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第二十章 电与磁
第2节 电生磁
知识回顾
小磁针静止时能指南北，把磁铁靠近小磁针，观察小磁针有什么变化？为什么会出现什么现象？
小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？
演示：电流的磁效应（奥斯特实验）
1. 将导线放在小磁针的上方，让它和小磁针相平行。
2. 接通电源，观察小磁针是否转动以及转动方向。
3. 改变电流方向重做以上实验,再观察小磁针的转动方向。当电流方向发生改变时,小磁针转动的方向一致吗
电流的磁效应
比较甲乙： 通电导线的周围有磁场
甲
乙
丙
比较甲丙：磁场的方向跟电流的方向有关，
电流的磁效应
电流的磁效应
1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在磁场。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。
既然电能生磁，为何手电筒在通电时连一根大头针都吸不上？
这是因为磁场太弱了。如果把导线绕在圆筒上，就做成了螺线管（线圈），各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。
通电螺线管的磁场
设计实验:
1.自制螺线管。(将导线绕在铁钉上)
2.将小磁针放在螺线管周围，记下小磁针静止时N极的指向。
通电螺线管的磁场
N极指北
4.改变电流的方向，再次观察小磁针N极的方向。
通电螺线管的磁场
3.给螺线管通电，观察小磁针N极的方向。
小磁针N极指向相反。说明磁场方向与电流方向有关。
小磁针不再指北。说明通电螺线管周围存在磁场
在板上均匀撒满铁屑，通电后轻轻敲板，观察铁屑的排列。
通电螺线管的磁场
通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
通电螺线管的磁场
提出问题：通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端就相当于条形磁铁的两个磁极。那么通电螺线管的磁极与哪些因素有关呢？
猜想：
（1）通电螺线管的磁极与___________有关。
（2）通电螺线管的磁极与___________有关。
设计实验：采用___________法。
电流方向
线圈的绕法
控制变量
通电螺线管的磁场
分析论证：
根据右图可知实验，你能找出通电螺线管的磁极与哪些因素有关吗？
通电螺线管的磁场
想想议议：
你能借用自己的手指的关系来描述通电螺线管的电流方向与N极位置的关系吗？
通电螺线管的磁场
安培定则
请同学来结合下图说出判断通电螺线管磁极的方法。
安培定则：用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
安培定则
螺线管极性的判定：
右手握住螺线管，
四指随着电流转，
大拇指指向N极。
—— 右手螺旋定则
决定通电螺线管极性的根本因素是线圈中电流的环绕方向。
安培定则
例题：判断下图中通电螺线管的磁极，以及小磁针的N极。
安培定则
*
2．根据小磁针静止时的位置及电流方向，请给螺线管绕线。
1．根据小磁针静止时的位置，判断电源的正、负极。
安培定则
想想议议
如果条形磁体的磁性减弱了，你能用电流来使它磁性增强吗？应该怎么办？
课堂小结
1．通过这节课你学到了什么？
2．奥斯特实验说明了什么问题？
3．通电螺线管周围磁场有什么特点？
4．如何判定通电螺线管的磁极？
谢谢登陆21世纪教育 助您教考全无忧
《电生磁》同步测试
一、选择题
1．下列因素中会影响通电螺线管磁性强弱的是（ ）
A．电流的方向 B．线圈的绕向 C．线圈的匝数 D．铁屑的多少
2．如图所示的通电螺线管周围的小磁针，指向正确的是（ ）
3．如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是通 ( http: / / www.21cnjy.com )电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线．则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ） 21世纪教育网版权所有
A．N、S、N、N B．S、N、S、S C．S、S、N、S D．N、N、S、N
4．把一根导线平行的拉到静止小磁针的上方 ( http: / / www.21cnjy.com )，如图所示，当通有如图所示电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，若电流方向改变时，小磁针的N极将( )21教育网
( http: / / www.21cnjy.com )
A．向里偏转 B．静止不动 C．向外偏转 D．不能确定
5．如图所示，当开关闭合时，小磁针静止，下列说法正确的是（ ）
A．通电螺线管的A端为S极
B．电源的C极是正极
C．滑动变阻器的滑片P向左移，小磁针N极的位置将与现在位置相反
D．把电源正负极的位置交换，小磁针N极的位置将与现在位置相反
6．为了判别蓄电池的正负极（标记已经模糊不清），手边有下列器材，其中可以进行判别的是（ ）
A．小灯泡、变阻器 B．条形磁体、铁屑
C．螺线管、标有磁极的磁针 D．螺线管、铁屑
7．小刚学习了磁的知识后，标出了下列四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为N极)，其中正确的是( )21·cn·jy·com
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8．小磁针静止在螺线管的附近，闭合开关S后，通电螺线管磁感线方向如图所示，则下列判断正确的是( )www.21-cn-jy.com
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A．电源的右端为正极 B．通电螺线管的左端为S极
C．小磁针一直保持静止 D．小磁针N极向右转动
9．探究通电螺线管的磁场形状时，采用了观察细铁屑分布来研究磁场的方法，下列探究研究中，运用方法与此类似的是（ ） 2·1·c·n·j·y
A．在研究电流与电压关系时，要控制导体的电阻一定
B．可以利用磁感线来形象的表示磁场
C．在探究影响动能大小因素的实验中，通过木块被推动距离，比较小车动能大小
D．通过水流的形成来认识电流的形成．
二、填空题
10．如图所示，光滑地面上有一小车，其上放一条形磁体，左侧地面固定一螺线管，当开关闭合时，小车将向______运动．21·世纪*教育网
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11．电与磁之间有联系吗？什么实验能支持电能生磁？答_______________．
（1）如图所示的实验现象中，比较甲、乙两图 ( http: / / www.21cnjy.com )可看到，导线通电时，小磁针____________选填“偏转”或“不偏转”），由此表明：____________________________．
（2）比较甲、丙两图可看到 ( http: / / www.21cnjy.com )，导线中的电流方向改变，小磁针的偏转方向________（选填“改变”或“不变”）．实验表明：___________________________．
（3）为使实验现象明显，组装该装置时， ( http: / / www.21cnjy.com )请你说出其中的要求或操作中的注意事项____________________________（说出其中某一点）． www-2-1-cnjy-com
12．如图所示的实验现象表明：通电 ( http: / / www.21cnjy.com )螺线管的外部磁场与____________磁体的磁场相似，通电螺线管周围的磁场方向与________________________有关，可用________________来判定． 2-1-c-n-j-y
三、作图题
13．如图所示，请根据通电螺线管的磁感线方向，在图上标出螺线管及小磁针的N、S极，并标出电源的“＋”、“－”极． 【来源：21cnj*y.co*m】
14．下图中，电路连接正确，通电后小磁针指向如图所示（涂黑端表示N极）．请在图中标出螺线管的磁极，并画出螺线管的绕法． 21*cnjy*com
15．如图所示，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．
( http: / / www.21cnjy.com )
(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____________________________________________．
(4)实验中用到的一种重要科学研究方法是．
A．类比法 B．转换法
C．控制变量法 D．等效替代法
参考答案
1、答案：C
解答：通电螺线管的磁性强弱与电流大 ( http: / / www.21cnjy.com )小以及线圈的匝数有关，通过螺线管的电流越大、线圈匝数越多，螺线管的磁性越强．通电螺线管的磁极与电流的方向、线圈绕向有关，当电流方向改变或线圈绕线方向改变，则螺线管的磁极改变．通电螺线管的磁场分布是通过铁屑的分布来认识的，利用了转化的方法，形象地表示出磁场的分布及强弱，它不能影响通电螺线管的磁性强弱． 【来源：21·世纪·教育·网】
分析：通电螺线管的磁性强弱与电流大小以及线圈的匝数有关，通过螺线管的电流越大、线圈匝数越多，螺线管的磁性越强．【出处：21教育名师】
2、答案：A
解答：在判定时利用右手握住螺线管，让四个手指 ( http: / / www.21cnjy.com )指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，在螺线管的外部磁场方向也是从N极指向S极．【版权所有：21教育】
分析：本题考查的是利用安培定则来判定通电螺线管的磁极．右手握住螺线管，让四个手指指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．21教育名师原创作品
3、答案：C
解答：根据通电螺线管的电流 ( http: / / www.21cnjy.com )方向，利用安培定则可以判断出B端为S极，C端为N极．由图可知A与B属于同名磁极，即A也为S极．C、D属于异名磁极，所以D端为S极．21*cnjy*com
分析：本题主要考查了安培定则及磁极间的磁感线分布情况．右手握住螺线管，让四个手指指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．
4、答案：C
解答：电导线的磁场方向与电流的方向有关，电流方向改变时，通电导线的磁场方向也改变，磁场中小磁针的偏转方向也随之改变，故选C．
分析：奥斯特实验告诉我们：通电导体周围存在磁场，通电导线的磁场方向与电流的方向有关．
5、答案：D
解答：通电螺线管的磁性强 ( http: / / www.21cnjy.com )弱与电流大小和线圈匝数有关；螺线管的磁极与电流方向、线圈绕线等因素有关．调节滑动变阻器可以改变电路中电流的大小，而电流大小只能影响磁性强弱，无法改变磁极．
分析：本题考查了通电螺线管的磁性强弱、螺线管的磁极判断．
6、答案：C
解答：利用安培定则可以判定通电螺线管的 ( http: / / www.21cnjy.com )磁极，它把电流方向与螺线管的磁极联系起来了，可以根据电流方向来判断磁极，相反也可以根据磁极来判断电流方向．而灯泡的发光与电流方向无关；条形磁体和铁屑可以研究条形磁体磁场的分布，它与蓄电池的正负极无法联系；通电螺线管周围存在磁场，对铁屑有力的作用，但无法得到磁场的方向，也无法判断电源的正负极．
分析：本题主要考察通电螺线管的极性与电流有关，当电流方向发生改变，螺线管的极性也会随之改变．
7、答案：C
解答：磁体周围的磁场方向都是从磁体的N极出来回到S极，小磁针静止时N极所指方向为磁场方向，所以A、B、D均错，C对．
分析：磁体周围的磁场方向都是从磁体的N极出来回到S极，小磁针静止时N极所指方向为磁场方向，
8、答案：选A
解答：由题图可知通电螺线管外部的磁场方 ( http: / / www.21cnjy.com )向由左到右，说明通电螺线管的左端是N极，右端是S极．小磁针受到电流磁场的作用会按顺时针方向偏转，即N极向左偏转，S极向右偏转．再根据安培定则即可判断通电线圈中的电流方向，右端为电源的正极，左端为负极．
分析：磁体周围的磁场方向都是从磁体 ( http: / / www.21cnjy.com )的N极出来回到S极，再给家安培定则来判断电流方向：右手握住螺线管，让四个手指指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．
9、答案：C
解答：在研究电流与电压关系时，要控制导体 ( http: / / www.21cnjy.com )的电阻一定，这是利用控制变量的物理方法；利用磁感线来形象的表示磁场，这是利用了模型法，给磁场建立了一个模型；利用水流的形成来认识电流的形成，这是利用了类比的方法，把电流类比成水流．
分析：本题考查了对物理方法的了解，通电螺线管的磁场看不见、摸不着，但我们可以通过它对外表现的作用来认识它，这是一种转化法．
10、答案：右
解答：当开关闭合后，根据安培定则可判定通电螺线管的右端为N极，与小车相互排斥，小车受到向右的斥力而向右运动．
分析：右手握住螺线管，让四个手指指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．同名磁极相斥，异名磁极相吸．
11、答案：奥斯特实验 （1）偏转 ( http: / / www.21cnjy.com ) 通电导线周围存在磁场 （2）改变 通电导线周围磁场方向与电流方向有关 （3）电路接通的时间不能太长
解答：在实验中先让小磁针自由静止，它就 ( http: / / www.21cnjy.com )是一个指南针，把导线与小磁针平行放置，当闭合电路前，电路中没有电流，小磁针不会偏转，导线通电时，导线周围存在磁场，使小磁针发生偏转．电流方向改变时，磁场方向改变，对小磁针的作用方向改变．在实验中要使实验的可信度增大，在实验前应先让小磁针静止，然后再让导线与之平行，防止产生“地磁场使小磁针偏转”的误解；在实验操作中为了使实验效果明显，要使导线中的电流较大，一般使短路，容易烧坏电源，所以通电时间不能过长．所以在实验要求或操作要求中可以填“小磁针自由静止，把导线与小磁针平行放置”或“闭合开关的时间不能过长”等．
分析：奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场，并且磁场方向与电流方向有关,即电与磁之间是有联系的．
12、答案：条形 电流方向 安培定则
解答：通过实验研究发现通电螺 ( http: / / www.21cnjy.com )线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似，它的两端的磁性较强，有两个磁极．螺线管的磁性是由线圈中电流产生的，所以它的磁极与电流方向有关，它们的关系可以利用安培定则来判定．
分析：通过实验研究发现通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似，它的两端的磁性较强，有两个磁极．
13、 答案：如图所示．
( http: / / www.21cnjy.com )
解答：根据磁感线可以确定螺线管的N、S极，以及小磁针的N、S极，安培定则可以判断电流的方向，从而确定电源“+”、“—”极．21cnjy.com
分析：右手握住螺线管，让四个手指指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．磁体周围的磁场方向都是从磁体的N极出来回到S极．
14、答案：如图所示．
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解答：根据电路中电流表的正负接线柱可以 ( http: / / www.21cnjy.com )确定电源左为“—”极，右端为“+”极．再由小磁针N极的指向，可以确定螺线管的左端为S极，右端为N极，根据安培定则可以画出线圈的绕法．在画螺线管的绕线时，要注意能看见的和不能看见的表示方法．
分析：右手握住螺线管，让四个手指指向电流方 ( http: / / www.21cnjy.com )向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极．根据安培定则的灵活运用可以画出螺线管的缠绕方式，同时也可以检验缠绕方式的对错．
15、答案：(1)磁场 (2)电流周围的磁场方向与电流方向有关 (3)判断电流周围是否存在磁场 (4)B
解答：本实验考查的是电流的磁 ( http: / / www.21cnjy.com )效应．小磁针偏转说明小磁针受到了力的作用，通电导体周围存在磁场，电流方向改变时，小磁针偏转方向也改变，说明电流周围的磁场方向与电流方向有关．磁场看不见，摸不着，利用小磁针的偏转判断通电导体周围是否存在磁场，采用的是转换法．
分析：本实验考查的是电流的磁效应．通电导体周围存在磁场，电流周围的磁场方向与电流方向有关．
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《电生磁》教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1．通过探究活动，知道通电导线周围存在磁场，并初步认识通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。
2．通过探究活动，知道通电螺线管的外部磁场与条形磁体的外部磁场相似。
（二）过程与方法
通过实验，学会判断通电螺线管外部磁场方向的方法，即会应用安培定则。
（三）情感态度和价值观
通过认识电与磁之间的关系，激发探索自然界奥秘的动机，了解探索大自然的科学方法。
二、教学重难点
重点：通过实验知道电流的磁效应以及通电螺线管外部的磁场分布情况。
难点：会运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。
四、教学准备
电源、开关、导线、小磁针、磁铁、铁粉、螺线管、演示用螺线管、漆包线、、多媒体课件。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情景（5分钟） 小磁针静止时能指南北，把一磁铁靠近小磁针，观察小磁针有什么变化？为什么会出现这种现象？ 引导学生总结磁极间相互作用的规律。 磁铁周围存在磁场，对小磁针有力的作用。 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。 知识回顾，为本节内容做知识准备。
引入新课（5分钟） 小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？如何判断磁场的存在？ 预习课文后回答：磁体周围存在磁场，电也可能产生磁，可以利用小磁针检验磁场的存在。 提出问题，激发学生学习兴趣。
新课内容（25分钟） 电流的磁效应 在桌面上放一小磁针，小磁针静止时指南北，在靠近小磁针且与其平行的方向放置一直导线（如图） 连接电路，检查完毕，观察小磁针在开关闭合前后的的变化。这说明了什么？ 改变导线中的电流方向，观察小磁针的变化，说明了什么？ 这个实验最早是由丹麦物理学家奥斯特做的，此实验也叫奥斯特实验，它说明了通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。 通过奥斯特实验可以总结出哪些结论？了解电与磁之间是有联系的，要注意观察生活，机会只垂青那些有准备的人。 学生观察实验，注意观察小磁针在开关断开前后的变化情况。 闭合开关，有电流通过直导线，小磁针会转动，说明通电导线周围存在磁场。 改变导线中电流方向，小磁针的偏转方向也改变，说明通电导线周围磁场方向与电流方向有关。 学生总结：（1）通电导线周围存在磁场。（2）电流的磁场方向与电流方向有关。 再现奥斯特实验，使学生体验科学家探究的过程。 培养学生根据实验现象得出结论的能力。
通电螺线管的磁场 既然电能生磁，为什么电线连一根大头针都吸不动？ 把导线绕在圆桶上，做成螺线管，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强很多。 展示一个螺线管，给螺线管通电，能使小磁针转动。 拿一个小磁针在通电螺线管周围移动，观察小磁针的变化。 我们如何研究通电螺线管周围的磁场呢？ 在螺线管的两端各放一个小磁针，并 ( http: / / www.21cnjy.com )在硬纸板上均匀地撒满铁屑。观察电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。改变电流方向，再观察一次。用线画出铁粉的形状。 对比通电螺线管的磁场分布以及前面学过的磁体周围磁场，它的形状与哪个磁体相似？ 磁性太弱，吸引力太小。 通电螺线管周围存在磁场，不同位置磁场的方向也不同，在螺线管的两端磁极不同。 借助铁粉可以研究磁体周围磁场的分布情况，我们也可以利用类似的方法来研究通电螺线管周围的磁场。 学生观察实验，画出通电螺线管的磁感线。 通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，它也有两个磁极。 通过介绍电与磁的联系，对学生进行“偶然性寓于必然性之中”的教育。 物理方法的培养，利用磁场对外的作用来研究通电螺线管的磁场分布。
探究通电螺线管外部的磁场分布 提出问题：通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端就相当于条形磁铁的两个磁极。那么通电螺线管的磁极与哪些因素有关呢？ 猜想：磁极与电流方向有关。 设计实验：在通电螺线管的外部放一些小磁针，利用漆包线在瓷筒上绕成螺线管，改变电流方向，确定通电螺线管的磁极。 进行实验：按照课本中的图进行绕线，给螺线管通电，在图中标出通电螺线管的N、S极。 归纳分析：当通电螺线管的电流方向改变时，小磁针N极指向也发生改变。 结论：说明通电螺线管的极性与电流方向有关。 想想议议： 你能借用自己的手指的关系来描述通电螺线管的电流方向与N极位置的关系吗？ 学生进行猜想：磁极可能与电流方向有关，可能还与螺线管的绕线有关等。 螺线管有两种绕法，不同绕法电流有两个方向，如下图。确定通电螺线管的磁极。 学生对比通电螺线管的N、S极，得出结论。 学生讨论课本中的蚂蚁和猴子的说法，尝试用自己的方法把这种关系表述出来。 培养学生的实验能力。 根据实验现象总结规律。
安培定则 通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有 ( http: / / www.21cnjy.com )关。当电流的方向变化时，通电螺线管的磁性也发生改变。采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？ 下面请同学来结合下图说出判断通电螺线管磁极的方法。 例题：判断下面图中通电螺线管的磁极，以及小磁针的N极。 练习：（1）根据小磁针静止时的位置，判断电源的正、负极。 （2）根据小磁针静止时的位置及电流方向，请给螺线管绕线。 学生阅读课本中关于安培定则的描述，结合对刚才的实验尝试用右来判定通电螺线管的磁极。 学生描述判断方法 用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的指的那端就是螺线管的N极。（如图） 练习使用安培定则解决实际问题。 学生自主完成练习，熟悉安培定则这一方法。 培养学根据实验分析，总结规律的能力。 使学生意识到物理方法是由个性到共性，由特殊到一般的过程。 生利用物理知识解决实际问题的能力
想想议议 如果条形磁体的磁性减弱了，你能用电流来使它磁性增强吗？应该怎么办？ 提示：利用电流的磁效应，使条形磁体磁化。
总结（5分钟） 课堂小结： 1．通过这节课你学到了什么？ 2．奥斯特实验说明了什么问题？ 3．通电螺线管周围磁场有什么特点？ 4．如何判定通电螺线管的磁极？ 学生梳理1．本节课主要研究了电流的磁场，通电导线周围存在磁场，通电螺线管就是它的应用。 2．奥斯特实验说明了通电导线周围有磁场，并且磁场方向与电流方向有关。 3．通电螺线管的磁场与条形磁体相似，都有磁极。 4．利用安培定则来判定通电螺线管的磁极。 培养学生总结归纳的能力
作业布置 1．完成《动手动脑学物理》第1～3题。 2．利用通电螺线管自制一个指南线圈。 按要求完成作业。 知识巩固。
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