2020-2021学年第二节 电生磁学案

16.2 电生磁

学习目标

1．认识电流的磁效应；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相似；

2．探究通电螺线管外部磁场的方向。

学习重难点

【学习重点】

通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系。

【学习难点】

通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系。

学习过程

一、知识梳理

（一）电流的磁效应（奥斯特实验）。

实验甲：在磁针上面有一条直导线，当直导线触接电池通电时，你能看到什么现象？

实验乙：断开电源，又能看到什么现象？

实验丙：改变电流的方向，又能看到什么现象？

归纳出初步的结论：

比较甲、乙两图可知：                                             。

比较甲、丙两图可知：                                             。

练习：

总结：通电导线周围有      ，磁场方向与         有关。这种现象叫做          。

（二）通电螺线管的磁场。

思考：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？

思考：如何增强磁场？

把导线绕在圆筒上做成           ，也叫         ，各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。

探究：通电螺线管的磁场是什么样的？

这是因为它的磁场          。

探究方法：可在通电螺线管周围摆放一些小磁针。为使螺线管磁场加强，可以在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置，在图上记录磁针N极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。

结论：通电螺线管外部的磁场与              磁体的磁场相似。

问题1：通电螺线管的磁场可能与哪种磁体的相似？

问题2：通电螺线管的极性与电流的方向之间有什么关系？

探究方法：按课本图甲中螺线管导线中电流方向连接电源，闭合开关，根据两端小磁针的N、S极分析螺线管的极性，并且标出。把电源正负极颠倒过来，以改变电流方向（图乙）再做一次。

结论：通电螺线管的极性与电流方向有关，电流方向改变时，通电螺线管的磁场方向也跟着改变。

实验结果表明，通电螺线管外部的磁场和       磁体的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定。改变电流方向，通电螺线管的N、S正好对调，这说明，通电螺线管的极性跟螺线管中           有关。

通电螺线管的极性跟电流的方向的关系，可以用安培定则来判定。

安培定则：用       握螺线管，让四指指向螺线管中        的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的           。

达标检测

1.世界上第一个发现电与磁之间的联系的物理学家是(   )

A.欧姆 B.焦耳 C.奥斯特 D.法拉第

2.如图是奥斯特实验装置，当导线中通过向右的电流时，小磁针偏转，说明小磁针受到力的作用，下列关于该实验说法正确的是(   )

A.把小磁针移至图中导线的上方，小磁针的偏转方向不改变

B.小磁针位置不变，改变导线中电流的方向，小磁针偏转方向改变

C.把小磁针拿走，通电导线周围的磁场将消失

D.无论通电导线怎么放置，只要导线中有电流，小磁针就发生偏转

3.通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因是(   )

A.插入铁芯相当于增加了线圈的匝数

B.铁芯原有的磁性使通电螺线管磁性增加

C.铁芯磁化后的磁场与电流的磁场叠加，互相增强

D.铁芯磁化后的磁场与电流的磁场互相抵消

4.如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是(   )

A.甲图在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是磁感线

B.乙图U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较密

C.丙图小磁针S极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相同

D.丁图北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理南极附近

5.弹簧测力计挂住一条形磁铁置于螺线管的正上方，如图所示.闭合开关K，弹簧测力计示数将(   )

A.变小 B.不变 C.变大 D.无法确定

6.探究通电螺线管的磁场形状时，采用了观察细铁屑分布来研究磁场的方法，下列研究中，运用方法与此类似的是(   )

A.在研究电流与电压的关系时，要控制导体的电阻一定

B.利用磁感线来形象地表示磁场

C.在探究影响动能大小因素的实验中，通过比较木块被推动的距离，比较小车动能的大小

D.通过水流的形成来认识电流的形成

7.如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列判断正确的是(   )

A.通电螺线管的左端为N极 B.通电螺线管外A点磁场的方向向右

C.小磁针N极指向左  D.小磁针S极指向左

8.在这次疫情期间，小华经常在家中做饭，一天他在冰箱中找东西拿来做饭，当他还没有把冰箱门完全关闭时，冰箱门却被吸过去紧紧关闭了，他想到了磁极间的相互作用，于是他做了如图所示的实验，用细线悬挂的磁体磁极未知。当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互吸引，则A端是磁体的______极。断开开关S，磁体静止时，A端会指向地理的______（选填“北方”或“南方”）。

9.如图所示是某同学在研究通电螺线管极性时的情形，请你在图中标出通电螺线管的N极。

10.如图中，根据通电螺线管的N极，画出磁感线的方向，标出小磁针的N、S极及电源的正、负极。

达标检测答案以及解析

1.答案：C

解析：欧姆对电流与电压、电阻的关系进行了研究，得出了欧姆定律，A不符合题意；焦耳发现了焦耳定律，即电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，故B不符合题意；1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，第一次发现了电与磁的联系，C符合题意；法拉第在1831年发现了电磁感应现象，D不符合题意.

2.答案：B

解析：把小磁针移至题图中导线的上方，由于通电导线上方和下方的磁场方向相反，所以小磁针受到的磁场力与原来方向相反，即小磁针偏转的方向会改变，故A错误；电流周围的磁场方向与电流的方向有关，所以，若小磁针位置不变，改变导线中电流的方向，则小磁针的偏转方向也会改变，故B正确；通电导线产生的磁场与其附近是否有小磁针无关，把小磁针拿走，通电导线周围的磁场仍然存在，故C错误；如果通电导线产生的磁场方向与地磁场在小磁针位置的方向相同，小磁针不会发生偏转，故D错误。

3.答案：C

解析：通电螺线管中插入铁芯后，之所以磁性会大大增强，是因为铁芯被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁芯也变成了一个磁体，两个磁场互相叠加，从而使通电螺线管的磁性大大增强.

4.答案：B

解析：甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是铁屑的排列方向，并不是磁感线，磁体周围并不存在这样的线，故A错误；乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较密，故B正确；丙图中，小磁针N极的受力方向与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相同，故C错误；丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理北极附近，故D错误。

5.答案：A

解析：利用安培定则可判断出，闭合开关后，通电螺线管的上端为N极，与条形磁铁相互排斥，所以弹簧测力计的示数将变小，故选A.

6.答案：C

解析：通电螺线管的磁场看不见、摸不着，但我们可以通过它对外表现的作用来认识它，这是一种转化法.在研究电流与电压的关系时，要控制导体的电阻一定，这是利用控制变量的物理方法；利用磁感线来形象地表示磁场，这是利用了模型法，给磁场建立了一个模型；通过水流的形成来认识电流的形成，这是利用了类比的方法.选项C中运用的是转化法，故选C.

7.答案：D

解析：闭合开关，根据安培定则可知，通电螺线管右端为N极，选项A错误；在通电螺线管外部，磁感线从N极出发，回到S极，故A点磁场的方向向左，选项B错误；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故小磁针N极指向右，S极指向左，选项C错误，D正确。

8.答案：N；北方

解析：当闭合电路开关S后，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极；由于磁体的B端与通电螺线管左端相互吸引，根据异名磁极相互吸引可知，B端是磁体的S极，A端是磁体的N极；由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，且磁体受地磁场的影响，所以磁体静止时，B端会指向地理的南方，A端会指向地理的北方。

9.答案：如图所示

解析：在电源外部电流是从电源正极出发回到负极。由图可知，通电螺线管中的电流方向是“后上前下”，用右手握住通电螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极，由此可知螺线管的右端是N极。

10.答案：如图所示

解析：螺线管的左端为N极，右端为S极。因为在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极出发，最后回到S极，故箭头方向向右；根据磁极间的相互作用可以判断出小磁针的右端为S极，左端为N极；根据安培定则可判断电流是从螺线管的右端流入的，所以电源的右端为正极，左端为负极。