20.2 电生磁 课件 (共32张PPT)-2022-2023学年人教版九年级物理全一册

(共32张PPT)
欧姆定律在串、并联电路中的应用
人教版 初中物理 九年级全一册
第二十章　电与磁
第 2 课 电生磁
导 入
1820年丹麦物理学家奥斯特用实验证实通电导体的周围存在着磁场。第一次揭示了电和磁之间的联系，这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期
奥斯特 1777-1851年
学习目标
会运用安培定则。
01
02
知道奥斯特实验，了解电流的磁效应。
知道通电螺线管磁场是什么样的。
03
知道地磁场。
04
知识点 1
电流的磁效应
想想做做
1.如图所示，将一枚转动灵活的小磁针放置在直导线下方，使导线和电池触接，观察电路通断瞬间小磁针的变化。
磁针发生转动
小磁针又回到原位置
磁针发生转动
通电导线的周围存在磁场。
结论1：
想想做做
2.如图所示，改变导体中电流的方向，观察小磁针的转动的变化。
小磁针N极顺时针转动
小磁针N极逆时针转动
电流的磁场方向跟电流方向有关
结论2
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。
电流的磁效应
奥斯特实验揭示了电与磁存在的联系——电生磁。
探究思考
既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？
这是因为电流产生的磁场太弱。
怎样才能使电流的磁场变强呢？
如果将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会增强得多。
螺线管示意图
例1 如图所示的奥斯特实验，下面的说法正确的是（　　）
A．利用小磁针的转动显示电流的磁场，应用了等效法
B．该实验证明了电流的磁场大小与电流的大小有关
C．甲、丙两图的实验说明电流的磁场方向与电流的方向有关
D．根据此实验原理可以制成发电机
典型例题
【答案】C
【详解】A、当小磁针受到地磁场的作用时，一端指南一端指北如图乙，当导线中电流向左时，小磁针发生偏转，小磁针受到了磁场力的作用，这说明通电导线的周围存在磁场，通过小磁针的偏转来显示磁场的存在，采用的是转换法，故A错误；B、该实验只能说明通电导体周围存在磁场，没有改变导体中的电流方向和电流的大小，不能说明电流产生的磁场大小和电流大小有关，故B错误；C、甲、丙两图中电流的方向不同，小磁针的偏转方向不同，说明电流的磁场方向与电流的方向有关，故C正确；D、电流的周围存在磁场，利用该原理制成了电磁铁；发电机的工作原理是电磁感应现象，故D错误。故选：C。
1.　 如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（　　）
A．实验中的直导线必须放置在南北方向
B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流
C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转
D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变
变 式
【答案】D
【详解】A、因为地磁场的方向为南北方向，所以小磁针的方向静止时指向南北，再证明电流周围存在磁场，不受地磁场的干扰，应将导线水平南北放置，故A正确；B、小磁针偏转不明显，说明磁场较弱，可以增大导线中的电流来增大磁场的强度，故B正确；C、当导线中电流方向改变时，磁场的方向发生了变化，则小磁针N极垂直纸面向外偏转，故C正确；D、把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，磁场方向会发生变化，小磁针N极偏转方向也会随之变化，故D错误。故选：D。
知识点 2
通电螺旋管的磁场
演示与实验
把螺线管接在电源上，在螺线管的周围放上许多小磁针，通过开关控制电流的通断。
通电后观察小磁针的转动，观察小磁针北极的指向情况。
探究通电螺线管外部的磁场分布
通电螺线管周围存在磁场
演示与实验
在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察指针指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。
探究通电螺线管外部的磁场分布
通电螺线管周围细铁屑的排列情况与条形磁体的情况相似
通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端相当于条形磁体的两个磁极。
结论3：
演示与实验
演示与实验
通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系
在螺线管周围透明的硬板上放上小磁针。通电后，观察小磁针的转动情况：注意观察小磁针N极所指的指向，改变螺线管的电流方向，继续观察N极所指的指向是否发生变化。
通过实验，观察小磁针偏转情况，判断螺线管的N、S极，并标在图中。
演示与实验
N
S
N
S
N
S
N
S
通电螺线管两端的极性与其中的电流方向有关。
结论4：
实验视频
通电螺线管周围存在磁场，它的磁场与条形磁体相似。
改变电流方向，通电螺线管N极和S极也改变，且正好对调。
归纳对比
条形磁场 通电螺线管
不同点 磁场 磁极不变 N极和S极随电流方向改变
磁性 是永磁体且磁性不变 只有通电才有磁性，且随电流强弱变化
相同点 磁场 磁场分布相同，有N极和S极 磁性 具有吸铁性、指向性、两极磁性最强 例3 小明在一块机塘璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑。通电后轻触玻璃板，铁屑的排列如图所示。
（1）在实验中 　 （填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
（2）实验中“轻触”的目的 　 　。
（3）若将电源的正负极对调，闭合开关。轻敲玻璃板，铁屑的分布情况 　 　（填“会”或“不会”）改变。
（4）细铁屑之所以会有规律的排列，是因为被磁体 　 　 成无数个“小磁针”，受到磁力的作用。
典型例题
【答案】（1）不可以；（2）克服摩擦力对铁屑的影响；（3）不会；（4）磁化。
【详解】（1）铜是非磁性物质，在实验中不可以用铜屑代替铁屑显示磁场分布；（2）在板面上均匀撒满铁屑，铁屑受到摩擦力的作用，实验中“轻触”的目的是克服摩擦力对铁屑的影响；（3）只改变电流方向，则磁场方向发生改变，但磁感线的形状不变，将电源的正负极对调后，铁屑的分布情况不改变；（4）细铁屑在磁场中会被磁化为无数个小磁针，所以铁屑会有规律的排列。
2.　想利用细铁屑和小磁针来显示通电螺线管外部的磁场，下列方法错误的是（　　）
A．用细铁屑的疏密来显示磁场的强弱 B．用小磁针的偏转来显示磁场的存在
C．用细铁屑的分布来显示磁场的分布 D．用小磁针S极的指向来显示磁场的方向
变 式
【答案】 D
【详解】AC、在研究磁场时，通过在磁体周围撒铁屑看铁屑分布来反映磁场的分布，铁屑越密集的地方，磁场越强，所以细铁屑的疏密能显示磁场的强弱，故AC正确；BD、磁场不能直接观察，通过观察小磁针来判断磁场的有无和方向，小磁针在磁场中静止时，N极的指向为磁场的方向，故B正确，D错误。故选：D。
知识点 3
安培定则
想想议议
看看蚂蚁与猴子的描述，你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流方向的关系表述出来吗？
如果我沿着电流方向绕螺线管爬行，N 极就在我的左边。
如果电流沿着我右臂所指的方向，N 极就在我的前方。
演示与思考
螺线管的绕法相同，电流环绕方向不同，螺线管两端的极性不同
螺线管的绕法不同，电流环绕方向相同，螺线管两端的极性相同
规律：通电螺线管正面电流向上，螺线管左端为N极；通电螺线管正面电流向下，螺线管右端为N极。
比较甲与乙（或丙与丁），发现：
比较甲与丙（或乙与丁），发现：
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。
右手握住螺线管
四指随着电流转
大拇指指向N极
S
N
N
S
安培定则的应用
已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性
已知通电螺线管两端的极性，判断通电螺线管中电流的方向
深入理解
1.决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。
2.N 极和 S 极一定在通电螺线管的两端。
3.判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。
例3 将一条形磁铁用细线捆在一辆小车上，放置在螺线管左侧（如图）,小车停放的地面光滑．合上开关小车将（　　）
A．靠近螺线管 B．离开螺线管 C．原地旋转 D．原地不动
典型例题
【答案】A
【详解】电流从电源的正极流出，在右边流入，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极，小车上的磁铁左端为S极，异名磁极相互吸引，小车受到了一个向右的吸引力，小车就会向右运动，故会靠近螺线管。
3.　如图，小磁针在纸面上能自由转动。闭合开关后，通电螺线管的上端小磁针将沿 　 　方向转动（“顺时针”或“逆时针”）。当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁场将 　 　（选填“变强”“变弱”或“不变”）。
变 式
【答案】 顺时针；变弱
【详解】（1）由图可知电流由螺线管下方流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向上，故螺线管上方为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针S将向螺线管靠近，N极远离螺线管，故小磁针将顺时针转动；（2）当滑动变阻器的滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可得电路中电流变小，则通电螺线管的磁性变弱。
1. 如图所示是奥斯特曾经做过的实验。
（1）如图甲所示，通电前小磁针静止时总是指向南北方向是因为______周围存在磁场。
（2）比较图中甲、乙两图，说明______的周围存在磁场；比较图中乙、丙两图，可以得出该磁场的方向______有关。
课堂练习
【答案】 地球 通电导体（或电流） 电流方向
【详解】地球周围存在磁场，地磁场的方向是指南北的，地磁场与磁针的磁场相互作用，使小磁针自由静止时总是指南北。甲、乙两图，当电路闭合时，电路中有电流，小磁针发生偏转，受到磁场作用；电路断开时，电路中无电流，小磁针不发生偏转，所以甲、乙两图得到的结论：电流周围存在磁场。
乙、丙两图，电路中电流方向相反时，小磁针偏转方向发生也相反，说明小磁针受到的磁场作用相反，所以比较乙、丙两图得到的结论是，电流的磁场方向跟电流的方向有关。
2.如图所示是一个电磁铁，右侧为条形磁体。当开关S闭合后，条形磁体如图，请标出：
（1）电磁铁左端的极性。
（2）条形磁体右侧的极性，括号内填入“N”或“S”。
（3）图中一条磁感线的方向。
【答案】 见详解
【详解】如图，电流从电磁铁的右端流入，从左端流出，根据安培定则得，电磁铁的左端是N极，右端是S极。（2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以条形磁体的左端是S极，右端是N极。（3）磁体周围的磁感线都是从N极出发，回到S极，所以磁感线从左到右。故答案为：
3.如图所示，在螺线管中插入一根铁棒，把小磁针放到螺线管周围不同位置。通电后，小磁针静止时N极指向正确的是（　　）
A．甲乙 B．乙丙 C．甲丁 D．丙丁
【答案】B
【详解】如图，电流方向从通电螺线管的左端流入，从右端流出，根据安培定则知，通电螺线管的右端是N极，左端是S极。再根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，可以判断甲和丁是错误的，乙和丙是正确的。
故选：B。
4. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，实验设计如下：
（1）在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀的撒满铁屑，通电观察小磁针的指向，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示。
（2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，通电后小磁针静止时的指向如图乙所示。
（3）通过实验，画出了通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状，我们发现，通电螺线管外部的磁场与 　 　（选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似。
（4）根据安培定则可以判断出图乙所示的通电螺线管的 　 　（选填“左”或右”）端为N极。通过进一步的实验，同学们发现，通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中的 　 　方向有关。
（5）地球周围存在磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，结合图甲、乙分析推断；图丙中地球的圆形电流方向与地球自转方向 　 　（选填“相同”或“相反”）。
典型例题
【答案】（3）条形；（4）左；电流；（5）相反。
【详解】（3）通过实验，画出通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状可知，通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极；（4）根据小磁针的指向可知，图乙所示的通电螺线管的的左端为N极、右端为S极，通电螺线管的极性与通电螺线管中电流的方向有关；（5）由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反。故答案为：（3）条形；（4）左；电流；（5）相反。
课堂总结
电流的磁效应—奥斯特实验
通电螺线
管的磁场
电流周围存在磁场
右手螺旋定则
与条形磁场相似
极性与电流方向和绕法有关
电生磁
磁场的方向与电流方向有关
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