2012新课标同步导学物理[沪科版]课件：选修3-1第5章 5．3　探究电流周围的磁场

(共31张PPT)
5.3　探究电流周围的磁场
如下图所示，当导线中没有通过电流时，磁针沿南北取向，但当导线中通过电流时，磁针就会发生偏转，当电流反向时，磁针也将反向偏转！这是为什么呢？通电直导线周围的磁场分布有何特点？
1．基本定义
用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．如图所示．
2．要点剖析
(1)环形电流的磁场：如下图所示．由甲图过渡到乙图．
四指绕向为电流方向，则拇指方向即为环形电流中心轴线上磁感线方向．
(2)通电螺线管的磁场，如下图所示．右手握住螺线管，四指环绕电流方向，拇指方向即为螺线管内磁感线的方向．
3．思维拓展
(1)直线电流的磁场强弱与距离导线的距离有关，离导线越近，磁场越强，离导线越远，磁场越弱．
(2)通电螺线管的磁场分布：外部与条形磁铁外部的磁场分布情况相同，两端分别为N极和S极．管内(边缘除外)是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极．
(3)通电螺线磁场几种常用的磁感线不同的画法，如下图所示．
(4)奥斯特实验(电流磁效应的发现)
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方的与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示．
4．易误警示
本节学习的安培定则易与以后要学习的左手定则、右手定则混淆，理解各定则适用于哪类物理现象，是避免错误的关键．安培定则适用于电流产生磁场的问题，只要属于该类问题，不管是由电流方向确定磁场方向，还是由磁场方向确定电流方向，均应利用安培定则．
1．经典表述
安培分子电流假说内容
安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极，如图所示．
2．应用技巧
(1)安培假说对有关磁现象的解释
①磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章．它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当软铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了．
②磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失．
安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，但现在我们知道分子电流假说是真理．
分子电流假说揭示了电和磁的本质联系．
(2)磁现象的本质
安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向运动产生的．
例如：假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的，你认为地球带什么电荷？
【解析】　由于地理北极在地磁南极附近，故地球内部磁场方向是由北向南，而地球自转方向是自西向东，据安培定则知地球应带负电荷．
在如下图所示各图中，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】　用安培定则来判断，分别如下图中各图所示．
【答案】　见解析
通过本例既要掌握几种通电导体周围的磁场分布情况，又要熟练掌握安培定则．
1．如右图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下 列说法中正确的是(　　)
A．直导线中电流方向是垂直纸面向里
B．c点的实际磁感应强度也为0
C．d点实际磁感应强度为2 T，方向斜向下，与B夹角为45°
D．以上均不正确
【答案】　A
用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象(　　)
A．永久磁铁的磁场　　　
B．直线电流的磁场
C．环形电流的磁场
D．软铁棒被磁化的现象
【解析】　分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，所以选项A、D是正确的．而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电流产生的．分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的．
【答案】　AD
磁体的磁场和电流的磁场一样，都可归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生作用．磁体的磁场起源于内部的分子电流．电流周围的磁场起源于运动电荷的定向移动．
2.一根软铁棒被磁化是因为(　　)
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章
C．软铁棒中分子电流消失
D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同
【解析】　软铁棒中分子电流是一直存在的，并不因为外界的影响而产生或消失，故A、C错．根据磁化过程实质知D正确．
【答案】　D
1．通电导线的周围存在磁场是由丹麦物理学家 发现的．如右图所示，当导线中通有图示的电流时，小磁针N极将向 转动．
奥斯特
里
2．安培定则是用来判断 方向与 之间的关系．具体做法是：用右手握住通电直导线，让伸直的大拇指的指向跟 的方向一致，则弯曲的四指所指的方向表示 的环绕方向．而在判断环形电流的磁感线与电流方向的关系时，右手弯曲的四指和 方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的 方向．
3．安培认为在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流—— ，使每个微粒成为微小的 ，分子电流的两侧相当于两个 ．
4．电流的磁场和磁体周围的磁场，都是 产生的，这就是磁现象的电本质．
电流
磁场方向
电流
磁感线
电流
磁感线
分子电流
磁体
磁极
电荷运动
1．(考查点：直线电流的安培定则)如右图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸面内偏转，则这束带电粒子可能是(　　)
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
【解析】　小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向，题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向是垂直纸面向外．由安培定则判定出由离子束的定向运动所形成的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动．
【答案】　BC
A．垂直环形电路所在平面，且指向“纸内”
B．垂直环形电路所在平面，且指向“纸外”
C．在环形电路所在平面，且指向A点
D．没有磁场
2．(考查点：磁感应强度的叠加)如右图所示，电流从A点分两路通过环形电路汇合于B点，已知两种电流大小相等，则在环形电路的中心处的磁场为(　　)
【解析】　根据安培定则可以判断：上半圆环中电流产生的磁场在环中心处磁感应强度方向垂直纸面向里，下半圆环中电流产生的磁场在环中心处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外，由对称性特征可知垂直纸面向里和向外的磁场叠加后相抵消，因此在环形电路的中心处没有磁场．
【答案】　D
练考题、验能力、轻巧夺冠