[1]没通电时，通电导线周围没有磁场；由于地球是一个巨大的磁体，地理的南极是地磁场的北极，地理的北极是地磁场的南极，所以没通电时，小磁针在地磁场的作用下N极指向北方。 （2）[2]如果乙正确，他们调换电池的正负极，改变电流的方向，磁场方向改变，小磁针偏转方向改变，如果甲同学的假设是正确的，磁针偏转的方向不变。 （3）[3]由于电流产生的磁场在导线上、下方的方向相反，当小磁针从下方移到上方之后，小磁针的转动方向会相反。 （4）[4]地球的磁场方向是从地理的南极指向北极，所以若将导线东西放置，导线周围的磁场有很多电话南北方向的，所以此时很多的磁场方向与地球的磁场方向可能一致，而导致实验现象不明显，但若将导线南北放置，此时导线的磁场方向是东西方向的，所以此时小磁针会在导线磁场的作用下指示东西，故现象更为明显。 探究二、通电螺线管的磁场 1. 从直线电流的磁场到通电螺线管的磁场 奥斯特的发现激发了科学家们的探索热情，通电直导线所形成的磁场太弱，他们通过将导线弯成各种形状并通以电流，来研究电流所产生的磁场。其中，用导线绕制而成的通电螺线管在应用中尤为广泛。那么，通电螺线管的磁场究竟是如何分布的呢？ 螺线管是由导线绕制而成的线圈。借助计算机模拟，我们可以直观地观察到从直线电流的磁场逐步演化为通电螺线管的磁场的过程。 直线电流产生的磁场：通电直导线周围的磁场呈一系列以导线为圆心的同心圆分布。 直线电流向环形电流过渡时产生的磁场：当导线逐渐弯曲成弧形时，其周围磁场也开始向环形分布演变，磁场线逐渐闭合。 导线弯成环形时电流产生的磁场：单匝环形电流的磁场分布类似于一个小磁环，磁场在环内集中，环外逐渐发散。 通电螺线管的磁场形成：通电螺线管的磁场可以看作是多个环形电流的磁场叠加而成。当导线绕成多匝线圈时，各匝电流产生的磁场相互叠加，形成一个与条形磁铁相似的磁场分布，两端分别为N极和S极。 2. 实验—探究通电螺线管的磁场特点 【设计实验】 实验器材：电源、螺线管、开关、导线、小磁针若干、铁屑、有机玻璃板。 探究方法：转换法—通过小磁针指向和铁屑排列间接观察磁场分布与方向。 【进行实验】 实验一：观察外部磁场分布 在玻璃板上均匀撒铁屑，将通电螺线管平放于板上。 轻敲玻璃板，观察并记录铁屑排列形状。 实验二：观察磁极与电流方向的关系 在螺线管两端附近放置小磁针。 闭合开关，记录小磁针N极指向。 改变电流方向，再次观察并记录小磁针指向。 实验三：观察内部磁场方向 将小磁针放入螺线管内部不同位置。 记录小磁针静止时N极的指向。 【实验记录】 实验内容 观察现象 记录要点 外部磁场分布 铁屑排列呈条状，两端密集，中间稀疏 形状与条形磁铁相似 磁极与电流方向 电流方向改变时，小磁针指向反转 磁极随电流方向改变 内部磁场方向 管内小磁针N极均指向同一方向 内部磁场方向一致 【分析与论证】 （1） 根据铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场分布与条形磁铁相似； （2） 改变电流方向后，小磁针指向反转，说明通电螺线管的磁极与电流方向有关； （3）螺线管内部各点小磁针指向一致，说明其内部磁场方向沿轴线方向且基本均匀。 【实验结论】 通电螺线管的磁场具有以下特点： 外部磁场分布与条形磁铁相似； 通电螺线管两端的极性与螺线管中电流的方向有关。 3. 安培定则 右手螺旋定则 【想一想】通过前面的学习，我们知道通电螺线管的磁极与电流方向有关，那我们应该如何根据电流判断通电螺线管两端的极性，或者通过螺线管的极性判断电流方向？ （1） 安培定则 为了便于记忆，法国科学家安培总结出判断通电螺线管的磁极性跟电流关系的方法：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。 （2） 安培定则的应用 ①根据通电螺线管中的电流方向，判断螺线管的极性。 ②根据通电螺线管的极性，判断螺线管中的电流方向（或电源的正负极）。 ③根据螺线管的极性和电源正负判断螺线管的绕法。 温馨提示： ①决定极性的是电流方向： 通电螺线管两端的极性由内部电流的环绕方向决定，电流方向一致则极性相同。 若改变电流方向，N极和S极位置互换。 ②判断时必须是右手，用右手握住螺线管，使四指弯曲方向与电流方向一致。 ③对于理想长直螺线管，N极和S极出现在它的两端。 【例题4】(1)闭合开关后，小磁针静止时N极的指向如图所示。请在图中用箭头标出两条磁感线的方向，并在括号内标出电源的“+”或“-”极。 (2)如图所示，在螺线管旁悬挂一个条形磁体。闭合开关后，条形磁体向左偏。请用箭头标出通电螺线管中的电流方向，并在括号内标出通电螺线管的“N”或“S”极和电源的“+”或“-”极。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）闭合开关后，小磁针静止时N极的指向如图所示。可知通电螺线管右端为S极，左端为N极，通电螺线管外部磁感线从N极出发回S极，根据安培定则，通电螺线管外圈电流方向向上，因此电源右边为正极，如图所示： （2）由图可知，条形磁体被螺线管吸引，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的右端为S极，左端为N极。根据安培定则可知，通电螺线管外圈电流方向向上，所以电源的左端为负极，如图所示： 【例题5】小明做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验。 (1)在硬纸板上均匀撒上铁屑，给螺线管通电后，观察到只有少量铁屑移动；若想使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，可进行的操作是 。观察铁屑的排列形状如图甲所示，说明通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似； (2)图乙中螺线管旁放置一个小磁针，闭合开关，小磁针将 （选填“顺”或“逆”）时针旋转。将电池的正负极对调，观察小磁针的旋转方向，是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 方向的关系； (3)为增强通电螺线管的磁场，可采取的措施有 （写出一种方法即可）。 【答案】(1) 轻敲硬纸板 条形 (2) 逆 电流 (3)增大电流 【详解】（1）[1]若想使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，可进行的操作是轻敲硬纸板，这样能减小铁屑与硬纸板间的摩擦力，使得铁屑能够在磁场力的作用下自由转动并按磁场的分布规律排列。 [2]观察图甲中铁屑的排列形状，我们可以看到铁屑在螺线管两端分布较为密集，中间分布较为稀疏，这种分布特点与条形磁体的磁场分布特点一致，所以说明通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。 （2）[1]对于图乙，根据安培定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，那么大拇指所指的那端（即螺线管的右端）就是N极，左端为S极。由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，小磁针的N极会受到螺线管N极的排斥，小磁针的S极会受到螺线管N极的吸引，所以小磁针将逆时针旋转。 [2]将电池的正负极对调，此时螺线管中的电流方向发生了改变，同时观察到小磁针N极的旋转方向也发生了改变。因为小磁针N极的指向反映了磁场的方向，所以这一现象表明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。 （3）通电螺线管的磁场强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯等因素有关。在其他条件不变的情况下，增大电流，螺线管内部和外部的磁场都会增强；增加线圈匝数，也能使磁场增强；插入铁芯，铁芯被磁化后会产生附加磁场，同样可以增强通电螺线管的磁场。 探究三、物体磁性从哪里来 1. 磁性的来源 物质都是由原子、分子等微粒构成的，在微粒内部，存在着一种环形电流，由于环形电流的存在，使得每一个这样的物质微粒都可以看作一个微型小磁针。 对于大部分物体，内部的大量微型小磁针的指向紊乱，物体不显磁性。 而在有的物体中，大量微型小磁针指向较为一致，物体就具有了磁性。 2. 磁化 （1）磁化现象：使没有磁性的物体获得磁性的过程叫作磁化。 磁化的本质：物体被磁化的过程，实质上是物体内部“微型小磁针”按顺序“整队”的过程。 （2）磁化的方法： ①接触或靠近磁体； ②用一个磁体在磁性物体上沿一个方向摩擦，就可使这个物体变成磁体； ③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。 人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 （3） 磁化的应用： 磁性材料：能被磁化的物质大多数是含铁、钴、镍的合金或氧化物，叫作磁性材料。 磁性材料应用广泛，它的研制是现代科技的一个重要领域。 （4） 磁化的影响：日常生活中，磁化也可能会对生活用品产生一些不利的影响。 【例题6】如图所示的是一种涂鸦画板的原理图。将磁铁粉浸没在悬浮液里，当按下磁性写字笔其中一个按钮时，笔尖磁体为S极，可以写出 色的字。擦去字迹时，只需将刷子左右移动即可，刷子可以用 （选填“不易磁化”或“易磁化”）的材料制成。 【答案】 红 易磁化 【详解】[1][2]根据磁极间的相互作用规律，可知当按下磁性写字笔按钮时，笔尖磁体为S极，吸引N极，可以写出红色的字；刷子左右移动可以擦去字迹，为了有效擦除字迹，刷子应该能吸引磁铁粉，故应该用易磁化的材料制成。 【例题7】一颗铁质的小螺丝掉入细小狭长的小洞中，使用下列方案不能取出小螺丝的 A ． B． C． D． 【答案】D 【分析】磁体具有吸引磁性物质的性质．同时磁性物质可以被磁体磁化，从而获得磁性． 【详解】A、图中磁体可以吸引小螺丝，可以取出，不合题意； B、图中磁体可以吸引小螺丝，可以取出，不合题意； C、图中铁棒可以被磁体磁化，从而具有磁性，能吸引小螺丝，可以取出，不合题意； D、铜棒不是磁性物质，不能被磁化，无法吸引小螺丝，不能取出，符合题意． 故选D． 【精讲点拨】 1. 电流的磁效应是描述电流周围存在磁场的物理现象，磁场方向与电流方向有关。该现象由丹麦物理学家奥斯特于1820年首次通过实验证实。 2. 通电螺线管的磁场特点——在电流大小与方向不变时，通电螺线管外部磁场分布与条形磁铁相似，内部磁场近似为匀强磁场，方向沿轴线从S极指向N极。 3. 安培定则（右手螺旋定则）—用于判断通电螺线管或直导线周围磁场方向的基本方法：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。 4. 磁化是是物体带上磁性的过程，磁性材料一般是含有铁钴镍的合金或氧化物。 【归纳整理】 2 电流的磁场 【课堂练习】 1．闭合开关后，通电螺线管内的小磁针静止后停在图示位置，则（    ） A．电源A端为负极，B端为正极，线圈右端为S极，左端为N极 B．电源A端为负极，B端为正极，线圈右端为N极，左端为S极 C．电源A端为正极，B端为负极，线圈右端为S极，左端为N极 D．电源A端为正极，B端为负极，线圈右端为N极，左端为S极 【答案】B 【详解】闭合开关后，螺线管内的小磁针静止后N极指向螺线管的右端，所以螺线管内部的磁场方向是由左端指向右端，即螺线管的右端为N极，左端为S极；根据安培定则可以判断出电流从右边导线流入，左边导线流出，即B端为电源正极，A端为电源负极，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．通电螺线管和磁体A的磁极附近的磁感线分布如下图所示，小磁针处于静止状态。则（   ） A．通电螺线管的左端是N极 B．小磁针的b端是N极 C．电源的c端是正极 D．磁体A右端磁极与通电螺线管左端互相吸引 【答案】C 【详解】AB.由于在磁体外部磁感线从磁体的北极出来，回到南极，所以左边磁体A为S极，右边通电螺线管的左端为S极，则右端N极；根据磁极之间的作用规律，小磁针的a端为N极、b端为S极，故AB不符合题意； C.由安培定则可知，大拇指指向右端N极，四指环绕方向为电流方向，电流从螺线管的左边流入、右边流出，则c为正极、d为负极，故C符合题意； D.根据磁极之间的作用规律，磁体A与通电螺线管左端同名磁极互相排斥，故D不符合题意。 故选C。 3．在如图所示电路中，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小。下列分析正确的是（   ） A．电源左端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性增强 B．电源左端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性减弱 C．电源右端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性增强 D．电源右端为正极，滑片P向右移动时，电磁铁磁性减弱 【答案】C 【详解】分析电路和电磁铁磁性变化： 当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的电阻丝长度变短，电阻R变小。电源电压U不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流I变大。电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强。所以，滑片P向右移动时，电磁铁磁性增强。 分析磁极间相互作用和电源极性： 弹簧测力计的示数等于条形磁铁的重力G与电磁铁对条形磁铁的磁力F之和（或差）。题中告知，滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小。结合第一步的分析，我们知道此时电磁铁的磁性增强，即磁力F变大。 如果电磁铁与磁铁是相互排斥的，则测力计示数 当磁力F变大时，示数会变小，与题意相符。 如果电磁铁与磁铁是相互吸引的，则测力计示数 当磁力F变大时，示数会变大，与题意不相符。 因此，电磁铁与条形磁铁之间是相互排斥的。 由于条形磁铁的下端是N极，根据同名磁极相互排斥的原则，电磁铁的上端应为N极。 根据安培定则（右手螺旋定则），用右手握住螺线管，使大拇指指向N极（上端），则四指弯曲的方向就是电流的方向。由此可知，电流从螺线管的下侧流入，上侧流出。在电源外部，电流从正极流向负极，所以电源的右端为正极，左端为负极。故ABD错误，C正确。 故选C。 4．在“探究通电螺线管磁场”的实验中，小磁针和螺线管放置于同一水平面内，螺线管为东西朝向，小磁针可在水平面内自由转动，如图所示。开关S闭合后，小磁针的N极指向右侧，则电源A端为 （选填“正”或“负”）极。当开关S断开时，小磁针的N极将 （选填“向北”“向南”或“不”）偏转。 【答案】 正 向北 【详解】[1][2]小磁针的右端是N极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为S极，右端为N极，再根据右手螺旋定则可判断电流从螺线管的左边进入，从右边流出，故A端是电源的正极，B端是电源的负极；开关S断开时，螺线管无磁性，小磁针受地磁场的作用，一端指南，一端指北，指南的是S极，指北的是N极，故小磁针的N极会向北偏转。 5．某心肺机中“电动泵”的结构原理如图所示，当线圈两端接入某频率的交流电时，就能代替人体心脏的输血功能；若电流从流向，则活塞向 （选填“左”或“右”）运动。 【答案】左 【详解】电流从线圈两端的a流向b，由安培定则可判断线圈的右端为N极，左端为S极，由图可知“电动泵”右侧为永磁体N极，根据磁极间的相互作用可知，二者会产生吸引力，该吸引力会拉动活塞向左运动。 6．在探究“通电螺线管外部的磁场”实验中： (1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑被 ，这时轻敲纸板，观察到铁屑排列成如图甲所示的形状。图乙、图丙分别是条形磁体和蹄形磁体的周围铁屑分布情况，对比分析可知通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的相似； (2)开关闭合后，小磁针的指向如图丁所示，由此可知，螺线管左端为 极（选填“N”或“S”），电源右端为 极（选填“正”或“负”）； (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的 有关。 【答案】(1) 磁化 条形 (2) N 正 (3)电流方向 【详解】（1）[1]铁屑在磁场容易被磁化，故可以用铁屑来反映通电螺线管周围的磁场分布。 [2]比较图甲、乙、丙分析可得：通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的相似。 （2）[1]如图丁，根据磁极间相互作用的规律，由小磁针的指向可知，螺线管的右端为S极，左端为N极。 [2]根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向N极，则四指弯曲的方向为电流的方向，则电源的右端为正极。 （3）将电源正、负极对调，电流方向发生改变，小磁针的指向也改变了，则磁场方向发生了改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $