14.3 电流的磁场
导学目标
1.初步了解电和磁之间的联系。
2.知道通电导体周围存在着磁场，知道通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
3.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。
4.合作探究通电螺线管外部磁场磁场的分布情况，学习研究电流磁场的方法。
重点：通电螺线管的磁场特点。
难点：右手螺旋定则。建立立体化模型。
自主学习
实验，揭示了电现象和磁现象是紧密联系的。
电流的周围存在 。电流的磁场方向与 有关 。
通电螺线管周围的磁场与 磁铁的磁场一样。两端的极性与 有关。电流方向改变一次，两端的极性也改变一次，与绕制的方向 关。
右手螺旋定则：用 手握住螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中的 一致，则大拇指所指的那端就是通是螺线管的 极。
合作探究
1.奥斯特实验
想一想：
各种自然现象之间都应该是存在着相互联系的，那电现象与磁现象之间有没有一定的联系呢？
板书：电和磁之间是有联系的。
想一想：有什么办法能知道电流周围有磁场？
总结提升： 如果观察到小磁针发生偏转，则说明 。
做一做： （图14-17）
（1）把导线与磁针平行，短时间内让强电流通过，注意观察磁针是否偏转。
（2）改变通过导线中电流的方向，注意观察磁针偏转的方向有无变化。
填一填：实验说明
①电流的周围存在 。
②电流的磁场方向与 有关。
2.通电螺线管的磁场
（1）通电螺线管的磁场分布
做一做：穿过白纸板绕纸螺线管。
想一想：怎样研究条形磁体和蹄形磁体的磁场的？用什么实验方案可以把通电螺线管的
磁场形象、直观地描述出来？
设计实验
方案1：先在螺线管周围放一些小磁针，通电后，观察小磁针的偏转方向，根据小磁针N极的指向画出通电螺线管周围的磁感线分布。
方案2：用镶在有机玻璃板上的螺线管来作实验，先在螺线管周围的玻璃板上均匀地洒上细铁屑，再给螺线管通电，轻敲玻璃板，观察细铁屑的排列，根据排列画出通电螺线管周围的磁感线分布。
做一做：(图14-18和图14-19）注意把观察到的现象与条形磁铁对比。
填一填:通电螺线管周围的磁场与 周围的磁场一样。
（2）通电螺线管的极性
想一想：若通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场一样，那么通电螺线管也应该有
两个磁极而且必然在它的两端，你能用实验证实这一点吗？你是如何证实这
一点的？
设计方案：把小磁针放置在螺线管两端，闭合开关，观察小磁针的偏转情况，根据磁
极间的相互作用规律，确定螺线管的N极和S极。
做一做：验证上述猜想。
猜一猜:通电螺线管的极性与什么因素有关系？
学生猜想：N、S极分布与电流的方向有关；
N、S极分布与电源的“+、–”有关；
N、S极分布可能与绕制的方向有关。
设计实验方案：
（1）把绕制的螺线管接在电路中，弄清螺线管导线中电流的方向。
（2）把小磁针放在螺线管的一端，闭合电路，判别通电螺线管的N极和S极，根据
实验结果，在下面相应的示意图上分别标出通电螺线管的N、S极。
（3）改变电流的方向，按以上步骤再作一次。
填一填：通电螺线管两端的极性与电流的方向 关。电流方向改变一次，两端的极
性也 ，与绕制的 无关。
3.右手螺旋定则
想一想：用实验的办法可以判断通电螺线管的极性，那么，有没有一种比较简便的办法
来判断通电螺线管的磁极？
做一做：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指
所指的那端就是通是螺线管的N极。
练一练：完成作业1.2.3.4
当堂检测
1．1820年，丹麦物理学家________第一次证实电流周围存在磁场。如图所示，通过比较甲、乙两图，可以得出结论：通电导线周围存在________；通过比较乙丙两图，可以得出结论：磁场方向与________方向有关。
2.通电螺线管外部的磁场和____________的磁场相似，它两端的极性跟________的方向有关，判定方法：用________手握住螺线管，让________的指向与电流方向一致，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的________极。
3.玩具小船上固定有螺线管(有铁芯)、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，船头最后静止时的指向是( )
A．向东 B．向南 C．向西 D．向北
4.如图所示，某同学用安培定则判断通电螺线管的极性，请你在图中标出导线中的电流方向和通过螺线管的N、S极。
４．
5．根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。
6．标出图中通电螺线管的N极、小磁针的N极和磁感线的方向。
我的收获:
14.3 电流的磁场
一、知识与技能
1.初步了解电和磁之间的联系.
2.知道通电导体周围存在着磁场,知道通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似.
3.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向.
二、过程与方法
探究通电螺线管外部磁场的分布情况,并与条形磁体的磁场分布进行对比分析.
三、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.
【重点难点】
重点:通电螺线管的磁场特点.
难点:右手螺旋定则.建立立体化模型.
【新课导入】
导入1:情景导入
师表演:老师给学生表演一个魔术——纸盒吸铁,断开开关,再去接触铁屑,就不能吸引铁屑.
(注:引起学生的思维冲突,教师此时将纸盒打开,让学生明白,刚才产生的磁可能跟电有关.)
师:盒中可能是什么?你猜想盒中的磁性可能与什么有关?(引导学生回答)
引入新课:电生磁.
导入2:问题导入
师:小磁针放在磁体周围会受到磁力作用而发生偏转,那是不是只有磁体周围才存在着磁场呢?其他物质能不能产生磁场?又如何判断磁场的存在?
导入语:本节我们就来研究这些问题——电生磁.
导入3:复习提问导入
教师问:电现象和磁现象之间有哪些相似点?
教师引导学生填写下表内容:
现象
电现象
磁现象
相似点
带电体能吸引轻小物体
磁体能吸引铁、钴、镍等
电荷可分为 两 种?
磁体有 两 个磁极?
同种电荷相互 排斥?
异种电荷相互 吸引?
同名磁极相互 排斥?
异名磁极相互 吸引?
问:通过以上比较,我们发现电现象和磁现象具有很大的相似性,据此你将想到什么问题?
答:电现象和磁现象之间有很大的联系.
导入语:本节我们就来研究这些问题——电生磁.
【课堂探究】
一、电流的磁场
1.奥斯特实验
提出问题:各种自然现象之间都应该是存在着相互联系的,那电现象与磁现象之间有没有一定的联系呢?
多媒体播放视频:奥斯特的故事
奥斯特是丹麦物理学家,他从小聪明好学.奥斯特相信各种自然现象之间存在联系.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,之后,又继续做了60个不同的实验,终于宣布电和磁之间是有联系的.
下面请同学们亲自做奥斯特实验.
想一想:有什么办法能知道电流周围有磁场?
学生交流与讨论:
学生:可以用小磁针靠近通电导体,如果观察到小磁针发生偏转,则说明电流周围和磁体周围一样存在磁场.
做一做:(1)把导线与磁针平行,短时间内让强电流通过,注意观察磁针是否偏转.
(2)改变通过导线中电流的方向,注意观察磁针偏转的方向有无变化.
探究归纳:(1)电流的周围存在磁场.
(2)电流的磁场方向与电流方向有关.
讲解:刚才所做的这个实验叫作奥斯特实验,它在我们现在看来是非常简单的,但在当时这一重大发现却轰动了科学界,因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的,而是紧密联系的,从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的,这一发现,有力推动了电磁学的研究和发展,导致了人造磁体和电磁铁的发明.
2.通电螺线管的磁场
奥斯特实验向世人说明了一个非常重要的事实:通电导体周围存在磁场.这引起了人们极大的兴趣,人们因此把导线绕成各种形状,然后进行通电,其中把导线绕成螺线形(如图)的最有代表性,下面让我们来探究通电螺线管的磁场.
讲解:做成螺线管(也叫线圈),通电后各圈导线磁场相叠加,磁场会增强.
(1)通电螺线管的磁场分布
想一想:我们是怎样研究条形磁体和蹄形磁体的磁场的?用什么实验方案可以把通电螺线管的磁场形象、直观地描述出来?
根据学生的回答,教师引导学生概括得出:
方案1:先在螺线管周围放一些小磁针,通电后,观察小磁针的偏转方向,根据小磁针N极的指向画出通电螺线管周围的磁感线分布.
方案2:用镶在有机玻璃板上的螺线管来做实验,先在螺线管周围的玻璃板上均匀地洒上细铁屑,再给螺线管通电,轻敲玻璃板,观察细铁屑的排列,根据排列画出通电螺线管周围的磁感线分布.
做一做:(如图(甲)和图(乙))学生进行实验,教师巡回指导,并强调学生注意把观察到的现象与条形磁铁对比.
引导学生分析实验结果.得出结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场一样.
(2)通电螺线管的极性
提问:若通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场一样,那么通电螺线管也应该有两个磁极而且必然在它的两端,你能用实验证实这一点吗?你是如何证实这一点的?
讨论得出方案:把小磁针放置在螺线管两端,闭合开关,观察小磁针的偏转情况,根据磁极间的相互作用规律,确定螺线管的N极和S极.
猜想:通电螺线管的极性与什么因素有关系?
学生猜想:N,S极分布与电流的方向有关;
N,S极分布与电源的“+”或“-”有关;
N,S极分布可能与绕制的方向有关.
设计与进行实验:
(1)把绕制的螺线管接在电路中,弄清螺线管导线中电流的方向.
(2)把小磁针放在螺线管的一端,闭合电路,判别通电螺线管的N极和S极,根据实验结果,在下面相应的示意图上分别标出了通电螺线管的N,S极.
(3)改变电流的方向,按以上步骤再做一次.
得出结论:通电螺线管两端的极性与电流的方向有关.电流方向改变一次,两端的极性也改变一次,与绕制的方向无关.
二、右手螺旋定则
教师:看来可以用实验的办法判断通电螺线管的极性,那么,有没有一种比较简便的办法来判断通电螺线管的磁极?
教师介绍右手螺旋定则:
用右手握住螺线管,让四指弯曲的方向与螺线管中的电流方向一致,则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极.
1.
一位同学设计了一种判断电源“+”“-”极的方法:在水平桌面上放一枚小磁针,在小磁针的西面放一个螺线管,如图所示.闭合开关后,小磁针的N极向东偏转,则下列判断中正确的是( A )
A.电源a端是正极,在电源内部,电流由b流向a
B.电源a端是正极,在电源内部,电流由a流向b
C.电源b端是正极,在电源内部,电流由a流向b
D.电源b端是正极,在电源内部,电流由b流向a
2.
图中的两个线圈,套在光滑的玻璃管上,导线柔软,可以自由滑动,开关S闭合后,则( A )
A.两线圈左右分开
B.两线圈向中间靠拢
C.两线圈静止不动
D.两线圈先左右分开,然后向中间靠拢
3.通电螺线管外部的磁场和 条形 磁体外部的磁场一样,它的两端分别是 N 极、 S 极.当改变螺线管中的电流方向时,螺线管的两磁极 改变 .?
4.小丽同学利用如图所示的装置研究磁和电的关系,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)两图可知: 通电导线周围存在磁场 ;比较(乙)、(丙)两图可知: 通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关 .?
5.如图所示,通电螺线管上方有一静止的小磁针,请根据图中通电螺线管的磁感线方向,判断小磁针的左侧为 N 极,A为电源的 正 极.?
6.(1)根据图中通电螺线管中电流的方向判定螺线管的极性;
(2)根据图中小磁针的极性判定螺线管的极性及电源的正负极;
(3)如图所示,在通电螺线管磁场中的A点位置放一小磁针,小磁针静止时N极水平向右,请画出螺线管导线的绕法.
解析:(1)左端为N极,右端为S极;
(2)通电螺线管右端为N极,左端为S极;螺线管中电流的方向向下,电源左端为正极,右端为负极;
(3)如图所示
答案:见解析
