课题 电生磁（第二课时）
学习目标
1． 探究通电螺线管周围磁场。 了解通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。 2． 通电螺线管的极性与电流方向的关系。 3．会用安培定则来判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
课前学习任务
1. 结合奥斯特实验， 知道如何研究磁场，明确铁屑和小磁针的作用。 2. 了解螺线管的两种绕制方法。
课上学习任务
【学习任务一】 学会如何绕制螺线管。
方法一： 方法二：
【学习任务二】 探究通电螺线管外部的磁场分布： 知道如何显示通电螺线管外部磁场的分布。 【学习任务三】 探究通电螺线管的极性与电流方向的关系：
知道如何研究通电螺线管的极性与电流方向有关。 【学习任务四】 学会用安培定则来判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
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阅读资料《会跳舞的磁液体》： 如图所示，是《体验科学》一书中介绍的科技馆探索与发现 A 厅展品“会跳舞的磁液体” 。 本展品组由三个部分组成。分别是 跳舞的磁液、磁液显示器、磁液爬山。 这组展品展示的是有关磁液的内容。有谁知道什么是磁液 吗？通俗的讲：磁液就是一种具有磁性的液体。其实，液体本身 并无磁性，它是把一种强磁性的固体研磨成很细的粉末，再添加 一定量的活性剂，然后很均匀地混合在某一种液体里，从而形成 一种稳定的胶体溶液。这种溶液既有液体的流动性又有固体磁性 材料的强磁性．在外加磁场的作用下，磁液会流向磁场强度高的地方并能稳定 在那里， 或者悬浮在载体上。因此，在现代技术中磁液得到了越来越广泛的应用， 诸如电 子仪表、机械、化工、环境、医疗等许多领域。下面我们一起来看看磁液的真面目吧。 第一部分跳舞的磁液。采用多路控制器控制电磁铁的磁场变化， 而控制信号取自音乐 或麦克风中我们的声音。随着信号的变化，磁液槽上下两侧的磁铁受控产生磁性时强时弱 的变化，这时磁液会随着磁场的变化而流动，从而展现神奇而美丽的舞蹈画面。 第二部分磁液显示器。采用多路控制器控制的电磁铁阵列。通过键盘输入文字或图形 信息后，控制器会控制电磁铁阵列中相应线圈中电路的通断。通电线圈处会产生很强的磁 场， 使此处的磁液明显凸起。磁液上的一个个凸起规则的排列便组成了文字或图案， 从而 使其成为一块磁液显示器。 第三部分磁液爬山。磁液槽中的三个圆锥体内部都安装有多个精细排列的电磁铁， 转 动转轮时，对电磁铁的电流实现调控，转轮速度越快通电的电磁铁越多，磁场强度也越强， 从而使磁液形成沿圆锥体螺旋快速爬升的景象。课题 电生磁（第一课时）
学习目标
1． 知道电流周围存在磁场。 电流的磁场方向跟电流方向有关。 2.经历探究通电直导线周围磁场强弱的影响因素的过程。 3.了解通电直导线周围的磁场分布。
课前学习任务
1. 根据已学知识，知道如何研究磁场，明确铁屑和小磁针的作用。 2. 了解奥斯特实验的物理学史。
课上学习任务
【学习任务一】 观察奥斯特实验： （1） 通电后，磁针的 N 极指向有什么变化？ （2） 断电后，磁针的 N 极指向有什么变化？ （3） 改变电流方向，磁针的 N 极指向又有什么变化？ 奥斯特实验表明： 。 【学习任务二】 探究一：通电直导线周围磁场强弱的影响因素。 猜想 1：通电直导线周围的磁场的强弱与到直导线的距离有关。 猜想 2：通电直导线周围的磁场的强弱与通过直导线的电流大小有关。 【学习任务三】 探究二： 通过实验， 探究通电直导线的磁场分布。 【学习任务四】
了解了圆形导线、两匝线圈周围的磁场分布。
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奥斯特的发现： 电流的磁效应 早在 17 世纪，人们就发现了一些奇怪的现象。 1681 年 7 月， 一艘航行在大西洋的商 船遭到雷击， 结果船上的 3 个罗盘全部失灵： 其中两个退磁了， 另一个指针的南北指向颠 倒。还有一次，意大利的一家五金商店被闪电击中， 事后发现被击毁的盒子里， 有的刀叉 被烧熔， 有的被磁化了。这些现象说明，闪电既能使钢失去磁性，又能让钢带上磁性。据 说， 富兰克林在一次做莱顿瓶放电实验时，也曾意外地发现， 钢针被磁化了。怎么解释这 些现象呢？ 1820 年， 一位具有哲学头脑的物理学家、化学家解开了这个秘密，第一个发现了电 磁之间的微妙关系。这位开路先锋的名字叫奥斯特。 奥斯特信仰康德的自然哲学观， 相信自然界的各种力是统一的， 光、电、磁、化学亲 合力等在一定条件下可以互相转化。他的博士论文题目就是《康德哲学思想与自然科学》。 在这种哲学思想的指导下， 他一直试图寻找电力与磁力之间的联系。这是一次雄心勃勃而 又目的明确的探索，但是道路是曲折的，他做了许多实验，都未能如愿以偿。 起初，奥斯特用莱顿瓶试验， 不管莱顿瓶带的电有多强， 也没有发现它有磁效应。那 么闪电为什么能使小刀磁化呢？奥斯特想， 一定是因为莱顿瓶带的电是静电， 而闪电是动 电。于是他改用伏打电堆产生的电流做实验。但是也失败了。难能可贵的是，奥斯特的探 索目标始终是明确的，尽管走了许多弯路，他从未动摇过。 1819 年冬季到 1820 年春天， 奥斯特担任了电学与磁学的讲课。这几个月在他的一生 中至关重要。他重新思考多年来一直萦绕在心的那个问题：如何使电流向磁转化？他想： 如果电流能产生磁效应， 也许这个磁效应的作用是横向的， 而不可能沿着电流的方向—— 因为不少人沿着这个方向去探索都没有效果。这是一个大胆而天才的设想。 1820 年 4 月的一天，奥斯特在课堂上抱着试一试的想法，做了一次即兴实验。他把 一根很细的铂丝连在伏打电槽上， 细铂丝下搁着一个用玻璃罩的磁针， 以往的实验磁针与 导线是垂直的，这次他特意让磁针与细铂丝平行。当着许多听课学生的面，奥斯特接通电 源，这时他发现，磁针果然摆动了一下！由于他实验的电流很小，磁针的摆动不大明显， 在场的学生并没有在意， 然而奥斯特却大喜过望， 据说他当时高兴得竟然在讲台上摔了一 跤。只有奥斯特知道： 这是人类第一次有意识地发现了电和磁的关系！ 又经过 3 个月深入 地研究，奥斯特终于弄清楚了在通电导线的周围，确实存在一个环形磁场。 1920 年 7 月 21 日，奥斯特在一家刊物上公布了他的实验结果。论文是用拉丁文写 的，题为《关于磁针上电流冲击的实验》。这是一篇划时代的论文，薄薄的四页，没有任 何数学公式， 也没有示意图，但它以简洁和精练的文字向全世界宣告： 人类第一次找到了 电和磁的转换关系。电和磁，这两条古老的河流在奥斯特这里汇合了！ 奥斯特的发现轰动了全欧洲的物理学界。人们本来以为毫不相关的两种现象， 竟有这
样奇妙的关系。这个发现成了近代电磁学的突破口，各国科学家纷纷转向电磁研究。法拉 第后来对奥斯特的发现作了如此精当的评价：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里 过去是一片漆黑的，如今充满了光明。”
