(共24张PPT)
第2节 探究：通电螺线管外部磁场的方向
第十八章 从指南针到磁浮列车
课程讲授
新课导入
本课小结
我们一起来闯关
能认识电流周围存在磁场，知道通电螺线管外部磁场的方向，能认识电磁铁在生产生活中的应用。
01
能完成"探究通电螺线管外部磁场的方向"实验，能将电学实验的技能应用于电与磁的实验中。
02
03
知道电与磁有密切的联系；会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
素养目标
新课导入
先观看漫画视频:
视频中的起重机来起吊钢铁制品，非常有优势。你猜起吊机的头部有什么装置，能方便起吊钢铁？
磁铁的话，不用捆绑物品，利用吸铁性就能吸附起吊，可如何卸货呢？你注意观察视频中是如何做到的呢？
一、从奥斯特实验说起
课程讲授
新课推进
新课推进
1. 问题提出：磁体周围有磁场，电荷周围有电场，同名磁极相互排斥，同种电荷也相互排斥，磁与电之间有关系吗？电能产生磁吗？有一个人，他很多年前做了一个实验，揭开了这个谜题。
2.奥斯特实验
（1）老师在实物投影仪的展台上演示：将一枚转动灵活的小磁针置于站台上（附近不能有磁性材料），在小磁针上方平行架设一条直导线。
图甲 通电 图乙 断电 图丙 改变电流方向
课程讲授
新课推进
新课推进
（2）使导线与电池触接，看看电路连通瞬间小磁针有什么变化（如图甲）？
（3）断开电源，观察小磁针有什么变化（如图乙）？
（4）改变电流方向再次触接，小磁针有什么变化（如图丙）？
（5）学生汇报观察到的现象：
①当接通电路时,小磁针 。
②当断开电路时,小磁针恢复到原来的指向, 。
③改变电流方向,小磁针 。
发生偏转
不再发生偏转
偏转方向发生改变
课程讲授
新课推进
（6）师生共同思考分析：
①导线为什么直接连在电池两端？
②小磁针起到什么作用？
③直导线通电后，小磁针发生偏转，说明什么问题？
④改变电流方向，小磁针偏转方向相反，说明什么问题？
为了获得较大电流。因为实验需要，正常情况下不允许。
检验导体周围是否产生磁场，此为转换法。
提示：说明通电导体周围存在磁场。这种现象叫做电流的磁效应。
提示：说明电流周围磁场的方向与电流方向有关。
课程讲授
新课推进
（7）拓展探究：既然电能生磁，为什么我们在生活中感受不到呢？如下图在通电时为什么连一根大头针都吸不动呢？
可能是磁场太弱。怎样才能增大磁场呢？
3.阅读课本P142“科学书屋”，了解奥斯特及其实验情况。
课程讲授
新课推进
4.对点训练：1820年，丹麦物理学家 在课堂上做实验时发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转。他对此怀着极大的兴趣又做了许多实验，终于证实了电流周围存在着 。
奥斯特
磁场
课程讲授
新课推进
新课推进
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
1.问题提出：刚才的奥斯特实验让我们看到一根通电直导线周围存在着磁场，这仅仅能让灵敏的小磁针感应到，实际用处也不大。怎样能够让这样的磁场增强呢？
把导线绕在圆筒上，做成螺线管，与电源相连通电后，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场会不会强得多？如果产生较强的磁场后，其磁场分布又有什么特点呢？
2.实验目的
（1）探究通电螺线管外部磁场分布的特点。
（2）探究通电螺线管外部磁场的方向。
3.实验器材
螺线管、电源、开关、导线、滑动变阻器、有机玻璃板、铁屑和小磁针。
课程讲授
新课推进
新课推进
4.实验设计
为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，可参考前面在玻璃板上撤铁屑的办法来推断通电螺线管周围的磁场分布的特点，还可利用小磁针在磁场中的指向来推断通电螺线管周围的磁场方向。
请设计实验电路，并画出电路图：
课程讲授
新课推进
新课推进
5.实验步骤
（1）在一块玻璃板上安装导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑。
（2）按照设计的电路图，将螺线管等器材连接起来，然后闭合开关，给螺线管通电，并轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况，用拍照等方式记录实验信息并用多媒体或投影仪展示。示例：
（3）换一个有更多匝数的蝶线管，将小磁针放置在螺线管附近（图18—17)，未通电时观察小磁针N极指向。闭合开关，观察并记录小磁针N极指向的变化。改变电流方向，再观察并记录小磁针 N 极指向的变化。
课程讲授
新课推进
新课推进
6.实验结论
（1）实验步骤2得出结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，两端是它的两个磁极。
（2）实验步骤3得出结论：通电螺线管的极性与电流方向有关。
7.反思交流
（1）通电螺线管周围的铁屑分布与哪种磁体的铁屑分布类似？为什么？
（2）通电螺线管内部的磁场方向是怎样的？设计实验验证你的猜想
课程讲授
新课推进
新课推进
8.右手螺旋定则
（1）有没有一种比较简便的办法来判断通电螺线管的磁极？
法国物理学家安培得知奥斯特实验的消息后，第二天就重新做了奥斯特的实验。实验中他惊奇的发现，磁针转动的方向和电流的方向有一定的规律。并且用一个巴掌就解决了电流方向跟磁极方向的判断问题。
（2）方法：用 握住螺线管，让四肢弯曲的方向跟 一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 极。
（3）老师示范引领。
（4）学生尝试应用，相互交流，上台展示。
右手
螺线管中的电流方向
N
课程讲授
新课推进
新课推进
9.对点训练：如图所示为“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验装置：
(1)由实验装置图可知，该实验通过 来判断通电螺线管外部磁场的方向；
(2)在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因： ；
(3)将电池的正、负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与
方向的关系；
(4)观察实验现象后，应立即断开开关，是为了 ；
(5)若让你对这个实验进行优化，你将怎样做？ 。
小磁针的指向
小磁针N极的指向与磁场方向相同
电流
高
电路中加装一个滑动变阻器，用于保护电路
课程讲授
新课推进
新课推进
三、电磁铁在生产、生活中的应用
1.观看视频：
2.阅读课本P144—145“电磁铁在生产生活中的应用”部分，完成下列问题：
（1）在通电螺线管内插入一块 ，就构成了一个电磁铁。因为 ，所以其磁性会增强。
（2）电磁起重机工作时接通电源， 产生磁性，把钢铁物品吸住，当断开电源后，磁性消失，钢铁物品不被吸引就被放下来。其使用优点是： 有磁性， 无磁性。
铁芯
铁芯被磁化
电磁铁
通电
断电
课程讲授
新课推进
新课推进
（3）电磁继电器
①构造：电磁继电器一由 、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括低压控制电路和高压工作电路两个部分。
②工作原理：如课本图18—20，当低压工作电路在电磁铁,A两端加上一定的电压时，电磁铁A工作，衔铁B被吸下，从而将带动衔铁的动触点D与静触点E（常开触点）吸合，高压电路接通。当电磁铁A断电后，其磁力消失，衔铁B则在簧C的作用下返回原位，动触点D离开静触点E，高压电路断开。这样，通过电磁继电器低压控制电路的接通、断开，就达到被控电路的导通、切断目的。
③优点：利用电磁维电器，用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流工作电路，能实现遥控和生产自动化。
电磁铁
课程讲授
新课推进
新课推进
3.自制电磁铁
用漆包线、铁钉、和电源，按课本P146“迷你实验室”中内容自制电磁铁。
课堂小结
电磁铁
应用
通电螺线管
通电导体周围
奥斯特实验
磁场
存在
类似条形磁铁磁场
电流磁效应
插入铁芯
两端是两个磁极
右手螺旋定则
我们一起来闯关
1．如图是小李探究“通电螺线管的磁场是什么样的”部分实验电路，由图分析，下列结论正确的是（ ）
A．通电螺线管周围的磁感线是真实存在的
B．通电螺线管外部磁场与蹄形磁体的磁场相似
C．图中小磁针静止时右端是N极
D．改变电流方向，小磁针的指向不改变
2．将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．通电螺线管的右端为S极
B．电流从导线的B端流入螺线管
C．通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似
D．改变导线中电流方向，通电螺线管磁性强弱会改变
C
D
我们一起来闯关
3．在“做中学”，可以帮助我们学习和运用知识，提升操作技能与探究能力。如图所示，小明利用课余时间制作了一个磁浮玩具，玩偶稳定地“漂浮”在空中。下列判断正确的是（ ）
A．通电螺线管的上端为S极
B．电路中的a点必须连接电源的负极
C．磁浮玩具的工作原理是异名磁极互相排斥实现“漂浮”的
D．若要增加玩偶“漂浮”的高度，可将滑片P向上移动
D
我们一起来闯关
4．王刚利用如图所示的装置研究电与磁的关系，请仔细观察图中的装置、操作和现象，然后归纳出初步结论。比较甲、乙可知： 。比较甲、丙可知：
。这种现象叫做 。
通电导体周围存在磁场
磁场方向与电流的方向有关
电流的磁效应
我们一起来闯关
5．请根据图中通电螺线管外部的磁感线方向，标出电源和螺线管上方的极性。
我们一起来闯关
6．在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
（1）小明在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，闭合开关后玻璃板 （填写操作方法），观察到细铁屑的排列如图甲所示，同时观察到小磁针发生偏转，则说明通电螺线管周围存在 。此时，如果移走小磁针，该结论 （选填“成立”或“不成立”）；
轻敲
磁场
成立
我们一起来闯关
（2）如图乙把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场分布相似；
（3）接下来小明断开开关，对调电源的正负极，闭合开关后，观察小磁针的指向。此时小明是想要探究通电螺线管的极性与 的关系。
N
条形
电流方向
