18.2探究：通电螺线管外部磁场的方向（课件）2025-2026学年九年级物理全册沪科版（2024）38页ppt

(共38张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：18.2 探究：通电螺线管外部磁场的方向
副标题：揭示电流磁场的分布规律
姓名：[你的名字]
日期：[具体日期]
幻灯片 2：课程导入
知识回顾：上节课我们学习了磁体周围存在磁场，磁场有方向，且可以用磁感线来描述。那么，除了磁体，电流周围是否存在磁场呢？如果存在，其磁场方向又有什么规律呢？
情境提问：通电的螺线管就像一个 “人造磁体”，它的外部磁场方向是怎样的？与我们熟悉的条形磁体的磁场方向有相似之处吗？如何判断通电螺线管的磁极极性呢？
引出主题：本节课我们就通过实验来探究通电螺线管外部磁场的方向，揭开电流产生的磁场的神秘面纱。
幻灯片 3：实验目的
核心目标：探究通电螺线管外部磁场的方向分布规律。
具体目标：
观察通电螺线管外部磁场对小磁针的作用，确定磁场的方向。
画出通电螺线管外部的磁感线分布示意图，比较其与条形磁体磁场的异同。
总结通电螺线管的磁极极性与电流方向的关系，掌握判断磁极的方法。
幻灯片 4：实验原理
电流的磁效应：通电导体周围存在磁场，这一现象叫做电流的磁效应，最早由丹麦物理学家奥斯特发现。通电螺线管作为一种特殊的通电导体，其周围也会产生磁场。
磁场方向的判断：磁场中某一点的磁场方向，就是小磁针在该点静止时 N 极所指的方向。通过在通电螺线管周围不同位置放置小磁针，观察小磁针 N 极的指向，即可确定该点的磁场方向。
实验思路：给螺线管通电后，利用小磁针在其周围不同位置的指向来判断磁场方向，进而描绘出磁感线的分布情况，分析磁极极性与电流方向的关系。
幻灯片 5：实验器材
基本器材：
电源（电池组或学生电源）：为螺线管提供电流。
螺线管：由绝缘导线绕在圆筒上制成，是实验的核心研究对象。
开关：控制电路的通断。
滑动变阻器：调节电路中的电流大小，保护电路。
小磁针若干：用于指示磁场方向。
导线若干：连接电路元件。
铁屑（可选）：辅助观察磁场分布形状。
玻璃板（可选）：放置铁屑和小磁针。
幻灯片 6：实验电路设计
电路组成：螺线管、开关、滑动变阻器、电源串联组成电路。
电路图绘制：画出实验电路图，标注各元件的符号和连接方式，滑动变阻器采用 “一上一下” 的接法，便于调节电流。
连接说明：连接电路时，要注意电流从螺线管的一端流入，另一端流出，明确电流在螺线管中的绕行方向。
幻灯片 7：实验步骤
步骤一：电路连接
按照电路图连接电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
检查电路连接是否正确，确保各元件连接牢固，无短路现象。
步骤二：放置小磁针
将螺线管固定在桌面上，在螺线管的周围不同位置（如两端、中部、周围侧面等）放置小磁针，使小磁针能够自由转动。
步骤三：观察磁场方向
闭合开关，调节滑动变阻器使螺线管中有电流通过，观察各位置小磁针静止时 N 极的指向，并记录下来（可在纸上标记螺线管位置和小磁针 N 极指向）。
改变螺线管中的电流方向（通过调换电源的正负极实现），再次观察各小磁针 N 极的指向变化，记录实验现象。
步骤四：辅助观察（可选）
在螺线管上方放置一块玻璃板，均匀撒上铁屑，轻敲玻璃板，观察铁屑的排列情况，辅助判断磁场分布形状。
步骤五：整理器材
实验结束后，断开开关，拆除电路，整理好实验器材。
幻灯片 8：实验现象记录与分析
现象记录表格：
实验次数
螺线管电流方向（从左端流入 / 右端流入）
螺线管左端小磁针 N 极指向
螺线管右端小磁针 N 极指向
螺线管周围侧面小磁针 N 极指向
1
左端流入
2
右端流入
现象分析：
当螺线管中有电流通过时，周围的小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。
对比两次实验现象，发现当电流方向改变时，小磁针 N 极的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
铁屑在螺线管周围的排列形状与条形磁体周围的铁屑排列形状相似，表明通电螺线管外部磁场的分布与条形磁体的磁场分布相似。
幻灯片 9：实验结论
磁场分布规律：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的外部磁场相似，磁感线从螺线管的一个磁极出发，回到另一个磁极。
磁极极性与电流方向的关系：通电螺线管的磁极极性取决于电流的方向，当电流方向改变时，其 N 极和 S 极的位置也随之对调。
磁感线方向：通电螺线管外部磁感线的方向是从 N 极出发，回到 S 极，与小磁针在各点静止时 N 极的指向一致。
幻灯片 10：安培定则（右手螺旋定则）
定则内容：用右手握住通电螺线管，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。
图示说明：展示右手握住螺线管的示意图，标注四指指向电流方向，大拇指指向 N 极，直观呈现安培定则的使用方法。
应用示例：已知螺线管的电流方向，用安培定则判断 N 极和 S 极；或已知螺线管的磁极极性，判断电流方向。
幻灯片 11：安培定则的应用例题
例题 1：如图所示，通电螺线管周围有一个小磁针，静止时 N 极指向如图所示，判断螺线管的左端是 N 极还是 S 极，以及电流的方向。
解：根据小磁针 N 极的指向，可知螺线管右端的磁场方向是向右的，即螺线管右端为 N 极，左端为 S 极。
根据安培定则，用右手握住螺线管，大拇指指向右端（N 极），则四指指向电流的方向，即电流从螺线管的左端流入，右端流出。
例题 2：标出图中通电螺线管的 N 极和 S 极。
解：观察电流方向，电流从螺线管的右端流入，左端流出。用右手握住螺线管，四指指向电流方向（右端流入，左端流出），大拇指指向螺线管的左端，因此左端为 N 极，右端为 S 极。
幻灯片 12：实验注意事项
电路连接：
连接电路时，开关必须断开，滑动变阻器滑片移到阻值最大处，防止电路中电流过大损坏元件。
注意电源的正负极连接，明确电流在螺线管中的绕行方向，便于后续分析实验现象。
小磁针放置：
小磁针应放置在螺线管周围的不同位置，且要远离其他磁体或铁磁性物质，避免干扰实验现象。
待小磁针静止后再记录其 N 极的指向，确保实验数据的准确性。
安全操作：
实验过程中，不要用手触摸通电的螺线管和导线，防止触电。
若使用学生电源，注意选择合适的电压档位，避免电压过高。
幻灯片 13：实验拓展与讨论
拓展问题：
通电螺线管内部的磁场方向是怎样的？与外部磁场方向有什么关系？
改变螺线管的匝数或电流大小，对其磁场强弱有影响吗？对磁场方向有影响吗？
讨论分析：
通电螺线管内部的磁感线从 S 极指向 N 极，与外部磁感线形成闭合曲线。
螺线管的匝数越多、电流越大，磁场越强，但磁场方向只与电流方向有关，与匝数和电流大小无关。
幻灯片 14：课堂练习
题目展示：
通电螺线管外部的磁场与_____的磁场相似，其周围磁场的方向可以用_____来判断。
安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住通电螺线管，让四指指向_____的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的_____极。
如图所示，通电螺线管的左端为_____极（选填 “N” 或 “S”），电流从螺线管的_____端流入（选填 “左” 或 “右”）。
下列关于通电螺线管磁场的说法中，正确的是（ ）
A. 通电螺线管的磁场方向与电流方向无关
B. 通电螺线管的磁极极性可以用安培定则判断
C. 通电螺线管外部的磁感线是从 S 极出发回到 N 极
D. 改变螺线管的匝数，其磁场方向会发生改变
答案讲解：结合实验结论和安培定则的知识，逐一分析题目，讲解答案。
幻灯片 15：课堂小结
知识回顾：回顾实验目的、原理、步骤和现象，总结通电螺线管外部磁场的方向分布规律，强调其与条形磁体磁场的相似性，以及安培定则的内容和应用。
核心要点：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似，磁场方向由电流方向决定，可用安培定则判断磁极极性；实验是探究电流磁效应的重要方法。
思维导图展示：以思维导图形式呈现本节课的知识框架，包括实验目的、原理、步骤、结论、安培定则等内容。
幻灯片 16：课后作业
作业布置：
完成课本上关于通电螺线管磁场的练习题，重点练习用安培定则判断磁极和电流方向。
设计一个实验，探究通电螺线管的磁场强弱与电流大小的关系，写出实验方案（包括实验器材、步骤和预期现象）。
画一个通电螺线管的示意图，标注电流方向，并用安培定则标出 N 极和 S 极，画出外部的几条磁感线。
幻灯片 17：结束页
总结语：本节课通过实验探究了通电螺线管外部磁场的方向，我们发现其磁场与条形磁体相似，且磁极极性与电流方向密切相关，安培定则为我们提供了判断磁极的便捷方法。
鼓励语：希望同学们能深刻理解电流的磁效应，熟练运用安培定则解决实际问题，继续保持对科学探究的热情，探索更多电磁世界的奥秘！
2024沪科版物理九年级全册
18.2探究：通电螺线管外部磁场的方向
第十八章 磁及其相互作用
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
学习目标
知道通电螺线管外部磁场分布特点。（重、难点）
02
知道通电导体的周围存在磁场。（重点）
01
会应用右手螺旋定则判断通电螺线管的极性。（重点）
03
了解电磁铁在生活中的应用。
04
带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？
电荷间的相互作用：同种电荷相斥，
异种电荷相吸。
磁极间的相互作用：同名磁极相斥，
异名磁极相吸。
复习与回顾
科学家们基于这种想法，一次又一次地寻找电与磁的联系。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着磁场。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。
奥斯特在演示
电与磁的联系
观察与思考
磁针发生偏转。说明通电导线周围有磁场。
如图乙，若断开电路，小磁针还会转动吗？为什么？
演示1
不会。断电后导线周围没有磁场。
如图甲，将一枚磁针放置在直导线下，使导线和电池触接，连通电路，你观察到了什么现象？该现象说明了什么？
一、从奥斯特实验说起
实验演示
磁针偏转，但方向改变。产生了方向不同的磁场，说明电流的磁场的方向跟电流方向有关。
如图丙，改变电流的方向，你观察到了什么现象？该现象又说明了什么？
演示2
一、从奥斯特实验说起
实验演示
1.通电导体的周围存在磁场，且磁场的方向跟电流方向有关。
2.通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。
通电直导线周围的磁场
I
一、从奥斯特实验说起
小结
将导线绕在圆筒上，可做成螺线管（也叫线圈），如图。通过奥斯特实验，我们知道了通电导体周围存在磁场，因此通电线圈周围也应该存在磁场，那么通电螺线管外部的磁场是怎样分布的呢？其方向又是怎样的呢？
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
观察与思考
螺线管
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。
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。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验设计
为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，我们参考前面观察磁体周围的铁屑分布的实验，在玻璃板上撒铁屑的来推断通电螺线管周围的磁场分布的特点，然后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。设计的实验电路如图。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
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。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
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，如图。
与条形磁体的相似
实验步骤
3.如图，换一个有更多匝数的螺线管，将小磁针放置在螺线管附近，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。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验视频
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
实验结论
交流反思
1.通电螺线管内部的磁场方向又是怎样的呢？你能设计实验验证自己的猜想吗？
2.除了实验中的方法外，还有没有其他判断通电螺线管磁极的方法呢？
通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；
通电螺线管的磁极与电流的方向有关。
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
人们常用右手螺旋定则（安培定则）来判断通电螺线管的磁极。如图，用右手握螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
右手螺旋定则
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
线圈
铁芯
如图，在通电螺线管中插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。
电磁铁具有通电时有磁性，断电时失去磁性的特点。生活中的电磁继电器、电磁起重机、电磁选矿机、磁浮列车、电动机、发电机中都用到了电磁铁。
三、电磁铁在生活中的应用
电磁铁
三、电磁铁在生活中的应用
电磁铁的应用
电磁起重机
电磁继电器
恒温箱
扬声器
磁悬浮列车
电铃
问题：电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
猜想：磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和是否带铁芯有关。
应用了电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
实验器材：两个电磁铁（一个150匝，一个100匝）、电源、开关、导线、大头针、沙皮纸、 滑动变阻器、电流表或小灯泡。
实验方法：控制变量法、转换法
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
实验1：探究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系
结论1：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。
越多
越强
S
a
b
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
结论2：通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性_____。
越强
大
S
a
S
b
实验2：探究电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系
三、电磁铁在生活中的应用
拓展——探究电磁铁的磁性强弱
知识点1
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1．如图所示的是探究通电直导线周围磁场的实验装置。
(1)小磁针放置在桌面上静止时，将直导线沿________(填“东西”“南北”或“任意”)方向放置在小磁针正上方，实验时效果最明显。
(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。
南北
奥斯特实验
磁场
奥斯特
电流方向
2．[2025·郑州模拟改编]一根导线磁场太弱了，把导线做成螺线管形状，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就强得多。通电螺线管外部的磁场分布如何呢？小点进行了以下探究。
【实验思路】
参考前面在玻璃板上撒铁屑、放小磁针看指向的办法来进行探究，撒铁屑主要是为了推断_____________________________，放置小磁针是为了推断____________________________。
通电螺线管周围磁场分布特点
知识点2
探究通电螺线管外部磁场的方向
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通电螺线管周围的磁场方向
【实验过程】
(1)在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，按照电路图连接器材，闭合开关后__________________(填操作方法)，细铁屑的排列如图所示；由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与__________磁体的磁场分布相似。
(2)通电后小磁针静止时的分布如图所示，则通电螺线管的右端为________极；当改变螺线管中的电流方向时，发现小磁针N极指向发生改变，此现象说明通电螺线管外部磁场方向与________方向有关。
轻敲玻璃板
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条形
N
电流
(3)只改变电流方向，铁屑的分布形状 ________(填“不改变”或“发生改变”)。
(4)若要探究“通电螺线管磁场强弱与电流大小的关系”，需要多次改变电路中的电流，最简便的方法是在电路中串联一个__________。
A．滑动变阻器　　　　B．定值电阻
不改变
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A
3．如图所示的为四位同学判断通电螺线管极性时的做法，正确的是(　　)
A
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4．[2024·宿迁中考]如图所示，根据电流方向，请在虚线框内标出通电螺线管和小磁针静止时的磁极。
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解：如图所示。
5．[2025·芜湖月考]在图中，根据磁感线的方向，标出通电螺线管和小磁针的N、S极及电源的正、负极。
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解：如图所示。
6．[2024·东营中考]闭合开关，通电螺线管附近小磁针的N极指向如图所示，请在图中括号内标出电源的“＋”“－”极。
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解：如图所示。
7．如图所示的是奥斯特实验的示意图，下列说法正确的是
(　　)
A．通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定
B．移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场
C．通电导线产生的磁场对小磁针有力的作用
D．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C
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8．[2025年1月合肥期末]条形磁铁的B端与通电螺线管的左端相对，二者间的磁感线分布如图所示，小磁针静止。下列判断正确的是(　　)
A．条形磁铁的A端为S极
B．小磁针的b端为N极
C．电源的d端为负极
D．通电螺线管内部的磁场方向向左
C
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9．将一条形磁铁靠近通电螺线管时，它们互相吸引(如图所示)，请在螺线管上画出导线的绕向。
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解：如图所示。
10. (原创题)通电螺线管的内部有磁场，那么其磁场的方向与外部磁场方向是否相同呢？请你设计实验。
【猜想与假设】
(1)磁感线是一些__________(填“闭合”或“不闭合”)的曲线，在螺线管外部，磁感线是由________极发出，回到________极，那么内部的磁感线则应是由________极到________极。
闭合
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N
S
S
N
【实验设计】
(2)因在探究螺线管外部磁场时使用________能够显示磁场的方向，故可将其放置在通电螺线管的________(填字母)处，用它来确定螺线管内部磁感线的方向。
小磁针
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A
【实验结论】
(3)请在下图中用箭头标出正确的磁感线方向。(螺线管外部及内部各标出一个箭头)
(元认知·总结)通电螺线管内部磁场的方向与外部磁场的方向________(填“相同”或“相反”)。
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相反
如图所示。
11. (跨学科·地理　2025·安庆联考)如图所示，太阳风暴爆发时，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用。地磁场N极在地理 ______(填“南极”或“北极”)附近，如果将地球看作一个表面均匀带电旋转的球体，地球自转的方向是自西向东，那么地球表面应该带____电荷。
南极
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负
思路点睛：地球相当于一个巨大的条形磁体，磁极刚好和地理位置大致相反，即地理位置的北极附近是地磁的南极(S)，地理位置的南极附近是地磁的北极(N)；通过右手螺旋定则可知，地球表面电流的方向是自东向西，与地球自转的方向相反，因为电流的方向与
负电荷定向移动的方向相反，因此地球表面带负电荷。
奥斯特实验
通电导体周围存在磁场。
通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关。
与条形磁体的磁场相似
右手螺旋定则
通电螺线管的磁场
电流的磁场
电磁铁的应用
影响电磁铁强弱的因素
电流大小
线圈匝数多少
课堂小结
谢谢观看！