电生磁习题
一、填空题
1．1820年丹麦物理学家_________用实验证实，通电导线的周围存在着_________，指出了_________现象和_________现象不是各自孤立的，而是有密切联系的。电流磁场的方向跟导线中_________的方向有关。这种现象叫做_________。
2．通电螺线管的磁感线方向以及两端磁极的性质跟_________方向有关，它的外部磁场分布情况与_________磁体的磁场相似。
3．钱历历同学提出，通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系可以这样来确定：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中电流的方向一致，那么，伸直的大拇指所指的那端就是通电螺线管的_________极。
4．如果在通电螺线管中插入一根铁棒，就能吸起更多曲别针，这表明铁芯能使通电螺线管的磁场_________。通电螺线管和它里面的铁芯就构成了一个_________。这个_________磁性的有无，可以用_________来控制，磁性的强弱可以靠_________来控制。
二、选择题
5．课外活动时有几位同学讨论后得出，电磁铁两端的极性与下面的条件有关，你认为其中正确的是
A.电磁铁两端的极性是由线圈的缠绕方向决定的
B.电磁铁两端的极性是由电流的环绕方向决定的
C.电磁铁两端的极性是由插入线圈中的铁芯方向决定的
D.电磁铁两端的极性是由电流的大小决定的
6．某同学自制了一个电磁铁，用来做如图2-1所示的实验，当他闭合开关后，发现挂有铁块的弹簧被拉长了。当他将滑动变阻器的滑片向右滑动时，关于他看到的现象，下面的说法中正确的是
图2-1
A.弹簧被拉得更长，电流表的示数增大
B.弹簧被拉得更长，电流表的示数减小
C.弹簧缩短，电流表的示数增大
D.弹簧缩短，电流表的示数减小
7．许达同学在探究通电螺线管的极性和管外磁场的分布情况时，在螺线管外部的a、b、c处摆放了三个小磁针，如图2-2所示，当他闭合开关，等到小磁针静止后，下面的说法中正确的是
A.小磁针a、b的左端是N极、小磁针c的右端是N极
B.小磁针a、c的左端是N极、小磁针b的右端是N极
C.小磁针b、c的左端是N极、小磁针a的右端是N极
D.小磁针a、c的右端是N极、小磁针b的左端是N极
图2-2
8．薄发同学将一个螺线管放到磁体附近，使螺线管可以自由移动，如图2-3所示，当他将开关闭合时，下面的说法中正确的是
图2-3
A.通电螺线管将向右运动
B.通电螺线管将向左运动
C.通电螺线管不会运动
D.通电螺线管将先向左运动，后向右运动
电生磁
(一)想一想，填一填
1.奥斯特实验说明了通电导线周围___________，这种现象叫做________。
2.电流的磁场方向跟__________有关。
3.通电螺线管外部的磁场和__________的磁场一样，它的两极跟螺线管中________的方向有关。
(二)聪明的选择
1.下列方法中，不能增强螺线管磁性的是
A.增加螺线管的匝数
B.在通电螺线管内插入铁棒
C.增大螺线管线圈中的电流
D.增大螺线管本身的直径
2.关于电磁铁的叙述中，错误的是
A.电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
B.电磁铁的磁性强弱与通过的电流大小有关
C.电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数无关
D.电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数有关
3.在下面四个图中，正确地表示出通电螺线管的极性与电流方向的关系是
(三)开心实验，智能体验
如图所示，当弹簧下端不挂重物时，弹簧的长度为l0，当弹簧上挂一重物时，弹簧伸长到l1，当S闭合时，接通电路，将螺线管放在铁块的正下方，弹簧的长度将________，当滑动变阻器向右移动时弹簧将________。(填“变长”“变短”或“不变”)
电生磁
一、填空题
1．如图所示，比较两图，可以得出_________的结论。
答案：电流的磁场方向跟电流方向有关。
2．1820年，丹麦物理学家_______在静止的小磁针上放置一根与磁针平行的导线，给导线通电时，小磁针立即________，切断电流时，小磁针又________，其实验说明：_______________。
答案：奥斯特、转动、复原、通电导线周围存在磁场。
二、选择题
1．如图所示四种表示通电螺线管极性和电流方向关系的图中，正确的是（ ）
答案：C
2．奥斯特实验的重要意义是它说明了（ ）
通电导体的周围存在着磁场
B．导体的周围存在着磁场
磁体的周围存在着磁场
D．以上说法都不对
答案：A
3．如图所示，甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃a、b间用柔软的导线相连．当S闭合时，两线圈将（ ）
互相吸引靠近
B．互相排斥离远
C．先吸引靠近，后排斥离远
D．既不排斥也不吸引
答案：B
4．要使通电蹄形螺线管正上方的小磁针指向符合图甲中的情况，图乙中正确的是（ ）
答案：B、C
5．如图所示，通电环形导体中间和上部各有一小磁针，当通以如图电流后，小磁针的N极将分别（）
A．a的N极向纸外指，b的N极向纸里指
B．a的N极向纸里指，b的N极向纸外指
C．a和b的N极都向纸外指
D．a和b的N极都向纸里指
答案：A
6．如图所示，有A、B两只线圈套在玻璃管上，可以自由滑动，原先A、B两线圈靠在一起，两只线圈接通电源后由于互相排斥，两线圈分开到图示位置，这时如果将铁棒C插入B中，那么（）
A．A、B将分别向左、右分开
B．A、B将向中间靠拢
C．B不动，A将被推开
D．B不动，A将被吸引
答案：A
A、B两只线圈接通电源后互相推斥，当铁棒C插入B中后，磁性大大增强，推斥作用更大
7．如图所示的通电螺线管，周围放着能自由转动的a、b、c、d，当它们静止时极性正确的是（N为黑色）（ ）
答案：A
三、解答题
1．现有一只蓄电池，仍能向外供电，但正、负极标志已模糊不清．请你设计出两种方法，判别它的正、负极。
答案：（1）利用电压表试触，根据指针偏转方向可以判别电池正负极。
（2）用蓄电池给通电螺线管供电，根据螺线管周围小磁针静止时的指向可以判断蓄电池的正负极。
2．标出如图所示的小磁针的磁极。
答案：
3．标出如图所示各图中通电螺线管的正确绕线法，并标出N、S极。
答案：
电生磁习题
做图与问答题
1．请你在图中，标出通电螺线管的电流方向、画出磁场的磁感线的示意图、标出磁感线的方向和通电螺线管的N、S极。
2．张同心同学自制了一个电磁铁，如图所示，他为了使电磁铁的吸引力增大，他应该将滑动变阻器的滑片向哪端移动？
3．甲乙两个线圈在光滑的玻璃棒上可自由移动（如图所示），通电后两线圈互相排斥，请你画出线圈上导线的缠绕方向。
右手螺旋定则的运用
（一）已知小磁针的指向
1、根据小磁针的指向标出图左中通电螺线管的电流方向。
解析：解答此题的入口是小磁针，由小磁针的N、S极可以推断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极。根据安培定则判定：大拇指指向左端N极，掌心向下，螺线管外侧电流方向向下，从而知道电流方向是从A流进，从B流出（如图右所示）。
2、通电螺线管上方小磁针静止时N极的指向如图所示。试在图中画出螺线管的绕线及经过a点的一条磁感线。
解析：首先通过小磁针在通电螺线管上方静止，由N、S极可以判定出螺线管的左端为S极，右端为N极；然后由电流方向和安培定则可以画出螺线管的绕线；最后根据磁感线总是从N极出发回到S极的原则，画出经过a点的一条磁感线（如图所示）
（二）已知磁感线方向
3、如图所示，当闭合电键S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（ ）
A、通电螺线管的Q端为N极，电源a端为正极
B、通电螺线管的Q端为N极，电源a端为负极
C、通电螺线管的Q端为S极，电源a端为正极
D、通电螺线管的Q端为S极，电源a端为负极
解析：闭合开关，电源与螺线管形成通路，螺线管中有了电流，在它的周围就产生了磁场。通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端时，二者相互吸引，据磁极间相互作用规律可知螺线管Q端为S极，则P端为N极。再根据螺线管的绕线情况，由安培定则即可判断电源a端为“ +”极，b端为“－”极。故本题选C。
【点评】有关右手螺旋定则常从三个方面进行考查：小磁针的指向、螺线管中电流的方向、磁感线方向。对某一个通电螺线管而言，螺线管中电流的绕向、磁感线方向、小磁针N极的指向是相互制约、彼此联系的，知其一就能晓其他。其解题思想即为右手螺旋定则的基本内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。用好、用活、用准右手螺旋定则，就能解决电磁学中的许多实际问题。
奥斯特简介
电流的磁效应实验，因为对经典电磁理论的划时代作用而成了经典物理永恒的经典。也由于此，物理的天空又多了一颗璀璨的明星，物理史册又记下了一位不朽的名字——汉斯·奥斯特。
英雄不问出处：从药房伙计做起的科学大师
汉斯·奥斯特(Hans Christian Oersted，1777～1851年)，丹麦物理学家、化学家。1777年生于丹麦兰格朗岛一个药剂师家庭。12岁开始在药房里干活，同时学习化学。由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生，学习医学和自然科学。他一边当家教，一边学习药天文、物理、化学等。
众里寻她千百度：发现电流的磁效应
1819到1820年，奥斯特一面担任电、磁学讲座的主讲，一面继续研究电、磁关系。1820年4月，在一次讲演快结束的时候，奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下。这一跳，使有心的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。以后，奥斯特花了三个月作了许多次实验，发现磁针在电流周围都会偏转。在导线的上方和导线的下方，磁针偏转方向相反。在导体和磁针之间放置非磁性物质，比如木头、玻璃、松香等，不会影响磁针的偏转。
1820年7月21日，奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文，这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从实验总结出：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等。正式向学术界宣告发现了电流磁效应。
博学旁通：其它方面的成就
奥斯特曾经对化学亲合力等作了研究。1822年他精密地测定了水的压缩系数值，论证了水的可压缩性。1823年他还对温差电现象作出了成功的研究。他对库仑扭秤也作了一些重要的改进。奥斯特在1825年最早提炼出铝，但纯度不高，以致这项成就在冶金史上归属于德国化学家弗里德里希·维勒。
科学不会忘记：博学严谨的大师
奥斯特是一位热情洋溢重视科研和实验的教师，他说：“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的”。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦第一个物理实验室。
1908 年丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”，以表彰做出重大贡献的物理学家。国际上从1934年起命名磁场强度的单位为奥斯特，简称“奥”。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。
电生磁
教学目标
1.知识与技能
（1）认识电流的磁效应
（2）知道通电导体周围存在磁场,通电螺线管的磁场与条形磁体相似.
（3）会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向.
2.过程与方法
观察和体验通电通电导体与磁体之间的相互作用,初步了解电与磁之间有某种联系.
探究通电螺线管外部磁场的方向.
重点难点
通电螺线管的磁场。
教学准备
直导线、干电池、螺线管、小磁针。
教学过程
导入：观察奥斯特做的实验
提问:当直导线通电时.你看到了什么现象?磁针发生偏转说明什么问题?
回答:看到小磁针发生偏转(顺时针),发生偏转说明通电直导线周围存在磁场,小磁针受到磁力的作用.(电流的磁效应)
看第二个图,我们把电流切断,观察小磁针有什么变化?
发现当电流切断时,小磁针不会发生偏转,说明直导线周围没有磁场.
观察实验,当改变通电直导线的电流方向时,发现小磁针有什么变化?
回答:当改变电流方向时,小磁针的偏转方向由原来的顺时针变成逆时针.
得出,磁场方向跟电流的方向有关.
提问:手电筒在通电时为什么连一个大头针都吸不动?
这是因为它的磁场太弱了.那如果我们把导线绕成一个线圈,然后再给它通电,那么线圈都有电流通过,且产生的磁场叠加在一起,就会强得多.那么螺线管的磁场是什么样的?
它可能与哪种磁体的磁场相似?(条形磁体)
通过演示实验得出通电螺线管磁场与条形磁体磁场相似,那么通电螺线管的极性与电流方向有什么关系? (实验得出通电螺线管两端的极性与螺线管中电流方有关,当电流方向改变,其极性也改变.)
那么我们怎么判断它的极性呢?
安培定则。（电流方向，线圈的绕法）
安培定则:用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流方向,则大拇指所指方向就是北极.
完成课后练习
板书设计
电生磁
一、磁效应：通电导线周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关。
二、通电螺线管的磁场与条形磁体相似。
三、通电螺线管的磁场方向与两个因素有关。①电流方向②线圈绕法
四、安培定则。(右手定则)
电生磁
【学习目标】
1.知道电与磁有密切的联系，电流周围存在着磁。
2.知道通电螺线管对外相当于一条形磁铁。
3.会用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的。
【重点难点】
重点：奥斯特实验；用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
难点：用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
【导学指导】
基础知识
一、安培力
1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力。
说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力。
2.安培力的计算公式：F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0N;00＜B＜900时，安培力F介于0和最大值之间。
3.安培力公式的适用条件:
①公式F＝BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用。
如图所示，电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥。
②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力．两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律。
二、左手定则
1.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。
2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B与I的方向不一定垂直。
3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系
①已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；
②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；
③已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定。
4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等。
【例1】如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（ ）
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
解析：导线所在处磁场的方向沿磁感线的切线方向斜向下，对其沿水平竖直方向分解，如图10—15所示．对导线：
Bx产生的效果是磁场力方向竖直向上．
By产生的效果是磁场力方向水平向左．
根据牛顿第三定律：导线对磁铁的力有竖直向下的作用力，因而磁铁对桌面压力增大；导线对磁铁的力有水平向右的作用力．因而磁铁有向右的运动趋势，这样磁铁与桌面间便产生了摩擦力，桌面对磁铁的摩擦力沿水平方向向左。 答案：C
【例2】.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？
分析：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。
【例3】电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？
解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，可判定电子流向左偏转。
规律方法 1。安培力的性质和规律；
①公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端．如图所示，甲中：，乙中：L/=d(直径）＝2R（半圆环且半径为R)
②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；
③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能。
【例4】如图所示，在光滑的水平桌面上，有两根弯成直角相同金属棒，它们的一端均可绕固定转轴O自由转动，另一端 b互相接触，组成一个正方形线框，正方形边长为 L，匀强磁场的方向垂直桌面向下，磁感强度为 B．当线框中通以图示方向的电流时，两金属棒b点的相互作用力为f此时线框中的电流为多少？
解析：由于对称性可知金属棒在O点的相互作用力也为f，所以Oa边和ab边所受安培力的合力为2f，方向向右，根据左手定则可知Oa边和ab边所受安培力F1、F2分别与这两边垂直，由力的合成法则可求出 F1= F2=2fcos450=f＝BIL，I=f／BL
点评：本题也利用了对称性说明 O点的作用力为f，当对左侧的金属棒作受力分析时，受到的两个互相垂直的安培力F1、F2（这两个安培力大小相等为 F）的合力是水平向右的，大小为F，与O、b两点受到的作用力2f相平衡。
【例5】质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为μ．有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图10—19所示是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（ ）
解析：杆的受力情况为：
答案：AB
2、安培力作用下物体的运动方向的判断
（1）电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。
（2）特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向。
（3）等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。
（4）利用结论法：①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。
（5）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。
（6）分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤
①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况
②用左手定则确定各段通电导线所受安培力
③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况
(7)磁场对通电线圈的作用:若线圈面积为S，线圈中的电流强度为I，所在磁场的孩感应强度为B，线圈平面跟磁场的夹角为θ，则线圈所受磁场的力矩为：M=BIScosθ。
【例6】如图所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω,竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m＝0.1kg，R=0.5Ω，它与导体轨道的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场，（g=10 m/s2）求：
（1)此磁场是斜向上还是斜向下？
（2）B的范围是多少？
解析:导体棒侧面受力图如图所示：
由平衡条件得：B最小时摩擦力沿导轨向上，则有
μFN＋BILcos300＝mg, FN=BILsin300 解得B＝2.34 T
当B最大时摩擦力沿导轨向下，则有BILcos300＝mg＋μFN
FN=BILsin300 解得B=3. 75 T
B的范围是2.34 T -- 3. 75 T
【例7】在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流强度为I,长度为L，质量为m的导体棒a，（通电方向垂直纸面向里），如图所示，棒与斜面间动摩擦因数μ< tanθ.欲使导体棒静止在斜面上，应加匀强磁场，磁场应强度B最小值是多少？如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场磁感应强度又如何？
解析:(1)设当安培力与斜面成α角时B最小，则由平衡条件得：
mgsinθ＝μFN＋BILcosα, FN=mgcosθ＋BILsinα．
解得
∴当α＋β=900时,
（2）当FN=0时，则BIL＝mg，∴BIL=mg,由左手定则知B方向水平向左。
【例8】如图所示，abcd是一竖直的矩形导线框，线框面积为S，放在磁感强度为B的均匀水平磁场中，ab边在水平面内且与磁场方向成600角，若导线框中的电流为I，则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于（ ）
A．IBS B．?IBS C．IBS
D．由于导线框的边长及固定轴的位置来给出，无法确定
解析：为便于正确找出力臂，应将题中所给的立体图改画成平面俯视图，如图10—17所示，设线框ab边长为11，cd边长为12，并设竖直转轴过图中O点（O点为任选的一点） ，ao长lac，bo长lbo，则lac+lbo=l1。为便于分析，设电流方向沿abcda。
由左手定则判断各边所受安培力的方向，可知ab、cd边受力与竖直转轴平行，不产生力矩；ad、bc两边所受安培力方向如图，将产生力矩。ad、bc边所受安培力的大小均为F＝IBl2，产生的力矩分别为：Mad=Flaocosθ，Mbc=Flbccosθ。两个力矩的方向相同（困10—17中均为顺时针力矩），合力矩M=Mad＋Mbc＝F（lao＋lbc）cosθ＝IBScosθ，将θ＝600代入，得M=?IBS。 答案：B
说明：由此题也导出了单匝通电线圈在磁场所受磁力矩的公式M=IBScosθ。若为N匝线圈，则M＝NIBScosθ。式中S为线圈包围面积，θ为线圈平面与磁场方向的夹角。显然，当θ=00时，即线圈平面与磁场方向平行时，线圈所受磁力矩最大Mmax＝NBIS，当θ＝900，即线圈平面与磁场方向垂直时，线圈所受磁力矩为零。公式也不限于矩形线圈、对称转轴的情况，对任意形状的线圈。任一垂直于磁场的转轴位置都适用。
【例9】通电长导线中电流I0的方向如图所示，边长为2L的正方形载流线圈abcd中的电流强度为I，方向由a→b→c→d。线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线OO/都与长导线平行。当线圈处于图示的位置时，ab边与直导线间的距离ala等于2L，且ala与ad垂直。已知长导线中电流的磁场在ab处的磁感强度为B1，在cd处的磁感强度为B2，则载流线圈处于此位置受到的磁力矩的大小为 。
解析：ad、bc边所受的磁场力和转轴OO/平行，其力矩为零，ab、cd边受力的方向如图10—21所示，大小分别为F1＝B1I·2L，F2= B2I·2L，F1、F2对转轴OO/的力臂分别为L和L ，则两力对转轴的力矩为M=M1＋M2=FlL＋F2L= IL2（2B1＋B2）。
答案：IL2（2B1＋B2）
3。安培力的实际应用
【例10】在原于反应堆中抽动液态金属等导电液时。由于不允许传动机械部分与这些流体相接触，常使用一种电磁泵。图中表示这种电磁泵的结构。将导管置于磁场中，当电流I穿过导电液体时，这种导电液体即被驱动。若导管的内截面积为a×h，磁场区域的宽度为L，磁感强度为B。液态金属穿过磁场区域的电流为I，求驱动所产生的压强差是多大？
解答:本题的物理情景是：当电流 I通过金属液体沿图示竖直向上流动时，电流将受到磁场的作用力，磁场力的方向可以由左手定则判断，这个磁场力即为驱动液态金属流动的动力。由这个驱动力而使金属液体沿流动方向两侧产生压强差ΔP。故有 F=BIh。Δp=F/ah，联立解得Δp＝BI/a
【例11】将两碳棒A,B(接电路）插盛有AgNO3溶液的容器中，构成如图电路。假设导轨光滑无电阻，宽为d,在垂直导轨平面方向上有大小为B,方向垂直纸面向外的磁场，若经过时间t后，在容器中收集到nL气体（标况），问此时滑杆C(质量为mC）的速度，写出A,B棒上发生的电极反应式（阿伏加德罗常数N0）
解析：由电解池电极反应可得出通过C棒的电荷量，求出平均电流，再由安培定则及动量定理可得滑杆速度。
阴极:Ag十十e=Ag↓
阳极：4OH――4e=2H2O＋O2↑,O2的摩尔数为n/22.4,则阳极的物质量为n/5.6摩尔.
通过C捧的电荷量为
平均电流
由得
【例12】如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图，一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞，在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端与一电压表相连。整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s.若液体的密度为ρ，不计所有阻力，求：
(1)活塞移动的速度；
(2)该装置的功率；
(3）磁感应强度B的大小；
(4）若在实际使用中发现电压表的读数变小，试分析其可能的原因。
解析:（l）设液体从喷口水平射出的速度为v0，活塞移动的速度为v.
,,
(2）设装置功率为P，Δt时间内有△m质量的液体从喷口射出,PΔt＝?Δm (v02一v2)
∵Δm=LvΔtρ.∴P=? L2vρ(v02一v2),∴
(3) ∵P=F安v.∴,∴
（4）∵U=BLv,∴喷口液体的流量减少，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小。
电生磁
教学目标
根据本节的内容，和大纲对本节的要求以及学生的实际情况将本节的目标定为
（1）．知识与技能
认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间的某种联系。
知道通电导体周围存在着磁场，通电螺线管的磁场与条形磁体的相似。
会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。
（2）．过程与方法
观察和体验通电导体与磁体之间的相互作用。
通过对实验的分析，提高学生比较、分析、归纳、结论的能力。
（3）．情感态度与价值观
通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥妙，培养学生的学习热情和求是态度。
教学重点
1奥斯特实验及电流的磁效应。
2通电螺线管周围的磁场分布及安培定则。
教学难点
安培定则
教学器材
奥斯特实验器材一套、通电螺线管、磁针、多媒体课件。
说教法
针对本节重点，我主要采用了演示实验演示实验
演示实验好处是形象、直观，能快速切入主题，深受学生欢迎。同时演示实验也可揭露事物的来龙去脉，引发学生思考等，观察法，练习法，并准备练习和图示使学生不易理解的抽象问题变得直观，并巩固了所学知识。
说学法
学生通过观察、思考，然后一起交流讨论，最后得出结论，学生从中不仅学会了通过观察提出问题，还学会了科学探究的方法以及怎样和他人交流讨论。
说教学过程
（1）引课
用装有通电螺线管的纸盒靠近磁针，发现磁针转动，说明电产生磁，引出课题。
（2）实验探究，进行新课：
一，电流的磁效应
师生共同做奥斯特实验让学生观察后引导学生自己分析、归纳实验现象，得出结论：
（1）通电导体周围存在着磁场，我们把这种现象叫电流的磁效应。
（2）电流磁场的方向与导体中电流的方向有关。
人们从发现永磁体到奥斯特发现电流周围存在磁场，揭示了电和磁之间存在着密不可分的联系，既然电能产生磁，为什么手电筒通电时连一根大头针也吸不动，从而引出螺线管的概念。
二、通电螺线管的磁场
通过演示实验现象得出通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似，。通电螺线管的极性与电流方向之间有什么关系？让学生分析实验中电流方向与螺线管N极方向，结合课本漫画，让学生总结发言，总结归纳自己所得结论。
三、安培定则
结合图示和手式，师生共同讨论判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向，总结得出安培定则内容。再利用练习，加强应用。
最后，练习巩固，课堂小节，回顾反思。
电磁铁
教学目标
1.知识目标
①了解什么是电磁铁，知道电磁的特性和工作原理。
②了解影响电磁铁磁性强弱的因素。
2.过程与方法
①经历探究电磁铁的过程，体会控制变量的方法。
②体会评估和交流在科学探究中的重要作用。
3.情感态度与价值观
体验探索科学的乐趣，养成主动与他人交流合作的精神，培养自主学习的能力。
教学重难点
教学重点：探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，进一步熟练控制变量法。
教学难点：设计探究电磁铁磁性强弱有关因素的实验。
学法指导
在全面推行素质教育的今天，我们不仅要教给学生知识，更重要的是在传授文化知识的同时，积极培养学生的学习能力，为他们今后继续教育或终身教育打下基础，本节课通过创设问题情境把学生引入提出问题——探究问题——解决问题的学习过程中。 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
教具准备
教师：多媒体课件、录像剪辑、螺线管、铁芯、大头针、电源、开关、导线若干。
学生：螺线管、大小和长度以及材料不同的铁芯、大头针、电源、开关、导线若干、滑动变阻器、电流表、电磁铁（匝数可变或两个串联使用）等。
教学程序的设计
（一）创设情境，引入新课（5分钟）
教师先通过螺线管的引入简单复习上一节的知识，让同学们知道电流具有磁效应。然后做对比演示实验，用对比通电螺线管不插入铁芯和插入铁芯吸引大头针多少的不同，说明插入铁芯后磁性较强。然后直接引出课题：如果在一个通电螺线管中插入铁芯，就制成了电磁铁。
（二）进行新课（30分钟）
在新课教学中，分三个过程进行。（共需30分钟）
第一个过程是对电磁铁概念以及原理的讲解。（2分钟）
第二个过程是探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。（20分钟）由教师创设问题情境，把学生引入提出问题——探究问题——解决问题的学习过程中。在整个过程中，学生需要完成的是猜想，设计实验方案，进行实验，分析实验现象，得出实验结论，反思与拓展。
（1）教师首先提出问题引发思考，如果给同学们每人一根长导线以及其它相关器材，让你们做一个电磁铁，你们做出来的电磁铁吸引大头针的颗数会一样多吗？如果不一样多，那么你将怎样做才能使你的电磁铁吸引更多的大头针呢？通过这个问题的提出，把学生引入到另一问题中：他们会思考电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？
（2）在提出问题后，引导学生猜想影响电磁铁磁性强弱的因素，学生在交流各种猜想中会相互启发，提出很多的猜想，如：电磁铁中有了电流才会吸引大头针，那么电流的大小可能会影响磁性的强弱；构成电磁铁的主要部件是线圈，那么线圈的形状和匝数可能会影响磁性的强弱；铁芯是构成电磁铁的又一主要部件，那么铁芯的粗细、长短、材料可能会影响磁性的强弱等。
（3）设计实验和进行实验。教师先肯同学们的大胆猜想，同学们的猜想都很有道理，是不是这样的呢？实验是检验真理的最好标准，下面我们就用实验我证实我们的猜想吧。
在做实验前，为了帮助同学们理清探究的整体思路，教师提出一些问题：比如利用桌子上的实验器材，你们将通过什么现象判断电磁铁磁性的强弱？怎样改变电流的大小？怎样判断电流的大小？怎样改变线圈的匝数？当多个因素影响到同一物理量的变化时，要探究与某个因素的关系时因该用到什么探究方法？
（4）电磁铁的特性，结合上面的探究和前面所学知识得出电磁铁具有的特性，与永磁体相比，电磁铁具有以下特性：①磁性有无可以用通、断电来控制。②磁性的强弱可以改变电流大小（或匝数）来控制。③磁极变换可以改变电流方向来控制。
第三个过程是让学生简单了解电磁铁的应用（8分钟）。例如电铃、电磁起重机，磁悬浮列车等。
（三）反馈练习，巩固提高（5分钟）
1.通电螺线管的磁性强弱与 、 和 有关。
2、如图所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中的电流将 ，电磁铁中的磁性将 。
3、如图所示，要使电磁铁磁性最强，正确的
接法是（ ）
A、S1接1，S2接3
B、S1接1，S2接4
C、S1接2，S2接4
D、S1接2，S2接3
4、如图所示，若将变阻器的滑片向右移动，那么
悬挂磁铁的弹簧将( ) 如果其他条件不变，他只
是将电源的正负极调换了一下，弹簧发生的变化
是( )。
A.不变 B.缩短
C.伸长 D.不能判断
课件15张PPT。电生磁电磁起重机电磁起重机可以产生强大的磁性，来回搬运物品。 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？ 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。 现象：通电导线周围存在着磁场电流的磁场方向跟电流的方向有关电流方向改变，小磁针
偏转方向发生改变（1）通电后（2）改变电流方向奥斯特实验 下面我们来重做奥斯特实验，请同学们仔细观察，认真思考。小磁针发生偏转 表明：现象：表明：一、电流的磁效应 通电导线的周围存在磁场，磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。 丹麦物理学家、化学家。哥本哈根大学哲学博士。曾任哥本哈根大学教授和哥本哈根综合工艺研究所所长。1820年发现电流周围的磁针会偏转，从而揭示了电流的磁效应。还研究物质的抗磁性、气体和流体的压缩系数等。著有《关于磁针上电流碰撞的实验》、《关于化学力和电力的同一性的研究》、《力学手册》等。 奥斯特（1777～1851） 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？ 因为它的磁场太弱了！ 如果把导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈），各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。
下面，我们就一起来研究通电螺线管 的磁场。提示：我们是用什么方法来研究条形磁 铁的磁场的？二、通电螺线管的磁场用撒铁屑的方法显示通电螺线管的磁场条形磁铁的磁场结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。结 论： 通电螺线管的极性与电流方向有关。二、通电螺线管的磁场 用右手握住螺线管，让四指弯曲方向与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。三、安培定则通电螺线管的极性可以用安培定则来判断：小 结一、奥斯特实验表明通电导线周围存在着磁场，它的方向与电流方向有关。 （电流的磁效应）二、通电螺线管的磁场1.通电螺线管外部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有关。三、安培定则用右手握住螺线管，让四指弯曲方向与螺线管中电流方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。牛刀小试1.如图所示，根据磁感线方向，标出螺线管的磁极和导线中的电流方向。N S2.根据各图所示磁感线方向或磁针N极所指的方向，画出电池的符号，并标出通电螺线管的N、S极和导线中的电流方向。课件19张PPT。电生磁磁和电有联系吗？能吸引磁性物质吸引轻小物体有南、北极之分有正、负电荷之分同名磁极相互排斥
异名磁极相互吸引同种电荷相互排斥
异种电荷相互吸引导入新课 我们发现带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合吗？还是它们之间存在着某些联系？
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磁场,在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。 奥斯特不只是一位著名的物理学家，还是一位优秀的教师。
法拉第评价这一发现时说：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满光明。” 1.知识与技能
认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系。
知道通电导体的周围存在磁场，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似。
会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。教学目标 2.过程与方法
观察和体验通电导体与磁体之间的相互作用 。
经历探究通电螺线管外部磁场方向的过程。
3.情感态度与价值观
通过电生磁现象，初步认识自然现象之间存在相互联系，乐于探索自然界的奥秘。本节导航1.电流的磁效应2.通电螺线管的磁场3.安培定则1.电流的磁效应演示：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(短路),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? 通电导线的周围有磁场,磁场的方向跟电流的方向有关。这种现象叫做电流的磁效应。甲 通电乙 断电丙 改变电流方向触接触接 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。2.通电螺线管的磁场 设计实验:
1、将小磁针放在螺线管的不同位置(从两端开始)记下小磁针静止时北极的指向,也就是该点的磁场的方向。 2.改变电流的方向重做以上实验，看一下当电流方向改变时，通电螺线管中的磁场是否改变。
3.用铁粉演示通电螺线管的磁场。
（在玻璃板上撒铁粉时一定要均匀）想一想
改变通电方向，小磁针的指向有什么不同，说明什么？
小磁针指向相反，说明通电螺线管两端的极性与通电电流有关。
实验结论： 通电螺线管相当于一个条形磁体。那么其极性和电流方向有什么关系呢？猴子用右手把一个大
螺线管夹在腋下，说：
如果电流沿着我右臂
所指的方向流动，N
极就在我的前方。
蚂蚁沿着电流方向
绕螺线管爬行，说：
N 极就在我的左边。
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。3.安培定则—— 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。巩固练习1. 判断下面螺线管中的N极和S极：2. 判断螺线管中的电流方向：NSSNNS课件16张PPT。电生磁 （1）磁针会转动吗？ 如右图所示，将一枚磁针放置在直导线下，使导线和电池触接，连通电路，观察小磁针的变化。 磁针发生转动。 这个磁场与地磁场方向不同，所以磁针转动。 （2）磁针转动说明了什么？演示1 通电后磁针转动，说明电流周围有磁场。 磁针转动方向相反。 （2）说明什么？ （1）磁针会转动吗？ 改变电流的方向，观察磁针的变化。演示2 电流的磁场方向跟电流方向有关。 1．电流的周围存在磁场，电流的磁场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，这种现象叫做电流的磁效应。一、电流的磁效应奥斯特的故事 奥斯特是丹麦物理学家，他从小聪明好学，1794年以优异的成绩考入哥本哈根大学学习，后来成为这所大学的物理教授。
他相信各种自然现象间存在联系。经过长时间用实验寻找，在多次失败后，1820年，奥斯特在课堂上做实验时发现了电和磁之间的联系。 1．将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场产生叠加，磁场增强。二、通电螺线管的磁场 探究通电螺线管外部的磁场分布 演示：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。实 验 改变电流方向，两侧小磁针的指向反转。 实验：把小磁针放到螺线管周围不同位置，在图上记录磁针N极的方向。 结合以上两个实验，对比右图可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。 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。 使用图中实验装置，组成实验电路。 仔细观察螺线管的绕线方法，并画出示意图，并判断螺线管中电流方向，标示在示意图上。 预想可能的不同种情况，小组间交流。 通过实验，判断螺线管的N、S极，并标在图中。 2．实验结论：
通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。
通电螺线管两端的极性与其中的电流方向有关。 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？猴子用右手把一个大螺线管夹在腋下，说：如果电流沿着我右臂所指的方向流动，N 极就在我的前方。蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行，说：N 极就在我的左边。 用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。三、安培定则 1．判断下面螺线管中的N极和S极： 2．判断螺线管中的电流方向：NSSNNS练一练 3．根据小磁针静止时指针的指向，判断出电源的正负极。NS+—练一练电流的磁效应通电螺线管的磁场课堂小结课件18张PPT。电生磁演示实验一：奥斯特实验乙 断电丙 改变电流方向甲 通电一、电流的磁效应一、电流的磁效应演示：电流的磁效应（奥斯特实验）步骤：
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(短路),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?器材：导线、小磁针、干电池 现象一：通电后，小磁针发生偏转；断电后，小磁针回到原位。结论一：通电导线的周围存在磁场或电流的周围存在磁场。 现象二：改变电流方向，小磁针偏转的方向相反。结论二：电流的磁场方向与电流的方向有关。注意事项：
1、小磁针静止后才通电
2、通电时间要短探究二通电直导线周围的磁场是如何分布的？在有机玻璃板上穿一个小孔，
一根直导线垂直穿过小孔，
在玻璃板上均匀地撒上一些
铁屑，给直导线通电后，轻
敲玻璃板，观察铁屑的分布
情况以直导线上各点为圆心的同心圆这些同心圆所在平面与直导线垂直离直导线越近，磁场越强；
离直导线越远，磁场越弱结论：越靠近直导线，磁性越强。磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，都在与导线垂直的平面上。直导线周围的磁场有何特点？奥斯特用实验证实通电导体周围存在磁场 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。二、通电螺线管的磁场设计实验:
1.自制螺线管。(我们要
将导线绕在铁钉上)
2.将小磁针放在螺
线管的不同位置(从两
端开始)记下小磁针静
止时北极的指向,也就
是该点的磁场的方向。 3.改变电流的方向重做以上实验，看一下当电流方向改变时，通电螺线管中的磁场是否改变。
4.用铁粉演示通电螺线管的磁场。
（①在玻璃板上撒铁粉时一定要均匀②如果螺线管的磁场不够强，可以在螺线管中插入铁棒，铁棒被磁化，二者的磁场合在一起，磁场会大大增强） 结论：通电螺线管外部的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极。实验结论：通电螺线管相当
于一个条形磁体。那么其极性和电流方
向有什么关系呢？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。三、安培定则 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。巩固练习1. 判断下面螺线管中的N极和S极：2. 判断螺线管中的电流方向：NSSNNS3、判断磁场方向ＮＮＮ4、在所示图中，标出通电螺线管的N极和S极。NSNS练习
