1．电流的磁场
学 习 目 标
知 识 脉 络
1．了解磁体的吸铁性和指向性．
2．了解电流的磁效应，及奥斯特发现电流磁效应的过程．
3．知道磁场的概念．
4．知道磁感线，会用磁感线描述磁场．(难点)
5．了解通电直导线、环形导线及螺线管周围磁感线的分布特点．(重点)
一、简单磁现象 电流磁效应
1．任何磁体都有两个磁极．悬挂的磁体静止时有指南北的性质．磁体和磁体间存在相互作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
2．1820年奥斯特发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，说明电流也能产生磁，这个现象称为电流磁效应．
二、电流的磁场
1．磁体和通电导线周围存在着一种特殊物质叫作磁场．
2．磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的．磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用．
3．磁感线
描述：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度方向，也就是小磁针N极受力的方向．
1．思考判断
(1)有的磁体只有一个磁极．( )
(2)奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”．( )
(3)磁场对处在其中的磁极有力的作用．( )
(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．( )
(5)磁感线总是由N极出发指向S极．( )
[提示] (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．一个蹄形磁铁从中间断开后，每一段磁铁的磁极个数是( )
A．一个 B．二个
C．四个 D．没有
B [一个磁铁无论断成几段，每一段还是有两个磁极，选B．]
3．关于磁感线，下列说法中正确的是( )
A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B．磁感线总是从N极到S极，是不闭合的曲线
C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
C [磁感线是为描述磁场而假想的，其疏密程度反映磁场的强弱，其空隙处并不是不存在磁场，故A错误；据磁感线的特点可知，在磁体外部，磁感线从N极到S极，在磁体的内部，磁感线从S极到N极，并且每一点的切线方向就是该点的磁场方向，故B错误，C正确；两个磁感应强度的矢量和表示这一点的磁场方向，且方向是唯一的，故磁感线不可能相交，D错误．故选C．]
4．如图所示，水平直导线ab通有向右的电流I，置于导线正下方的小磁针S极将( )
A．向纸外偏转
B．向纸内偏转
C．在纸面内顺时针转过90°
D．不动
A [当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极将垂直于纸面向里转动，S极向纸外偏转，故A正确．]
对磁场的认识和理解
1．磁场的物质性
磁场与电场一样，都是物质．磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，说它“特殊”是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒组成的物质的形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”是因为它和我们常见的实物一样，能对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用．因此我们说磁场是和我们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质．
2．磁场力的特点
磁体间的相互作用是通过磁场来产生的．磁场力是非接触力．磁场是一种实际存在的物质，也具有能量．
【例1】 关于磁场，下列说法中不正确的是( )
A．磁场和电场一样，是同一种物质
B．磁场的最基本的特性是对放在磁场里的磁极或电流有磁场力的作用
C．磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场进行的
D．电流和电流之间的相互作用是通过磁场进行的
A [电荷周围存在电场，运动电荷产生磁场，磁场的基本性质是对放在磁场里的磁体或电流有磁场力的作用，磁体间、磁体与通电导体间、电流与电流间的相互作用都是通过磁场进行的．故B、C、D正确．]
1．下列关于磁场的说法中，正确的是( )
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C．磁极与磁极之间是直接发生作用的
D．磁场只有在磁极与磁极发生作用时才产生
A [磁极与磁极间的相互作用是通过磁场发生的，故C错误；磁场具有能量，对磁极有力的作用，是一种客观存在的物质，A正确，B错误；磁场在磁极周围始终存在，D错误．]
常见电流的磁场
1．直线电流的磁场规律
用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向．如图所示．
特点：无磁极，非匀强，且距导线越远处磁场越弱；直线电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．
2．环形电流的磁场
四指绕向为电流方向，则伸直的拇指方向即为环形电流中心轴线上磁感线的方向(如图所示)
特点：环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱；环形电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．
3．通电螺线管的磁场
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，则拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图所示．
特点：与条形磁铁的磁场相似，两端分别是N极和S极，管内为匀强磁场，且磁场最强，管外为非匀强磁场；通电螺线管磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．
4．电流的磁场的判断方法
通电直导线、线圈或螺线管其周围的磁场方向的判断法则——安培定则，安培对它进行了总结并形象描述为右手螺旋定则，右手握住导线或螺线管伸直拇指，如果拇指沿电流方向，则四指弯曲的方向为磁感线环绕方向．若四指弯曲的方向为电流环绕方向，则拇指所指方向就是螺线管内部磁感线的方向，这一规律一般又称为安培定则．
【例2】 图中能正确表示通电导线附近磁感线分布的是( )
B [对图A，电流竖直向上，则根据安培定则可知，左侧磁场向外，右侧磁场向里，故A错误；
对图B，电流向上，则根据安培定则可知，从上向下看磁感线为逆时针方向，故B正确；对图C，电流向外，则根据安培定则可知，磁场应为逆时针方向，故C错误；对图D，电流向右，则根据安培定则可知，上方磁感线应向外，下方磁感线向里，故D错误．]
应用安培定则时，要注意直线电流和环形电流的区别，同时要看清所给图示是立体图、横截面图还是纵截面图．
2．一环形线圈和两个小磁针如图所示位置，开始两个小磁针与环形线圈在同一个平面内，当线圈中通以如图所示的电流之后，两个小磁针将( )
A．内部的小磁针的N极向外转，外部的小磁针的N极向外转
B．内部的小磁针的N极向里转，外部的小磁针的N极向外转
C．内部的小磁针的N极向外转，外部的小磁针的N极向里转
D．内部的小磁针的N极向里转，外部的小磁针的N极向里转
B [由安培定则判断可知环形电流内部磁场的方向垂直纸面向里，外部垂直纸面向外，故B项正确．]
1．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．电流周围存在磁场
B．在磁场中无磁感线区域不存在磁场
C．任何物体周围都存在磁场
D．磁体的内部没有磁场
A [由奥斯特实验可知A正确；磁场分布于磁体和电流周围的整个空间，所以B错误；只有磁体和电流的周围才存在磁场，因此C错误；磁体的外部、内部同样存在磁场，所以D错误．故选A．]
2．(多选)关于磁极间相互作用，下列说法正确的是( )
A．同名磁极相吸引
B．同名磁极相排斥
C．异名磁极相排斥
D．异名磁极相吸引
BD [磁体之间的相互作用力遵循：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．]
3．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是( )
A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上
B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方
C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方
C [能否发生转动跟导线给磁针的力的方向相关，只有方向合适才能效果明显．把导线沿南北方向放置在处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转．如果电流沿东西方向放置，就不会看到小磁针的偏转．]
4．如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向．请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向．
[解析] 根据安培定则，可以确定：
[答案] 见解析图
课件37张PPT。第二章 电流与磁场 1.电流的磁场两个 南北 排斥 吸引 奥斯特 磁 电流磁效应 磁场 磁场 力的作用疏密 切线方向N 对磁场的认识和理解 常见电流的磁场 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(四) 电流的磁场
[基础达标练]
(15分钟 48分)
1．(6分)下列说法中错误的是( )
A．磁场是一种看不见、摸不着的物质
B．磁极间的相互作用是通过磁场进行的
C．磁铁吸引铁钉、铁屑的作用是通过磁场进行的
D．磁场只存在于磁铁内部
D [磁场是磁体周围存在的一种物质．磁极间相互作用就是通过磁场进行的，A、B、C均正确，磁场在磁铁内外部都存在，D错误．故选D.]
2．(6分)关于磁感线，下列说法正确的是( )
A．磁感线是磁场中实际存在的线
B．条形磁铁的磁感线仅存在于磁铁外部
C．地磁场磁感线外部是从地理北极到地理南极
D．磁感线上某点的切线方向就是该处小磁针静止时N极的指向
D [磁感线是为了形象的描述磁场引入的假想的曲线，不是实际存在的，在磁体外部磁感线从N到S，在磁体内部从S到N，形成闭合曲线，A、B错误；因为地磁南极在地理北极附近，所以地磁场磁感线外部是从地理南极到地理北极，C错误；磁感线上某点的切线方向就是该处小磁针静止时N极的指向，D正确．]
3．(6分)(多选)关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用
B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，而是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
AC [由磁场的定义和磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对其中的磁体和电流有力的作用，这种特殊物质为磁场，故选项A、C正确．]
4．(6分)下列关于地磁场的描述中不正确的是( )
A．指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用
B．观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合
C．赤道上空的磁感线由北指南
D．地球南、北极相当于地磁场的北极和南极
C [指南针总是指向南北，是因为受到了地磁场的作用，地球本身就是一个大磁体，故A正确．地磁两极与地理两极并不完全重合，有一个夹角，这个夹角叫磁偏角，故B正确．由地磁场是从地理的南极指向北极，因此赤道上空的磁感线由南向北，故C不正确．地磁场的北极在地球南极附近，地磁场的南极在地球的北极附近，故D正确．本题选择不正确的，故选C.]
5．(6分)在导线周围放置些小磁针，关于奥斯特的发现，下列说法错误的是
( )
A．当导线中有电流并与小磁针平行放置时，小磁针的方向会发生偏转
B．当导线中电流方向发生改变时，小磁针的指向也会发生改变
C．小磁针方向发生改变说明电流能够产生磁场，使人们认识到电和磁之间存在着联系
D．小磁针方向发生偏转是因为地球对小磁针的磁力在改变
D [奥斯特实验的结果是，当导线中有电流并与小磁针平行放置时，小磁针的方向会发生偏转，并不是因为地球对小磁针的磁力在改变，A、B、C正确，D错误．]
6．(6分)磁感线分布如图，下列说法正确的是( )
A．A处磁场最强
B．B处磁场最强
C．C处无磁场
D．以上说法都不对
A [磁感线密处磁场强，无磁感线处同样存在磁场．]
7．(6分)(多选)如图所示是两种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是( )
A．(a)图中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B．(a)图中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C．(b)图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极
D．(b)图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
AD [题图(a)是条形磁铁外部磁感线分布示意图，外部磁场的磁感线是从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，故A正确，B错误．题图(b)是两异名磁极间的磁感线分布示意图，磁感线仍然是从N极出来，进入磁铁的S极，故C错误，D正确．]
8．(6分)在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应( )
A．平行于东西方向，位于小磁针上方
B．平行于南北方向，位于小磁针上方
C．平行于东南方向，位于小磁针下方
D．平行于西南方向，位于小磁针下方
B [当导线不通电时，在地磁场的作用下，小磁针S极指南，N极指北位于南北方向，若导线的磁场仍使小磁针南北偏转，将无法观察明显的现象，所以为使实验方便效果明显，导线应平行于南北方向位于小磁针上方，这样当导线中通电时，小磁针能向东西偏转，实验效果比较明显，故B正确，A、C、D错误．]
[能力提升练]
(25分钟 48分)
9．(6分)通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则( )
A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极
B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极
C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极
D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极
B [由小磁针静止时N极指向可判定螺线管内部磁场方向由Q指向P，由安培定则可判定P端为N极，电流由b流入螺线管，即b接电源正极，a接负极，故B项正确．]
10．(6分)磁铁的磁性变弱，需要充磁．充磁的方式有两种，如图(甲)是将条形磁铁穿在通电螺线管中，(乙)图是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源．下列接线正确的是( )
A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极
B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极
C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极
D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
B [充磁时应该使螺线管产生的磁场与磁铁的磁场方向一致，注意通电螺线管内部和外部磁感线的方向特点，根据安培定则可以判断a、d接电源正极，b、c接电源负极，所以B正确．]
11.(6分)(多选)一束带电粒子在水平方向沿虚线飞过磁针正上方，并与磁针方向平行，能使磁针S极转向读者，那么这束带电粒子可能是( )
A．向右飞的正粒子 B．向左飞的负粒子
C．向右飞的负粒子 D．向左飞的正粒子
AB [带电粒子在水平方向沿虚线方向飞过小磁针的正上方，并与磁针方向平行，S极转向读者，则可知电流在小磁针所在处产生的磁场是垂直纸面向里的，依据安培定则可判断，电流方向水平向右．因此，如果这束带电粒子是正粒子，则向右飞行；如果是负粒子则向左飞行．所以A、B正确．]
12. (6分)如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的亥姆霍兹线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当亥姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时，则( )
A．小磁针N极向里转
B．小磁针N极向外转
C．小磁针在纸面内向左摆动
D．小磁针在纸面内向右摆动
A [由安培定则可知，螺线管内部的磁感线向里，小磁针N极的受力方向即为该处的磁场方向．]
13．(6分)(多选)以下情况中能比较正确地反映奥斯特实验结果的是( )
A．电流由南向北时，其下方的小磁针N极偏向东边
B．电流由东向西时，其下方的小磁针N极偏向南边
C．电流由南向北时，其下方的小磁针N极偏向西边
D．电流由东向西时，其下方的小磁针N极偏向北边
BC [电流沿南北方向时，其下方小磁针才沿东西方向，没有电流或电流由西向东时其下方小磁针都沿南北方向，电流由东向西时，由安培定则可判断其下方向的小磁针N极偏向南方．故B、C正确．]
14．(6分)如图所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )
A．N极竖直向上 B．N极竖直向下
C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右
C [沿OO′方向看，金属环顺时针转动，因带负电，负电荷顺时针转动，等效电流的方向为逆时针，由安培定则知过圆心的磁感线从O′指向O，所以小磁针最后N极沿轴线向左，选项C正确．]
15．(8分)若地磁场是由地球表面带电产生的，则地球表面带电情况为( )
A．正电
B．负电
C．南半球为正电，北半球为负电
D．无法确定
B [假定地磁场是由环形电流形成的，由于地磁场的N极在地理南极附近，则由安培定则可知，环形电流的方向为由东向西．但由于地球的自转方向为自西向东，所以要想形成由东向西的环形电流，则地球表面必须带负电．]
16．(8分)(多选)如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块雷雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中，正确的是( )
A．带同种电荷 B．带异种电荷
C．B带正电 D．A带正电
BD [云层间的闪电必须发生在异种电荷之间，且放电过程中在放电通道上形成等效电流．由于闪电必须发生在异种电荷之间，故选项A错误，选项B正确．由题意知，放电过程相当于有电流从小磁针的下方通过，由小磁针N极转向纸里可知，小磁针所在处的磁场方向指向纸里，由于该位置在等效电流上方，故由安培定则可知电流方向由A→B，则A带正电，B带负电，即选项D正确．因此四种说法中正确的是选项B、D.]
