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16.2 奥斯特的发现
第十六章 电磁铁与自动控制
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
电流的磁场
通电螺线管的磁场
从对比中发现问题
电现象 磁现象
带电体可以吸
引轻小物体 磁体可以吸引铁、
钴、镍等物质
电荷有两种：正
电荷和负电荷 磁体有两个磁极：南(S)极和北(N)极
电荷间相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
猜想：电和磁有许多相似之处，那么电和磁之间有没有什么联系呢
科学思维
在学习过程中，能够将所要学习的知识和原来学过的知识进行联想、对比，找出两个知识点的相同之处和不同之处，从而发散自己的思维。这是培养学习能力的有效途径。
知识点
电流的磁场
知1－讲
1
将一枚能自由转动的小磁针放在桌面上，当小磁针静止时，在它上方架一根导线，分别进行下列操作，观察小磁针的变化。
操作要点
导线要沿南北方向放置：
理由：地磁场的方向是沿南北方向的,也就是说不加导线时小磁针受力平衡后的指向是南北方向；奥斯特实验是为了证明通电导体的周围存在磁场,将导线沿南北方向平行放在小磁针的上方,这样放恰好使通电导线产生的磁场方向是沿东西方向；此时小磁针就会同时受到两个磁场力(南北方向的地磁场力,东西方向的通电导线产生的磁场力)；比起最开始没有放导线时受力不平衡了,小磁针会向东西方向偏转,所以就证明了通电导体周围存在磁场。
知1－讲
实验操作 实验现象 现象分析 实验结论
通电后，小磁针偏转；断电后，小磁针不偏转 小磁针偏转，是受到磁场力的作用，说明通电导体周围有磁场 通电导体周围有磁场
知1－讲
实验操作 实验现象 现象分析 实验结论
通电后，小磁针顺时针偏转；改变电流方向后，小磁针逆时针偏转 小磁针偏转
方向改变，
说明通电导
体周围磁场
方向改变 通电导体周围磁场方向与导体内电流方向有关
知1－讲
1. 电流的磁效应：通电导体周围有磁场；磁场方向与导体内电流方向有关。
2. 奥斯特实验的意义：发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系在一起。
单根通电导线周围的磁场太小，以至于我们感觉不到它的存在，为此人们把导线绕在圆筒上，做成螺线管，螺线管的磁场是怎样的呢？
知1－讲
例 1
如图5 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。接通电路后，观察到小磁针偏转情况。
知1－讲
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在______。
(2)改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明______________________________________。
(3)实验中小磁针的作用是_________________。
磁场
通电直导线的磁场的方向与电流方向有关
检测磁场的存在
知1－讲
(4)如图6 所示实验时，小明注意到通电直导线下方小磁针的N 极向纸内偏转，小明由此推测：若电子沿水平方向平行地飞过小磁针上方时，小磁针也将发生偏转且小磁针的N 极向纸外偏转。请你详细说出小明推测
的依据：____________________
____________________________
____________________________
_______________________。
电子的定向移动形成
电流，且电流方向与原来相反，
所以产生的磁场方向与原来相
反，故N 极向纸外偏转
知1－讲
思路导引：因为小磁针在磁场中受到力的作用能够发生偏转，所以在奥斯特实验中，小磁针的主要作用是检测磁场的存在，并根据小磁针发生偏转的方向，判断磁场方向。电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方时，由于电子发生定向移动而形成电流，又因为电流周围存在磁场，所以小磁针会发生偏转。由图知，当电流向右时，小磁针的N 极向纸内偏转，电子向右定向移动，而电流方向与电子定向移动方向相反，所以电流方向向左，因此小磁针受力方向相反，即N 极将向纸外偏转。
知1－讲
①奥斯特实验中各元件的作用
(1)导体——电生磁的发生器：导体通电后成为磁体，其周围产生磁场；磁场的方向着导体内部电流方向的改变而改变。
(2)小磁针——磁场的显示器：通电导体周围磁场的检验装置。通电导体周围有磁场，根据小磁针偏转方向判断磁场方向。
知2－讲
知识点
通电螺线管的磁场
2
1. 螺线管：将导线绕在圆筒上，可做成一个螺线管。
2. 研究通电螺线管周围的磁场
研究方法
实验过程中通过观察小磁针的偏转方向和玻璃板上铁屑的分布情况，反映了通电螺线管的磁极与电流方向的关系，及磁场的分布情况，这里用到了转换法。
知2－讲
实验一：观察通电螺线管周围铁屑的分布。
实验装置： 实验操作：在一块有机玻璃板上安装一个用导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑，再给螺线管通电，并轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板上铁屑的分布情况 现象：通电螺线管周围的铁屑分布情况与条形
磁体周围的铁屑分布情况相似
结论：通电螺线管周围的磁场与条形磁体周围
的磁场相似
若改变通电螺线管中电流方向，玻璃板上铁屑分布情况不变。
知2－讲
实验二：探究通电螺线管的磁极与电流方向的关系。
实验装置： 实验操作：闭合开关，
观察小磁针指向，进而
判断通电螺线管的磁极；
然后改变螺线管中电流
的方向，再根据小磁针
指向判断通电螺线管的
磁极 结论： 通电螺线管
外部的磁场与条形
磁体周围的磁场很
相似， 其磁场的方
向与螺线管中电流
的方向有关
知2－讲
思想方法
类比法：
含义：当两个事物在某方面相似时，推测在另外的方面也相似。
(1)本节体现：通电螺线管周围的铁屑分布和条形磁体的相似；推测通电螺线管周围的磁场与条形磁体相似。
(2)温故知新：运动的物体具有动能，运动的分子具有分子动能。
知2－讲
知识拓展
通电螺线管内部的磁场：
如图，在通电螺线管的内部，磁场方向从S极指向N极，与外部的磁感线构成封闭的曲线。
知2－讲
3. 右手螺旋定则(安培定则)
内容 用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟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
判断
方法 ①标出通电螺线管上电流
的环绕方向;
②用右手握住螺线管，让
弯曲的四指方向与电流的方向一致；
③大拇指所指的那端就是
通电螺线管的N 极，如图所示
注意
事项 右手螺旋定则中“电流的方向”指的是通电螺线管中“电流的环绕方向”，要让四指弯曲的方向跟通电螺线管中电流的环绕方向一致
知2－讲
解释：
(1)螺线管中电流的方向：如图1，螺线管是一圈一圈的。面向我们一侧的导线(实线)的电流方向向上，另一侧的导线(虚线)的电流方向向下。
知2－讲
(2)四指弯曲的方向：攥拳头时，四指的弯曲方向，如图2甲箭头所示。
当手掌面向我们时(图乙)，
四指弯曲方向向下；当手
背面向我们时(图丙)，四
指弯曲方向向上。
注意：一定要用右手
知2－讲
(3)在判断通电螺线管的N 极时，面向我们的四指弯曲方向和面向我们的电流环绕
方向一致。判断图丁通
电螺线管的极性应该选
择图丙；判断图戊通电
螺线管的极性应该选择
图乙。
知2－讲
知识拓展
通电直导线中的右手螺旋定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁场的环绕方向。通电直导线的
磁场，磁感线是以直导线为圆心
的同心圆，其中任一点的切线方
向就是该点的磁场方向。
知2－讲
技巧点拨
在学习过程中，若你感觉“右手螺旋定则”难以理解，可以撕一段纸条，将纸条按照图绕在笔杆上，并在纸条上画出表示电流方向的箭头，然后依照右手螺旋定则介绍的握法，就能很快掌握“右手螺旋定则”的应用啦！
知2－讲
例2
小梦想探究通电螺线管外部磁场方向，于是她利用螺线管、小磁针、干电池等器材进行两方面的实验探究。
知2－讲
(1)如图7 甲所示，小梦探究了通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，她将两个小磁针分别放在螺线管两端，闭合开关后，在通电螺线管周围均匀地撒一些碎铁屑，观察小磁针指向和碎铁屑的排列情况。分析比较后可知，通电螺线管外部磁场与_________的磁场相似。
条形磁体
知2－讲
(2)如图7 乙所示，小梦探究了通电螺线管外部磁场方向与哪些因素有关。实验中，她改变了___________，观察____________，从而归纳得出了结论。
电流方向
小磁针指向
知2－讲
(3)为了判断通电螺线管的磁极，我们可以用右手螺旋定则，在如图8 所示的通电螺线管中，螺线管的左端为____极。
N
知2－讲
思路导引：判断通电螺线管的磁极时，首先根据电源的正负极，标出通电螺线管中电流的方向，再用右手握住螺线管，让四指弯曲，四指指向跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N 极。
知2－讲
②考题类型总结
(1)已知电流方向判断通电螺线管的磁极：
知2－讲
(2)已知磁感线方向或通电螺线管的N、S极，判断螺线管中电流的方向：
知2－讲
(3)根据通电螺线管的N、S极以及电源的正负极，判断螺线管的绕线方式：
[中考·绵阳] 绵阳市某初中学校的小明同学，在学校实验室模拟安培1820 年在科学院的例会上做的小实验：把螺线管水平悬挂起来，闭合开关，发现螺线管缓慢转动后停了下来，改变螺线管B 端的初始指向，重复操作，停止时B端的指向都相同。模拟实验装置如图所示，闭合开关，螺线管停下来后B 端指向( )
东方 B. 南方
C. 西方 D. 北方
知2－练
D
2. [中考·湖州] 方方按如图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时N 极指向______(填“上方”或“下方”)。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管
周围的磁场强弱与___________有关。
知2－练
下方
电流大小
奥斯特的发现
电生磁
奥斯特实验
构成
安培定则
特点
通电螺线管
奥斯特的发现
1. 奥斯特实验：(1)发现者：丹麦物理学家奥斯特。
(2)结论：通电导体周围存在磁场，磁场方向与电流方
向有关。
(3)方法：转换法。
(4)意义：揭示了电和磁之间的联系。
2. 安培定则：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螺线管的N极。
