第二章 2.1 恒磁场 奥斯特实验
奥斯特实验原理
奥斯特实验原理
奥斯特实验是一种用来研究磁场的实验方法，由法国物理学家安德烈-玛丽·奥斯特于1820年发现。
该实验原理基于法拉第
电磁感应定律和洛伦兹力的作用机制。
在奥斯特实验中，首先需要制备一个闭合回路，通常由一根导线组成。
这根导线被连接在一个电源上，使得电流可以通过导线流动。
当电流通过导线时，会产生一个磁场围绕导线。
为了观察磁场的作用效果，需要将一根磁针（如指南针）放置在导线附近。
由于磁针具有磁性，在磁场的作用下会受到力的影响。
实验中观察到，当电流通过导线时，磁针会受到一个力的作用，使得磁针发生偏转。
根据洛伦兹力的方向，可以确定电流所产生的磁场的方向。
此外，根据法拉第电磁感应定律，当磁场的强度发生变化时，会在闭合回路中产生感应电动势。
通过改变电流的强度或调整磁针与导线的距离，可以观察到磁针的偏转幅度发生变化。
综上所述，奥斯特实验通过观察导线电流对磁针的偏转和观察磁场变化对感应电动势的影响，揭示了电流和磁场之间的相互作用关系，从而深化了我们对磁场的理解。
奥斯特实验、比奥·萨伐尔定律的建立
奥斯特实验、比奥·萨伐尔定律的建立一、奥斯特实验的重大发现1、奥斯特实验1820年7月21日，丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Oersted，1777～1851年）向科学界宣布他发现了电流的磁效应。
这一重大发现第一次揭示了电与磁的联系，突破了长期以来认为电与磁互不相干的僵固观念，开创了电磁学研究的新纪元，电磁学作为一个统一的学科从此正式宣告诞生，对科学技术的发展起着难以估量的巨大作用。
早在18世纪30年代，就有人描述过雷电能使刀、叉、钢针磁化的现象。
18世纪50年代，人们发现莱顿瓶放电可使焊条、缝衣针磁化。
在这些事实的启示下，有些自然哲学家曾猜想电与磁之间可能有某种联系。
但从18世纪80年代到19世纪初，一些著名的物理学家却坚持认为电与磁是截然不同、并无关系的两回事。
发现电力定律和磁力定律的库仑在1780年指出，电和磁是两个完全不同的东西，尽管它们的作用力的规律在数学形式上相同，但它们的本质却完全不同。
1820年，安培认为，电现象和磁现象是由两种彼此独立的不同流体产生的。
1807年，托马斯·扬（T．Young）说，没有任何理由去设想电与磁之间存在任何直接的联系。
在这种思想的支配下，当然不会去寻找电与磁之间的联系。
然而，深受康德（Kant）哲学影响的奥斯特却相信电与磁之间存在着联系，经过努力的寻找，终于获得成功。
开始时，奥斯特沿着电流的方向放置磁针，试图寻找电流对磁针的作用，均以失败告终。
于是他猜想电流对磁针的作用是否可能是横向的。
1820年4月，奥斯特在讲授电、伽伐尼电和磁的课程时，做了一个实验，他使一个小伽伐尼电池的电流通过一条细铂丝，铂丝放在一个带玻璃罩的指南针上，结果盒中的磁针被扰动了，尽管效应很弱，看上去也不规则，并未给听众留下强烈的印象，但却是可贵的新发现。
事后，奥斯特的作用力是横向力，这是奥斯特实验的又一重大发现。
它突破了以往关于非接触物体之间的作用力均为有心力的局限，拓宽了作用力的类型。
奥斯特实验初中物理教案
奥斯特实验初中物理教案1. 让学生了解奥斯特实验的背景和意义，理解电流周围存在磁场的现象。
2. 学会使用安培定则判断通电导体周围磁场的方向。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 奥斯特实验的原理和现象2. 安培定则的使用方法3. 磁场的方向性和磁感线的特征三、教学重点与难点1. 奥斯特实验的现象和原理2. 安培定则的应用3. 磁场的方向性和磁感线的特征四、教学过程1. 导入：引导学生回顾磁场和磁体的相关知识，为新课的学习做好铺垫。
2. 讲解奥斯特实验：讲解实验的背景、原理和现象，让学生理解电流周围存在磁场的事实。
3. 演示奥斯特实验：进行实验演示，让学生亲眼观察到电流周围磁场的现象。
4. 学习安培定则：讲解安培定则的使用方法，让学生学会判断通电导体周围磁场的方向。
5. 练习：让学生运用安培定则判断不同电流方向下的磁场方向，巩固所学知识。
6. 磁场的方向性和磁感线的特征：讲解磁场的方向性，引入磁感线的概念，让学生了解磁感线的特征。
7. 课堂小结：对本节课的主要内容进行总结，强调重点知识。
8. 作业布置：布置一些有关奥斯特实验和磁场方向性的练习题，巩固所学知识。
五、教学方法1. 讲授法：讲解奥斯特实验的原理、安培定则的使用方法和磁场的方向性。
2. 演示法：进行奥斯特实验的演示，让学生直观地观察到电流周围磁场的现象。
3. 练习法：让学生通过实际操作，运用安培定则判断磁场方向，提高学生的动手能力。
4. 引导法：引导学生回顾相关知识，为新课的学习做好铺垫。
六、教学评价1. 学生能准确地描述奥斯特实验的现象和原理。
2. 学生能够熟练地使用安培定则判断通电导体周围磁场的方向。
3. 学生了解磁场的方向性和磁感线的特征。
4. 学生能够完成作业，巩固所学知识。
奥斯特实验电流的磁场
奥斯特实验电流的磁场1820年4月的一天，丹麦科学家奥斯特在课堂上无意中让通电的电线靠近了指南针，这时他突然发现了一个现象。
这一现象没有引起在场其他人的注意，但奥斯特是个有心人。
他很兴奋，牢牢抓住这个现象，连续三个月深入研究，反复做了几十次实验。
通过实验，奥斯特发现通电导线周围存在磁场。
如果把小磁针放在直导线附近(导线需要南北放置)，当有电流流过导线时，磁针会偏转。
在此基础上，通过理解环形电流、通电螺线管磁场、条形磁铁和马蹄形磁铁磁场的磁感应线，可以进一步理解磁场的方向性。
奥斯特实验电流的磁场1中，当电路闭合时，电路中有电流，导线下的小磁针发生偏转，受到磁场的影响。
当电路断开时，电路中没有电流，小磁针不会偏转。
所以结论是电流周围有磁场。
同时，当电路中的电流方向相反时，小磁针的偏转方向也相反，说明作用在小磁针上的磁场是相反的。
所以结论是磁场的方向和电流的方向有关。
奥斯特实验电流磁场1的两个典型结论是:电流周围存在磁场；磁场的方向与电流的方向有关。
奥斯特研究电流磁效应的过程丹麦物理学家汉斯·奥斯特(h．c．oersted，1777－1851)是康德哲学思想的信奉者，深受康德等人关于各种自然力相互转化的哲学思想的影响，奥斯特坚信客观世界的各种力具有统一性，并开始对电、磁的统一性的研究。
1751年，富兰克林通过放电莱顿瓶磁化钢针的发现极大地鼓舞了奥斯特。
他认识到电到磁的转化不是一个可能的问题，而是一个如何实现的问题，而电到磁转化的条件是问题的关键。
奥斯特根据电流通过直径较小的导线会产生热量的现象开始推测:如果带电导线的直径进一步减小，导线就会发光；如果直径进一步缩小到一定程度，就会产生磁效应。
但奥斯特沿着这条路子并未能发现电向磁的转化现象。
奥斯特没有因此灰心，仍在不断实验，不断思索，他分析了以往实验都是在电流方向上寻找电流的磁效应，结果都失效了，莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的，而是一种横向力，于是奥斯特继续进行新的探索。
奥斯特实验原理
奥斯特实验原理
奥斯特实验原理是关于电磁感应的基本原理，它表明当导体相对于磁场有相对运动时，会在导体中产生感应电流。
实验中使用了一个圆形线圈和一个磁铁。
当磁铁靠近线圈时，发现线圈两端会产生感应电流。
此外，实验还发现当磁铁静止不动，而线圈以一定速度通过磁场时，同样会产生感应电流。
这一现象被称为法拉第电磁感应。
根据奥斯特实验原理，可以得出结论：改变磁场强度或导体与磁场的相对运动速度会改变感应电流的大小。
具体来说，当磁场强度增大或相对运动速度增大时，感应电流也会增大。
反之，当磁场强度减小或相对运动速度减小时，感应电流也会减小。
奥斯特实验原理是电磁感应现象的基础，该原理在实际应用中有着重要的意义。
例如，发电机就是基于奥斯特实验原理工作的，通过不断旋转的磁场和线圈之间的相对运动来产生电流。
另外，变压器也是基于奥斯特实验原理工作的，通过改变磁场强度产生感应电流，实现电压的升降。
奥斯特实验原理的发现为电磁学和电力学的发展提供了基础，并在电力工程领域中发挥着重要作用。
奥斯特实验
更正
Hale Waihona Puke 奥斯特的发现并不是偶然性的，他于1812年便有了电磁之间是统一的想法，1820年春于他的讲座上当众展示， 并获得了成功，奥斯特本人曾说他之后的三个月并没有做更进一步的实验，直到7月份才再度进行深入的实验研究 并发表论文。
偶然性版本最早出现于Ludwig Wilhelm Gilbert的《Annalen der Physik》中，仅仅是希尔伯特加入的修 饰性词语。1857年又在Hansteen写给法拉第的私人信件中出现，然而事实证明Hansteen当时并不在奥斯特身边。 奥斯特本人也曾澄清过他的发现不是偶然。
显示通电导线周围存在着磁场的实验。如果在直导线附近（导线需要南北放置），放置一枚小磁针，则当导 线中有电流通过时，磁针将发生偏转。这一现象由丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Oersted,1777—1851） 于1820年7月通过试验首先发现。
从判定电流周围磁场方向的安培定则——右手螺旋定则认识磁场的方向性及磁感线的特征.在此基础上，通过 了解环形电流、通电螺线管磁场的磁感线，以及条形磁体和马蹄形磁体磁场的磁感线，进一步认识磁场的方向 性。
感谢观看
奥斯特实验
电学实验
目录
01 实验的内容
03 实验的过程
02 更正 04 的缺点
奥斯特实验表明通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场·奥斯特实验揭示了一个十分重要的本质——电 流周围存在磁场，电流是电荷定向运动产生的，所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的。
实验的内容
1820年4月的一天，丹麦科学家奥斯特在上课时，无意中让通电的导线靠近指南针，他突然发现了一个现象。 这个现象并没有引起在场其他人的注意，而奥斯特却是个有心人，他非常兴奋，紧紧抓住这个现象，接连三个月 深入地研究，反复做了几十次实验。
【PPT教学课件】初中物理 九年级17.2.1 奥斯特实验和通电螺线管
管，四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致
―→由握法确定大拇指的指向，大拇指所指的一端 就是通电螺线管的N极。可简记为：标电流，伸右手， 四指指电流，拇指定北极。
1 (天津)对于通电螺线管极性的标注，如图所示正确
的是(
A)
2 (苏州)在探究通电螺线管外部磁场的方向时，玻璃
板上均匀地撒上铁屑，闭合开关，轻敲玻璃板，
1 机遇总是青睐有准备的头脑。深信电磁间有联系
而坚持研究并最终无意间发现电流磁效应的科学
家是( B ) A．牛顿 B．奥斯特 C．安培 D．托里拆利
2
如图所示的实验叫奥斯特实验，比较甲、乙，说明
通电导线周围存在着磁场 ______________________________________ ；比较甲、
铁屑的分布情况如图所示，铁屑在玻璃板上的分 布与______的磁场分布非常相似。
条形 磁铁
本节课，你学到了什么？ 1. 电流周围存在磁场，磁场的方向与电流的 方向有关。 2．通电螺线管对外相当于一个磁体。根据右 手螺旋定则（安培定则）确定通电螺线管 的磁极和通电螺线管中的电流方向。
1 如图所示，小磁针与导线在同一平面内，在导线 的下方，当导线中电流从左到右时，小磁针N极 指向垂直于纸面向里，现将导线中电流方向改为 从右到左，则小磁针( )
第二节 电流的磁场
第1课时 奥斯特实验和 通电螺线管
知识回顾：当把小磁针放在条形磁铁的周围时，观察到
什么现象？其原因是什么？
小磁针会发生偏转。条形磁铁周围存在磁场，磁场对小 磁针产生力的作用使小磁针发生转动。 思考：小磁针只有放在磁铁周围才会受到磁力作用而发 生偏转吗？也就是说，只有磁铁周围存在着磁场
【易错提示】 通电螺旋管内部磁场的方向与外部磁场方向不同， 内部磁场方向是从S 极指向N极。如图所示，是通电 螺旋管内部小磁针静止时的情况。
电磁学笔记(全)
电磁学笔记（全）第一章 静电场库仑定律物理定律建立的一般过程观察现象； 提出问题； 猜测答案； 设计实验测量；归纳寻找关系、发现规律；形成定理、定律（常常需要引进新的物理量或模型，找出新的内容，正确表述）； 考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等 。
库仑定律的表述： (p5)在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的相互作用力大小和q1 与q2的乘积成正比，和它们之间的距离r 平方成反比；作用力的方向沿着他们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
电场强度电荷q 所受的力的大小为：场强 E = F/q场强叠加原理：点电荷组：连续带电体：的电量大小、正负有关激发的电场有关q Q r Qq F 与与2041πε=∑=iiE ∧⎰⎰⎰==r rdq d d 2041,πε受的力的方向一致方向：与单位正电荷所小场中受到的电场力的大大小：单位正电荷在电E高斯定理任意曲面：高斯定理：环路定理电荷间的作用力是有心力 —— 环路定理在任何电场中移动试探电荷时，电场力所做的功除了与电场本身有关外，只与试探电荷的大小及其起点、终点有关，与移动电荷所走过的路径无关 静电场力沿任意闭合回路做功恒等于零两点之间电势差可表为两点电势值之差静电场中的导体导体：导体中存在着大量的自由电子 电子数密度很大，约为1022个/cm3d EdS d S E ⋅==θcos Φ的通量通过d ∑⎰⎰=⋅=Φ内S iSE qS d E 01ε⎰⎰⋅=ΦSE Sd E 020204141επεπεqdS r qdS r qEdS S d E SS SS E ====⋅=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰Φ)()(Q U P U l d E l d E l d E U QPQ PPQ -=⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰∞∞静电平衡条件电容和电容器第二章 恒磁场奥斯特实验奥斯特实验表明：长直载流导线与之平行放置的磁针受力偏转——电流的磁效应 磁针是在水平面内偏转的——横向力突破了非接触物体之间只存在有心力的观念——拓宽了作用力的类型毕奥—萨筏尔定律B-S 定律：电流元对磁极的作用力的表达式：由实验证实电流元对磁极的作用力是横向力整个电流对磁极的作用是这些电流元对磁极横向力的叠加由对称性，上述折线实验结果中，折线的一支对磁极的作用力的贡献是H 折的一半'0E E E +=内 0导体储能能力与q、U无关关与导体的形状、介质有⎪⎩⎪⎨⎧⎭⎬⎫=Uq C ⎰⎰∑∑==iS e ii n i i i e dSU U Q W σ2121构成的平面B 成反比与r 成正比与B 2r l d d Idl r l d I d ,sin )(413110⊥⨯=，、θπμ2tanαr I k H =折k k 21=磁感应强度B ：电场E 定量描述电场分布 磁场B 定量描述磁场分布 引入试探电流元安培环路定理表述：磁感应强度沿任何闭合环路L 的线积分，等于穿过这环路所有电流强度的代数和的0倍磁高斯定理 磁矢势,)ˆ(12212122112r r l d l d I I kF d ∧⨯⨯=⎰∧⨯⨯=112212122102)ˆ(4L r r l d l d I I F d πμ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯=⎰∧112212110222)ˆ(4L r r l d I l d I F d πμ22l d I 11l d I ⎰∑=⋅L L I l d B 内0μ∑-=内L I II 212rIB I I R r πμ2,,0==>∑内∑==<20222,,R Ir B r R I I R r πμππ内磁场的“高斯定理” 磁矢势 ：磁通量任意磁场，磁通量定义为 ：磁感应线的特点：环绕电流的无头无尾的闭合线或伸向无穷远：磁高斯定理 ：通过磁场中任一闭合曲面S 的总磁通量恒等于零 证明：单个电流元Idl 的磁感应线：以dl 方向为轴线的一系列同心圆，圆周上B 处处相等；考察任一磁感应管(正截面为)，取任意闭合曲面S ，磁感应管穿入S 一次，穿出一次。
奥斯特实验现象和结论
奥斯特实验现象和结论
奥斯特实验是乔治·爱因斯坦在1905年做出的，他证明了不受外力影响的粒子，在外力停止作用后依然保持着不变的动量。
一、奥斯特实验背景
1. 动量定律：动量定律认为动量一定会被物理力量影响，只要物体不处于外力影响之下，其动量将保持不变。
2. 恒定动量定律：如果一个没有受到外力作用的物体，它的动量会保持不变。
二、奥斯特实验内容
1. 实验：爱因斯坦在一个具有竖直墙的封闭的空间内，射出由发射器发出的一系列碳分子，当它们穿过洞口时，它们会碰撞，然后他们又将被发射器发射出去。
2. 结果：经过实验发现，像碳分子这样不受外力影响的物体，在撞击之后，没有外力作用的情况下，其动量是保持不变的。
三、奥斯特实验后尘
1. 爱因斯坦的这次实验给人们开出了一扇新的窗口，它打破了动量定律，而是提出了恒定动量定律，也就是不受外力影响的物体，其动量一定会保持不变。
2. 奥斯特实验证明，能量和动量之间的关系也是有着一定的规律可循的，它们之间具有特定的转换关系，可以通过实验证明。
3. 奥斯特实验也为爱因斯坦克拉默—弗莱明（Einstein-Planck）等定律的发展
奠定了基础，奥斯特实验的成果使谱学得以发展。
奥斯特实验及启示
磁
vs电
磁场对放入其中的通电电流 是否也有力的作用了？
实验目的:
探究磁场是否对通电电流有力的作用 磁场 电流
I
（通电直导线）
构建实验装置：
提供磁场
产生电流
实验步骤一
磁场对通电直导线有力的作用
实验一
实验二
实验条件：控制其它量不变，改变是否放置磁铁 实验现象对比说明：通电导体处于磁场中才能运动
实验步骤2
法国科学家安培，曾 经认为电和磁之间没有任 何联系，奥斯特实验使他 很快改变了看法，对电流 与磁场的相互作用进行了 深入的实验研究，最后发 现了磁场对通电导体的作 用力——安培力。
电
vs磁
一、奥斯特实验
丹麦科学家奥斯特在 一次 偶然的情况下发现 了，在接通电流时，导 线电 磁理论的基础。
总结奥斯特实验： 1.现象：导线通电后周围小磁针发生偏转； 2.结论：通电导线具有磁效应。
磁场基本性质：
磁场对放如其中的磁体有力的作用。
一个“雷人”的故事
古代的时候，有一位卖刀叉的老商人刚刚拿货回来，从 批发的地方到家里要走很远的路程，其中要爬过一座小山， 这天，天打起了雷，当他背着一大包刀叉爬到小山山顶， 突然间，发生了一件事情。。。
没错，老商人被雷劈了，幸运加奇迹的是，老商人并没 有死，昏迷的他醒过来后却发现了一件很神奇的事情，包 里面的有一些刀叉都变成了磁铁一样，能够把周围的其他 刀叉吸到一起？
实验一
实验三
实验条件：电流方向不变，改变磁铁的放置方向 实验现象对比说明：通电导体在磁场中的受力方向 和磁场的方向有关。
实验步骤三
实验一
实验四
实验条件：电流方向不变，改变磁铁的放置方向 实验现象对比说明：通电导体在磁场中的受力方向 和电流的方向有关。
奥斯特实验原理
奥斯特实验原理奥斯特实验原理是指在一个闭合的环境中，通过改变磁场的方向或大小，可以引起环境中感应电流的产生。
这一原理的发现对于电磁学的发展产生了深远的影响，也为后来的电磁感应现象的研究奠定了基础。
在本文中，我们将深入探讨奥斯特实验原理的相关知识，以帮助读者更好地理解这一重要的物理现象。
首先，让我们来了解一下奥斯特实验原理的基本概念。
在一个闭合的环境中，当磁场的方向或大小发生改变时，环境中将会产生感应电流。
这是由于磁场的变化引起了环境中的电场的变化，从而导致了感应电流的产生。
这一现象在实际生活中有着广泛的应用，比如发电机、变压器等设备都是基于这一原理工作的。
接下来，让我们来详细探讨一下奥斯特实验原理的实验现象。
在进行奥斯特实验时，我们通常会使用一个闭合的线圈和一个磁铁。
当我们改变磁铁与线圈的相对位置或者改变磁铁的磁场大小时，线圈中就会产生感应电流。
这一实验现象的发现，为后来的电磁学理论的发展提供了重要的实验依据，并且也为电磁感应现象的研究提供了重要的实验方法。
除此之外，奥斯特实验原理还对于电磁学的发展产生了深远的影响。
通过对奥斯特实验原理的研究，科学家们不仅发现了电磁感应现象的规律，还进一步揭示了电磁场的本质和电磁波的存在。
这一系列的发现为电磁学理论的建立和发展提供了重要的实验依据，也为电磁学在工程技术中的应用提供了重要的理论支持。
总之，奥斯特实验原理是电磁学中的重要基础理论，它的发现和研究对于电磁学的发展产生了深远的影响。
通过对奥斯特实验原理的深入了解，我们不仅可以更好地理解电磁学的基本原理，还可以更好地应用电磁学知识解决实际问题。
希望本文能够帮助读者更好地理解奥斯特实验原理，也希望读者能够进一步深入研究这一重要的物理现象。
恒磁场
奥斯特实验
•1820年7月 1820年
奥斯特实验表明
长直载流导线与之平行放置的磁针 受力偏转——电流的磁效应 受力偏转 电流的磁效应 磁针是在水平面内偏转的 ——横向力 横向力 突破了非接触物体之间只存在有心 力的观念——拓宽了作用力的类型 力的观念 拓宽了作用力的类型
意义
揭示了电现象与磁现象的联系 宣告电磁学作为一个统一学科 诞生 历史性的突破 此后迎来了电磁学蓬勃发展的 高潮
实验二： 实验二：
用载流曲折线对无定向秤作用， 用载流曲折线对无定向秤作用，结果 与载流直导线的作用一样 说明电流元具有矢量性, 说明电流元具有矢量性,表为 I1dl1、I 2 dl2
实验三： 实验三：
装置如图 只允许圆弧形导体沿其切线方 向运动而不允许圆弧形导体沿 着与其垂直的方向运动 结果： 结果：圆弧导体不动 说明： 说明：作用在电流元上的力是 与它垂直的——横向力 与它垂直的 横向力
评价
Ampere写道： “ Oerster先生 写道： 先生…… 写道 先生 已经永远把他的名字和一个新纪 元联系在一起了” 元联系在一起了”． Faraday评论说： “ 它突然打开了 评论说： 评论说 科学中一个一直是黑暗的领域的 大门，使其充满光明”． 大门，使其充满光明”
相关实验
9.18 Ampere 圆电流对磁针 作用 9.25 Ampere 平行电流对磁 针作用 9.25 Arago 钢片被电流磁 化
特例： 特例：圆心处 x = 0 µ0 I B= 2R
µ 0 IR 2
2( R 2 + x )
3 2 2
如图所示， 例3 如图所示，两根长直导线沿半径方向接到 粗细均匀的铁质圆环上的A和 两点 两点， 粗细均匀的铁质圆环上的 和B两点，并与很 远处的电源相接， 试求环中心o点处的磁感应 远处的电源相接， 试求环中心 点处的磁感应 强度． 强度． 解 三段直导线在圆心处 B 产生的磁场为零． 产生的磁场为零． 2 1 o ε µ 0 Idl × r ∵ dB = A 4π r 3
磁的基本现象和基本规律-精选文档
§1. 磁的基本现象和基本规律
基本现象
天然的磁石 Fe3O4 人工方法制作磁铁
铁磁物质在线圈中磁化,永久、暂时磁铁
磁性:可以吸引Fe Co Ni这类物质的性质 铁磁质
Fe Co Ni及其合金一类物质; 磁化后可保留部分磁性; 人工制造可以长时间保留. 0
H U m
E dl 0
E U
磁偶极子的磁势U m 1 pm r0 Um 40 r 2
磁偶极层 H m 40
电偶极子的电势U 1 p r0 U 4 0 r 2
电偶极层 E e 4 0
L pm H
电流元之间的作用力
不满足牛顿第三定律 0 I d l ( I d l r ) 0 2 2 1 1 1 2 d F 1 2 2 4 r 1 2
I1dl1
0 r1 2
dF12
I1dl1
0 r1 2
I 2 dl2
r12
dF21
I 2 dl2
r12
电流元之间的作用力
电流元之间相互作用力的理解
1
n
2
dl2
r0
r12
dl1
dF12
d F12 k d F12
I 1 d l1 s i n 1 I 2 d l 2 s i n 2 r1 22
0 I 1 d l1 s i n 1 I 2 d l 2 s i n 2 4 r1 22
安培定律
与电流元的取向、距离有关. 电流元之间作用力的关系:非实验结果
I 1 d l1 I 2 d l 2 d F1 2 r1 22
dF12
I1dl1
r12
磁场之 奥斯特实验
• 解析： 在做 “ 奥斯特实验 ” 时，为减弱 地球磁场的影响，导线应南北放置在小磁 针的正上方或正下方，这样电流产生的磁 场为东西方向，会使小磁针有明显的偏 转．若导线东西放置，电流所产生的磁场 为南北方向，小磁针有可能不发生偏转， 故A、B、D错，C正确． • 答案： C
• 【跟踪发散】 2 － 1 ：奥斯特实验说明了 ( ) • A．磁场的存在 • B．磁场的方向性 • C．电流可以产生磁场 • D．磁场间有相互作用 • 解析： 奥斯特实验中电流能使静止的小 磁针发生偏转，说明电流周围能产生磁 场．故正确答案为C. • 答案： C
奥斯特实验
————电流的磁效应
奥斯特
丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted，1777—1851) 1777年8月14日生于丹麦朗格兰德岛一个药 剂师家庭． 12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚 持学习化学．由于刻苦攻读， 17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大的 免费生．他一边当家庭教师，一边在学校 学习药物学、天文、数学、物理、化学 等． 1806年任哥本哈根大学物理学教授， 1821年被选为英国皇家学会会员，1823年 被选为法国科学院院士， 后来任丹麦皇家科学协会会长．
• 解析：
小磁针静止时指向南北，说明地
磁场的方向为南北方向，当导线南北方向 放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁 针放置在该处时，可有明显的偏转，故选 项D正确． • 答案： D
• •
•
• •
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
电流的磁效应奥斯特实验
电流的磁效应奥斯特实验
奥斯特实验，也称作钓铁线实验，是古典物理学中的一种重要实验，用来直接
证明存在电流的磁场作用。
这项实验是英国物理学家威廉·奥斯特在1820年进行的，因其发现要形成磁场，电流必须存在，而其中最佳的受检证例证明，故名。
实验原理是：在一细铁丝成直线的方式架设在磁铁的上端，然后按开关断开电源，当开关再次操作将细铁丝通电，由于电流通过细铁丝，通过两个电阻R1和R2，形成一个有完整匝数组成的圆弧，圆弧表现在接地芯路上，磁里约定定原理要求，发现电流感应欧斯特现象，由于细铁丝所受的磁场作用，细铁丝就会在磁场影响下，电流自上而下的抛射出去，也就是所谓的钓铁线效应。
本实验的机制是：在架设好的细铁丝上R1和R2节点，且其余部分电路与地接齐。
若将细铁丝两端的R1和R2节点断开，细铁丝的中匝段便成为断开的电流源，当细铁丝处于耦合的磁场中时，而电源分别连接在R1和R2上，当R1端先断开，
电流将从R2端开始流入R1端，在细铁丝中匝段在这个过程中，从磁场里约定原理要求，磁感效应欧斯特现象会立即发生，即按开关断开电源，电流立即抛射出去，对应的细铁丝就会受到磁场影响，也就获得动能，细铁丝也随之拉直，这就是钓铁线效应。
由于奥斯特实验阐明了电流的磁效应，意义重大。
首先，它表明电流可以形成
磁场，可用于制造磁场，为各种电磁仪器制造提供了基础；其次，它提供了一种理论体系，对于研究磁场的特性、运动学以及控制磁场的磁特性，都有着非常重要的意义。
奥斯特实验原理
奥斯特实验原理奥斯特实验原理是指在磁场中，当导体中有电流通过时，导体会受到一个力矩，使其排列在磁力线方向上。
这一原理是由法国物理学家安德烈·玛丽·安培在1820年首次发现的。
奥斯特实验原理揭示了电流与磁场之间的相互作用，对于电磁学的发展具有重要的意义。
在奥斯特实验中，我们可以通过简单的实验装置来观察这一现象。
首先，我们需要一个磁铁和一根导线。
将导线垂直放置在磁铁的磁力线方向上，然后通电，就会发现导线会受到一个力矩，使其排列在磁力线方向上。
这就是奥斯特实验原理的基本现象。
奥斯特实验原理的核心是洛伦兹力。
当导体中有电流通过时，电荷在磁场中会受到洛伦兹力的作用，从而导致导体受到力矩。
这一原理不仅在实验中得到验证，也在电磁学理论中得到了深入的研究和应用。
奥斯特实验原理在现代科技中有着广泛的应用。
例如，在电动机中，利用奥斯特实验原理可以实现电能转换为机械能；在发电机中，利用奥斯特实验原理可以实现机械能转换为电能。
此外，在电磁感应、电磁波传播等领域，奥斯特实验原理也发挥着重要的作用。
除了在实际应用中，奥斯特实验原理也对我们理解电磁学有着重要的意义。
它揭示了电流与磁场之间的相互作用规律，为我们深入理解电磁现象提供了重要线索。
同时，奥斯特实验原理也为我们提供了一种通过实验验证理论的方法，从而推动了电磁学理论的发展。
总之，奥斯特实验原理是电磁学中的重要原理，它揭示了电流与磁场之间的相互作用规律，对于电磁学的发展和应用具有重要的意义。
通过实验验证和理论研究，我们可以更深入地理解这一原理，并将其应用于现代科技中，推动科学技术的发展。
初中奥斯特磁场教案
初中奥斯特磁场教案1. 让学生了解奥斯特实验的内容和过程，理解电流周围存在磁场的现象。
2. 培养学生观察实验现象、分析问题、解决问题的能力。
3. 引导学生通过实验探究，体验科学探究的乐趣，培养科学探究的精神。
二、教学重点1. 奥斯特实验的现象和结论。
2. 电流周围存在磁场的理解。
三、教学难点1. 奥斯特实验的操作和观察。
2. 电流磁场方向的判断。
四、教学准备1. 实验器材：直导线、电流表、小磁针、铁架台、开关等。
2. 教学工具：PPT、黑板、粉笔等。
五、教学过程1. 导入新课通过复习磁场的基本知识，引导学生思考磁场与电流之间的关系。
2. 探究奥斯特实验1. 教师演示奥斯特实验，引导学生观察实验现象。
2. 学生分组进行实验，观察电流周围是否存在磁场。
3. 学生汇报实验结果，教师总结实验现象。
3. 分析与讨论1. 引导学生分析实验现象，得出电流周围存在磁场的结论。
2. 学生讨论电流磁场方向与电流方向的关系。
4. 知识拓展1. 引导学生了解奥斯特实验的历史背景和意义。
2. 学生介绍电流磁场的应用实例。
5. 课堂小结教师总结本节课的主要内容和知识点。
6. 布置作业1. 学生完成奥斯特实验报告。
2. 学生预习下一节课内容。
七、教学反思通过本节课的教学，学生能够了解奥斯特实验的内容和过程，理解电流周围存在磁场的现象。
在实验过程中，学生能够观察实验现象，分析问题，解决问题。
同时，学生通过实验探究，体验科学探究的乐趣，培养科学探究的精神。
在教学过程中，教师要注意引导学生观察实验现象，培养学生的实验操作能力和观察能力。
此外，教师还要关注学生的学习情况，及时解答学生的疑问，提高学生的学习效果。
奥斯特定律：描述电流周围产生的磁场
奥斯特定律：描述电流周围产生的磁场第一章：引言电流和磁场是物理学中两个密切相关的概念。
根据奥斯特定律，电流周围会产生一个磁场。
奥斯特定律是电磁学的基本定律之一，它描述了电流和磁场之间的关系。
在本文中，我们将探讨奥斯特定律的原理和应用。
第二章：奥斯特定律的原理奥斯特定律由法国物理学家安德烈-玛丽·安培在1820年发现。
根据该定律，电流通过导线时，会在导线周围产生一个环绕电流的磁场。
这个磁场的强度与电流的大小成正比，与导线的形状有关，并且遵循右手定则。
根据奥斯特定律，当电流通过导线时，磁场的方向垂直于电流的流动方向。
具体而言，当我们用右手拇指指向电流的方向，其他四个手指所指的方向就是产生的磁场的方向。
这种关系在我们的日常生活中有着广泛的应用，比如电磁铁和电动机。
第三章：奥斯特定律的数学表达奥斯特定律可以用数学公式来表示。
设有一段导线长度为L，通过的电流为I，那么在距离导线d处的一个点P处，磁场的强度B可以通过下面的公式计算得出：B = (μ0/4π) * (I * L / d)其中，μ0是真空中的磁导率，约等于4π×10^-7 T·m/A。
这个公式展示了电流和磁场之间的直接关系，并且说明了磁场的强度随着距离的增加而减弱。
第四章：奥斯特定律的应用奥斯特定律在科学和工程领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1. 电磁铁：电磁铁是由一个铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。
当通过线圈的电流增加时，铁芯中产生的磁场也随之增强，使其具有磁性。
这种原理使得电磁铁被广泛应用于各种设备和系统中，比如电磁吸盘和磁悬浮列车。
2. 电动机：电动机是将电能转化为机械能的设备。
它通过奥斯特定律的原理，利用电流在导线周围产生的磁场与永磁体或电磁体之间的相互作用，实现转动。
电动机在工业生产和交通运输中起到了至关重要的作用。
3. 传感器：奥斯特定律还被广泛应用于传感器技术中。
例如，磁场传感器可以利用奥斯特定律的原理来检测磁场的强度和方向。
沪科版-物理-九年级全一册-第二节电流的磁场课时1奥斯特实验和通电螺线管课程训练
第二节电流的磁场课时1 奥斯特实验和通电螺线管1.第一个揭示电与磁有联系的人是丹麦的物理学家___________。
2.奥斯特实验表明:①通电导线周围存在___________,②电流周围磁场的方向跟___________ 有关。
3.如图所示是奥斯特曾经做过的实验。
观察比较甲、乙两图,可得实验结论是___________; 观察比较甲、丙两图,可得实验结论是__________________________________。
4.通电螺线管外部的磁场与___________磁体的磁场相似,磁感线由通电螺线管的___________极发出,回到___________极。
5.通电螺线管两极的极性与___________有关,可用___________来判定。
6.右手螺旋定则:用手握住螺线管,让四指弯曲,指向螺线管中___________的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的___________极。
7.在探究通电螺线管外部磁场的方向时,玻璃板上均匀地撒上铁屑,闭合开关,轻敲玻璃板,铁屑的分布情况如图所示,铁屑在玻璃板上的分布与___________的磁场分布非常相似,若把连接电源正负极的接线对调,再闭合开关,轻敲玻璃板,此时铁屑分布情况___________ (填“改变”或“不变”),小磁针N、S极的指向___________ (填“改变”或“不变”)。
8.首先发现电流磁效应的物理学家是（）A.牛顿B.欧姆C.安培D.奥斯特9.如图所示,小磁针与导线在同一平面内,在导线的下方,当导线中电流从左到右时,小磁针N 极指向垂直于纸面向里,现将导线中电流方向改为从右到左,则小磁针（）A.不动B.N极向上偏转C.N极指向为垂直纸面向外D.回到与导线平行的位置10.如图所示为四位同学判定通电螺线管两端极性时的做法,正确的是（）11.在下列四个通电螺线管中能正确表示其两端极性的是（）12.如图所示,小磁针静止在螺线管附近,闭合开关S后,下列判断正确的是（）A.通电螺线管外A点的磁场方向向右B.通电螺线管的左端为S极C.小磁针一直保持静止D.小磁针N极向左转动13.如图所示,通电螺线管左侧的甲为条形磁铁,右侧的乙为软铁棒,A端是电源的正极。
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关键是找到几何关系
把电流分割成 许多电流元
df ∝ Idl
还和几何因素如
r , α 有关
即解决了电流产生磁场的规律（见 即解决了电流产生磁场的规律（ 下节） 下节）
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安培的研究课题
几乎在同样的背景下，安培提出的 几乎在同样的背景下， 问题更深入， 问题更深入，显示出大师的风范 安培认为： 安培认为：
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奥斯特实验
•1820年7月 1820年
看演示实验
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奥斯特实验表明
长直载流导线与之平行放置的磁针 受力偏转——电流的磁效应 受力偏转 电流的磁效应 磁针是在水平面内偏转的 ——横向力 横向力 突破了非接触物体之间只存在有心 力的观念——拓宽了作用力的类型 力的观念 拓宽了作用力的类型
Ampere 螺线管与 磁铁相互 作用时显 示出N极 和S极
2004.3
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确定载流螺线管极性
实验表明载 流螺线管相 当于磁棒， 当于磁棒， 螺线管的极 性与电流成 右手螺旋关 系
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一系列实验表明 磁铁 ———— 磁铁 电流 ———— 电流 都存在相互作用
磁现象的本质是电流 物质的磁性来源于“分子” 物质的磁性来源于“分子”电流
这是安培根据实验的种种表现作出 的重要的抽象
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“分子”电流 分子”
所谓“分子” 所谓“分子”，是指构成物质的基 当时对物质结构和分子、 元，当时对物质结构和分子、原子 的认识还很肤浅 每个分子都有电流环绕着， 每个分子都有电流环绕着，当分子 排列整齐时， 排列整齐时，它们的电流合起来就 可以满足磁棒的磁性所需要的电流 磁化可视为使物质中的分子电流排 列整齐显示出总体效果
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以“分子电流”取代磁荷 分子电流” ——能解释磁棒与载流螺线管的 ——能解释磁棒与载流螺线管的 等效性 可将种种磁相互作用归结为电流之 间的相互作用 提出寻找任意两个电流元 两个电流元之间作用 提出寻找任意两个电流元之间作用 力的定量规律——即可解决磁相互 力的定量规律——即可解决磁相互 作用的问题
r r dF12 ⊥ dl2
2004.3
r r 或 ∫ dF12 ⋅ dl2 = 0
l1
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实验四
圆 线 圈 A 、 B 、 、 C 线度 之比为1/n：1：n，A与B 之比为 ： ： ， 与 的距离以及线圈B与 的 的距离以及线圈 与 C的 距离比为1： ， 与 固 距离比为 ：n， A与C固 并串联， 定，并串联，其中电流相 线圈B可以活动 可以活动， 同 ， 线圈 可以活动 ， 通 以另一电流 结果： 结果：B不动 结论： 结论：所有几何线度增加 同一倍数时， 同一倍数时，作用力的大 小不变
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启示
安培从错综复杂的现象与联系中， 安培从错综复杂的现象与联系中，提炼出磁现象 独具慧眼； 的本质 ——独具慧眼； 独具慧眼 提出寻找电流、电流之间的相互作用的定量规律 提出寻找电流、 问题——问题的深度、广度和重要性高于其他同 问题的深度、 问题 问题的深度 代人提出的问题，显示出大师风范， 代人提出的问题，显示出大师风范，也反映了正 确抽象、洞察本质的重要性； 确抽象、洞察本质的重要性； 在解决问题上，面对难以测量的困难， 在解决问题上，面对难以测量的困难，巧妙地设 计示零实验，设计与理论猜测相结合， 计示零实验，设计与理论猜测相结合，揭示出电 流元相互作用应具有的特点，采用矢量点乘、 流元相互作用应具有的特点，采用矢量点乘、叉 之间的关系； 乘来表示dl 乘来表示 1、dl2、r12之间的关系；
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实验二： 实验二：
用载流曲折线对无定向秤作用， 用载流曲折线对无定向秤作用，结果 与载流直导线的作用一样 r r 说明电流元具有矢量性, 说明电流元具有矢量性,表为 I1dl1、I 2 dl2
实验三： 实验三：
装置如图 只允许圆弧形导体沿其切线方 向运动而不允许圆弧形导体沿 着与其垂直的方向运动 结果： 结果：圆弧导体不动 说明： 说明：作用在电流元上的力是 与它垂直的——横向力 与它垂直的 横向力
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进一步提出的课题
电流产生磁的逆效应的问题
将导致电磁感应现象的发现
电、磁相互作用的传递问题
超距作用和近距作用的论争再次激 化，将导致电磁场理论的建立
2004.3
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相关实验
9.18 Ampere 圆电流对磁针 作用 9.25 Ampere 平行电流对磁 针作用 9.25 Arago 钢片被电流磁 化
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磁铁对电流的作用
Ampere
通电导线受 马蹄形磁铁 作用而运动
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意义
揭示了电现象与磁现象的联系 宣告电磁学作为一个统一学科 诞生 历史性的突破 此后迎来了电磁学蓬勃发展的 高潮
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评价
Ampere写道： “ Oerster先生 写道： 先生…… 写道 先生 已经永远把他的名字和一个新纪 元联系在一起了” 元联系在一起了”． Faraday评论说： “ 它突然打开了 评论说： 评论说 科学中一个一直是黑暗的领域的 大门，使其充满光明”． 大门，使其充满光明”
都是标量
P90 （2.14)
假设的目的是期望电流元之间相互作用力满足 假设的目的是期望电流元之间相互作用力满足 期望 牛顿第三定律， 牛顿第三定律，由此推出的公式
实际没有孤立的电流元， 实际没有孤立的电流元，两个孤立电流元不一定 没有孤立的电流元 满足牛顿第三定律，横向力，并不一定沿连线， 满足牛顿第三定律，横向力，并不一定沿连线， 此条件应该去掉 此条件应该去掉
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困难
同样是无孤立的电流元 两电流元及两者连线三 者不共面 涉及的几何因素更多， 涉及的几何因素更多， 难度增大 安培精心设计了四个示 零实验来解决这些困难
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无定向秤 实验一： 实验一：
用对折导线，在其中通以大小 对折导线， 相等、方向相反的电流． 相等、方向相反的电流． 把它移近无定向秤附近的不同 部位， 部位，观察无定向秤的反应 结果： 结果：无定向称不动 说明：当电流反向时， 说明：当电流反向时，它产生 的作用力也反向 数学表达： 数学表达：
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研究课题
毕奥－ 毕奥－萨筏尔的研究课题 安培的研究课题 电流产生磁的逆效应 电、磁相互作用的传递问题
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毕奥－萨筏尔的研究课题 毕奥－
寻找电流元对磁极作用力的定量规 律 认为电流对磁极的作用力是自然界 的基本力 横向力的影响， 受Oester横向力的影响，认为每一个 横向力的影响 电流元对磁极的作用力也垂直于导 线与磁极构成的平面 困难是无孤立的电流元
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爱因斯坦指出： 爱因斯坦指出：
“提出一个问题往往比解决一个问 题更重要， 题更重要，因为解决一个问题也 许仅是一个数学上或实验上的技 能而已， 提出新的问题， 能而已，而提出新的问题，新的 可能性， 可能性，从新的角度去看旧的问 却需要有创造性的想像力， 题，却需要有创造性的想像力， 而且标志着科学的真正进步 标志着科学的真正进步。 而且标志着科学的真正进步。”
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安培定律
经过后人对安培的公式修 加工， 正 、 加工 ， 得到现在的安 培定律形式
ˆ I1 I 2 d l2 × (d l1 × r12 ) d F12 = k , 2 r 12
∧
µ0 k= , µ 0 = 4π × 10 −7 N / A2 4π
誉为“ 被Maxwell誉为“科学中最光辉的成就之一”． 誉为 科学中最光辉的成就之一” Ampere本人则被誉为“电学中的 本人则被誉为“ 本人则被誉为 电学中的Newton”． ．
第二章
恒磁场
奥斯特实验 安培定律 毕奥－ 毕奥－萨筏尔定律 安培环路定理 磁场“高斯定理” 磁场“高斯定理”磁矢势 磁场对载流导线的作用 带电粒子在磁场中的运动
奥斯特实验
奥斯特实验及其意义 相关实验 研究课题
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奥斯特实验及其意义
19世纪 年代前，磁和 世纪20年代前 世纪 年代前， 电是独立发展的 奥斯特,丹麦物理学家 奥斯特 丹麦物理学家 Hans Christian Oersted 深受康德哲学关于“ 深受康德哲学关于“自 然力”统一观点的影响， 然力”统一观点的影响， 试图找出电、 试图找出电、磁之间的 关系
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I1dl1I 2 dl2 dF12 ∝ 2 r12
当dl1、dl2、r12 增加同一倍数 ， dF12才能保持不变
安培给出的公式
根据安培的假设： 根据安培的假设：两个电流元之间的相互作用沿 它们的联线， 它们的联线，相当于承认 内含各项
两者方 向相反
dF12 = −r12 [LL]