16.2电流的磁场 课件 2021-2022学年苏科版物理九年级下册 (共56张PPT)

(共56张PPT)
第二节 电流的磁场
第十六章 电磁转换
新知一 通电直导线周围的磁场
1. 探究通电直导线周围的磁场(奥斯特实验)
(1)设计实验
① 如图16-2-1 所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行.
实验技巧：
奥斯特实验的基本要求:
①实验时导线需沿南北方向放置，且导线要平行放置在静止小磁针的正上方，从而减小地磁场的影响.
②导线与小磁针间的距离不能太远. 因为磁场的强弱与距离有关，若导线与小磁针距离太远，现象就会不明显.
③导线要用铜线或铝线，不能用铁线，防止磁体吸引铁导线而对实验产生干扰.
合作探究
②用开关控制电路的通断，观察电路通电和断电时小磁针的偏转情况.
③改变直导线中的电流方向，观察小磁针偏转方向的变化.
将电源的正、负极对调.
(2)实验现象
① 接通电路，导线中有电流通过，小磁针发生偏转；断开电路，导线中无电流通过，小磁针恢复到原来的指向，不再发生偏转. 说明通电导线周围存在磁场，小磁针在磁场中受到力的作用而发生偏转.
② 改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向发生变化. 说明直导线中的电流方向改变时，磁场方向也发生了变化.
(3)实验结论 通电导线周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关.
小磁针反向偏转.
2. 电流的磁效应
(1)内容：电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应.
(2)发现者：电流的磁效应是由丹麦物理学家奥斯特在1820 年首先发现的.
(3)奥斯特实验的意义：揭示了电与磁之间的联系；使人们进入了电与磁这个长期闭锁的研究领域，为实现物理学的第一次大综合开辟了广阔的道路.
3. 通电直导线周围的磁场分布 在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆.
例 1
[实验探究题] 如图16-2-2 所示是奥斯特实验的示意图，分别做图甲和图乙实验，说明_______________
_______；分别做图甲和图丙实验，说明__________
________________
________________.
通电导线周围存
在磁场
通电导线
产生的磁场方向
与电流方向有关
特别提醒:
做奥斯特实验应注意：
①实验时要让导线和小磁针均处于南北方向：因为通电前小磁针在地磁场作用下会处于南北方向，这样便于比较通电前后小磁针的偏转情况.
②给导线通电时间要短，因为为了使实验现象更明显，实验中采用了短路的形式获得瞬间的强电流.
③对比图甲和丙归纳结论时，注意找出这两步实验操作中的不同之处，即只改变了什么因素从而导致现象发生改变.
新知二 通电螺线管周围的磁场
1.螺线管的构成 把导线绕在圆筒上就做成了螺线管，通常把螺线管称为线圈.
2. 探究通电螺线管的外部磁场
(1)提出问题：通电螺线管周围的磁场分布有什么特点，怎样判断通电螺线管周围各点的磁场方向？
(2)进行实验
(2)进行实验
① 用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管. 在硬纸板上均匀撒上一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击纸板，观察铁屑的排列情况.
现象分析：铁屑的分布情况如图16-2-3 所示，可以看出通电螺线管外部磁感线的形状和条形磁铁的相似.
② 在螺线管的周围均匀摆放小磁针，包括螺线管的内部. 给螺线管通电后，观察各小磁针N 极的指向.
通电螺线管内部的磁场方向为由S 极指向N 极.
现象分析：通电螺线管周围各个小磁针的N 极指向如图16-2-4 所示，可以看出通电螺线管外部的磁感线是从螺线管一端出来，回到另一端，
内部的磁感线是从一端进入，从
另一端出来. 这表明通电螺线管
有两个磁极，且在螺线管两端.
拓展延伸
通电螺线管的磁场比通电直导线(电流相等)的磁场强的原因：各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多.
③ 改变电流方向，对照上一次实验中的现象，观察小磁针N 极的指向与原来是否相同.
现象分析：小磁针N 极的指向与上次实验中小磁针N 极的指向相反，说明磁感线方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了，由此可知，通电螺线管周围磁场的方向与电流方向有关.
(3)实验结论
① 通电螺线管相当于一个条形磁体，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似.
②通电螺线管周围的磁场方向与电流方向有关.
3. 通电螺线管的磁场的特点
(1)与条形磁体的磁场分布相似；
(2)有无可以控制：由电流的有无(或说电路的通断)来控制；
(3)磁性强弱可以改变：与电流的大小和线圈的匝数有关；
(4)磁极可变：磁极与电流的方向和绕线的方向有关.
特别提醒:
条形磁体的磁场与通电螺线管的磁场对比：
比较项目 条形磁体 通电螺线管
磁性有无 不方便控制 可通过电路的通断控制
磁性强弱 短时间内基本不变 与电流大小和线圈匝数有关
磁极 短时间不易改变 与电流方向和绕线方向有关
关于通电螺线管，下列说法正确的是( )
A. 铜不能被磁化，故通电螺线管不能利用铜导线制作
B. 通电螺线管的磁场与蹄形磁体相似
C. 通电螺线管的磁性强弱与电流大小无关
D. 通电螺线管中插入铁芯，其磁性会增强
例2
D
新知三 安培定则
1. 内容 如图16-2-5 所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极.
2. 作用 判定通电螺线管的极性与线圈绕向和电流方向之间的关系.
3. 安培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，判断它的磁极；
(2)给出通电螺线管的磁极，判断线圈中的电流方向；
(3)由螺线管两端的磁极及导线的电流方向，对螺线管绕线.
活学巧用:
对于画在纸上的螺线管，手握不方便，可做如下改进：
①伸开右手，使掌心对着螺线管；
②让四指指向线圈中电流的方向；
③则拇指所指的一端为通电螺线管的N 极.
[2021·白银] 请在图16-2-6 中小磁针左侧的括号中标出N 极或S 极，并标出磁感线的方向.
解：如图16-2-7 所示.
例 3
[2021·赤峰] 如图16-2-8 所示，根据小磁针的指向在括号内标出电源的正负极.
解：如图16-2-9 所示.
例4
[2020·广安] 请画出图16-2-10 中螺线管的绕法.
解：如图16-2-11 所示.
例 5
新知四 电磁铁
1. 定义 在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈，通电后就是最简单的电磁铁.
2. 构造 电磁铁由线圈和铁芯两部分组成.
深度理解：
①当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被磁化成磁体，且磁场方向与通电螺线管周围存在的磁场方向相同，所以增大了磁性.
②为使电磁铁的磁性更强，通常将铁芯制成蹄形，但蹄形铁芯两边线圈的绕向应相反，如果相同，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性.
③电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，所以电磁铁的铁芯用软铁制成，而不能用钢做，否则钢一旦被磁化，将长期保存磁性，电磁铁磁性的强弱就不能用电流的大小来控制了，从而失去了电磁铁应有的优点.
3. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
(1)提出问题：电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关
(2)猜想与假设：
猜想①：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性.
猜想②：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强.
猜想③：外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强.
(3)设计实验：用漆包线在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，物体是否具有磁性可以用它的吸铁性来判断，并且磁性越强吸铁效果越明显.
(4)进行实验：如图16-2-13 为实验中观察到的四种情况.
(5)实验结论：电磁铁通电后能产生磁性，磁性强弱与线圈的匝数及线圈中的电流大小有关.
①比较甲、乙两图可知：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性.
② 比较乙、丙两图可知：在线圈匝数相同时，通入电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强.
③ 比较丁图中的A、B 两个电磁铁可知：在通电线圈的电流大小相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强.
4. 应用 电磁铁被广泛应用于工业生产中．如电磁起重机、电磁选矿机等，在电铃、电话听筒上都要用到电磁铁．利用电磁铁还可以制作电磁继电器，用于自动控制．
[ 2020·扬州] 冬冬将漆包线(表面涂有绝缘漆的铜线)绕在两个完全相同的铁钉上，制成了简易电磁铁甲和乙，按如图16-2-14连接好电
路，探究“影响电磁铁磁性
强弱的因素”，请你结合该
实验中的具体情况，完成下
面的内容.
例6
(1)实验中他是通过_________________来判定电磁铁磁性强弱的.
吸引大头针的数目
(2)滑片P 向B 端移动时，甲的磁性将_______(填“变强”“变弱”或“不变”).
变弱
(3)流过电磁铁甲的电流_______(填“大于”“小于”或“等于”)流过电磁铁乙的电流，电磁铁甲、乙磁性强弱不同的原因是 ____________________.
等于
线圈的匝数不同
知识链接：
与永磁体相比，电磁铁有以下几个优点：
①电磁铁磁性的有无可由通电、断电来控制.
②电磁铁磁性的强弱可由电流大小、线圈匝数来改变.
③电磁铁的N、S 极以及它周围的磁场方向可由通电电流的方向来改变.
新知五 电磁继电器
1. 基本结构 如图16-2-15 所示，电磁继电器的基本组成部分有电磁铁A、衔铁B、弹簧C 和动触点D、静触点E.
深度理解：
①电磁继电器是利用电磁铁来控制电路的一种开关，它是利用电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性的特点工作的.
② 利用电磁继电器可以通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断，使人远离高压触电的危险.
2. 电路组成 电磁继电器的电路可分为低压控制电路和高压工作电路两部分.
3. 工作原理 电磁继电器利用电流的磁效应来工作. 闭合低压控制电路中的开关，电流通过电磁铁A 的线圈产生磁性，把衔铁B 吸下来，使动触点D 与静触点E 接触，高压工作电路闭合，电动机工作. 当断开低压控制电路中的开关时，线圈中的电流消失，电磁铁A 的磁性消失，衔铁B 在弹簧C 的作用下与电磁铁A 分离，使触点D、E 脱开，高压工作电路断开，电动机停止工作.
4. 应用
(1)利用电磁继电器可以用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路.
(2)利用电磁继电器能实现远距离操纵和自动控制.
[2021·莆田] 如图16-2-16 是一种“闯红灯违规证据抓拍模拟器”的工作原理图，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻受到压力时其阻值会变小.
例 7
当红灯亮后，且车辆压到压敏电阻上时，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变 _____(填“强”“弱”)，吸引衔铁使动触点与触点 _____(填“1”或“2”)接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆.
强
2
【2021·泰州】小明在“探究通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示．
(1)其中小磁针的作用是________________．
1
探测周围磁场
巩固新知
(2)接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在________，此现象最早是由物理学家________发现的．
(3)改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与____________有关．
磁场
奥斯特
电流方向
(4)研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向________(填“会”或“不会”)改变．
会
关于通电螺线管，下列说法不正确的是(　　)
A．通电螺线管周围存在磁场
B．通电螺线管周围不存在磁场
C．通电螺线管周围的磁场方向与线圈中电流方向有关
D．通电螺线管周围的磁场方向与线圈绕向有关
B
2
如图甲所示是“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验，小明将许多小磁针放在螺线管周围的不同位置，接通电路后观察各小磁针静止时的指向(小磁针上涂黑的是N极)．然后根据小磁针指向，画出了螺线管周围的部分磁感线，如图乙所示．
3
(1)观察图甲和图乙发现，通电螺线管外部的磁场分布与__________________的磁场十分相似．
条形磁铁
(2)小明对调电源正负极重新实验，发现小磁针静止时N极指向都与原来相反，这说明通电螺线管的磁场方向与______________有关．
电流方向
【2020·常州】如图所示，闭合开关S，A、B、C、D四个小磁针静止时指向正确的是(　　)
A．小磁针A
B．小磁针B
C．小磁针C
D．小磁针D
4
C
【2021·自贡】有一小磁针静止在通电螺线管上方，如图所示，则通电螺线管(　　)
A．左侧为N极，a端为正极
B．左侧为S极，a端为正极
C．左侧为N极，b端为正极
D．左侧为S极，b端为正极
C
5
【2020·常州】如图所示，闭合开关S1、S2，两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是(　　)
A．相斥，A端为N极，B端为N极
B．相斥，A端为S极，B端为S极
C．相吸，A端为S极，B端为N极
D．相吸，A端为N极，B端为S极
C
6
【2020·临沂】小磁针静止时的指向如图所示，由此可知(　　)
A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极
B．a端是通电螺线管的N极，
c端是电源负极
C．b端是通电螺线管的N极，
d端是电源正极
D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极
7
B
【2021·淮安】如图所示，将条形磁铁A放在螺线管的左侧，右侧放软铁棒B，闭合开关，观察到的现象是(　　)
A．A、B都被吸引
B．A被吸引，B被排斥
C．A、B都被排斥
D．A被排斥，B被吸引
8
D
1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起与会科学家的极大兴趣．如图所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，看到的现象是通电螺线管(　　)
A．转动后停在任意位置
B．转动后停在南北方向上
C．不停地转动下去
D．仍保持在原来位置上
9
B
【2021·自贡】放有条形磁体的小车静止在水平地面上，闭合开关，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中括号里标明电源左端的极性和电磁铁右端的磁极．
10
－
S
电流的磁场
电生磁
奥斯特实验
通电直导线
通电螺线管
铁芯
电磁铁
安培定则
电磁继电器
应用
组成
归纳新知
再见