2.2 电流的磁场课件 新人教版选修1-1

问题导学
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1.环形通电导线与通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间
的关系也可用安培定则来判定: 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, 拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方 向.(如图所示)
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[ 思路点拨] 首先应用安培定则判断出通电螺线管周围及内部的磁 感线, 然后根据小磁针 N 极应该指向该点磁场的方向解答. 解析:乙错了.因为通电螺线管的磁场相当于条形磁铁, 依据安培定 则可知, 线圈内部的磁场方向是自左向右的, 而小磁针 N 极所指的方向 就是所在处磁场的方向, 所以小磁针的 N 极指向右方. 答案:见解析
二、电流的磁场
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预习导引
1. 了解奥斯特、安培等科学家的实验研 究对人们认识电磁现象的重要意义. 学习目标 2. 会用磁感线描绘直线电流、环形电流 和通电螺旋管周围的磁场. 3. 能够用安培定则判断直线电流、环形 电流和通电螺线管周围的磁场方向. 重点: 确定磁感线方向与电流方向间关系 重点难点 的安培定则. 难点: 安培定则的应用.
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一、电流的磁效应 1.1820 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场, 这个现象称为电流的 磁效应.
2.电流磁效应的发现, 揭示了电与磁的联系, 说明电与磁之间存在 着相互作用, 预示了电应用的可能性.
2.直线电流磁场特点: 直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同
心圆, 且离导线越远, 同心圆越稀疏, 表示离导线距离相等的各点磁场强 弱相同, 离导线越近, 磁场越强, 离导线越远, 磁场越弱.
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迁移与应用 例 2放在通电螺线管里的小磁针保持静止时, 位置是怎样的? 两位同学的回答相反.甲说, 小磁针的位置如图( 1) , 因为管里面的磁感线 向右方, 所以小磁针的 N 极指向右方.乙说, 小磁针的位置如图( 2) , 他的理 由是通电螺线管的 N 极在右侧, 根据异性磁极互相吸引可知, 小磁针的 S 极指向右方, 你的看法是怎样的?他们谁的答案错了, 错在哪里?
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迁移训练 2根据如图所示小磁针静止时的指向, 标出通 电螺线管的 N 极、S 极和电源的正、负极.
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答案:通电导线的电流方向和它周围的磁场磁感线方向符合安培 定则, 只是对直线电流大拇指指电流方向, 四指指磁感线环绕方向, 据此 知 B 图不正确; 而环形电流和通电螺线管是四指指电流方向, 大拇指指 内部磁场方向, 所以 A 、C 、D 项中只有 C 项是正确的.
直线电流的磁场
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说明:图甲是直线电流磁场磁感线分布的立体图, 图丙是甲图从上 向下俯视的横截面图, 中间的“·”表示电流垂直纸面向外, 不带方向箭 头的小圆圈表示导线截面; 丁图为纵截面图, “·”表示磁感线垂直纸面 向外, “× ”表示磁感线垂直纸面向里.
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一、直线电流的磁场
活动与探究 某同学利用如图所示装置研究磁与电的关系 , 请仔细观察图中的 装置、操作和现象, 然后归纳得出初步结论. 比较甲、乙两图可知: 比较甲、丙两图可知:
. .
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2.环形导线可以看作只有一匝的螺线管, 其磁场磁感线的分布如图 所示.
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3.通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁相似: 在外部, 磁感线由 N 极
到 S 极, 在内部, 磁感线由 S 极到 N 极, 并和外部的磁感线形成一些闭合曲 线.因此在处理问题时可根据需要将通电螺线管和条形磁铁或小磁针 相互等效转换. 注意: 不管是磁体的磁场还是电流的磁场, 其分布都在立体空间中, 因此应熟练掌握其立体图、纵切面图、横截面图的画法与转换.
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1820 年 4 月, 在一次关于电和磁的讲课快要结束时, 奥斯特突然想
到: 把导线与磁针平行放置, 结果会怎样呢?于是他把原来沿东西方向安 置的细铂线转动 90° , 使它与磁针一样沿着南北方向即磁子午线的方向 放置.当接通电源时, 他发现小磁针偏转了一下.在场的学生对这个现象 似乎并不在意, 但奥斯特却激动万分.多少年来梦寐以求的企盼, 终于有 了回应.这里所说的“梦寐以求的企盼”指的是什么? 答案:奥斯特从这个偶然现象得到了电流有磁效应的启示 , 经过进 一步研究得到电流周围也有磁场的结论, 奥斯特实验架起了一座连接 电和磁之间的桥梁, 使人们对电和磁有了进一步的认识.
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1
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3
4
5
1.下列现象中与电流磁效应有关的是(
A. 磁体吸引铁棒
)
B. 雷电过后, 某商人的一箱刀叉显示出磁性 C. 将螺丝刀在永久磁铁上磨几下, 螺丝刀能吸引螺钉 D. 富兰克林发现, 在莱顿瓶放电后, 缝纫针被磁化了 答案:B D 解析:磁体吸引铁是磁体的特性, 与电流的磁效应无关; 螺丝刀与磁铁磨 后带磁是一种磁化现象; B 、D 项都是因为有电流而引起的磁化现象.
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( 2) 利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫作电磁起重机 .电磁起重 机能产生强大的磁场力, 几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各 种铁料, 不装箱、不打包也不用捆扎, 就能很方便地收集和搬运, 不但操 作省力, 而且工作过程也被简化了.装在木箱中的钢铁材料和机器可以 同样搬运.如图中的电磁铁直径约 1.5 米, 可提起 16 吨的物体.你知道电 磁起重机的原理吗? 答案:电磁起重机是利用电磁原理搬运钢铁物品的机器 .电磁起重 机的主要部分是电磁铁.接通电源, 电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住, 吊运 到指定的地方.切断电流, 磁性消失, 钢铁物品就放下来了.电磁起重机使 用十分方便, 但必须有电流流过电磁铁的线圈才能产生磁性.
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解析:直线电流周围的磁场方向可由安培定则判定, 直导线通以垂 直于纸面向外的恒定电流时, 通电导线周围磁感线为逆时针方向的同 心圆, 小磁针静止时 N 极指向应为圆的切线方向, 所以只有选项 A 正确. 答案:A
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迁移与应用 例 1(2013· 广东学业水平考试)当直导线通以垂直纸面向 外的恒定电流时, 小磁针静止时指向正确的是( )
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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, 拇指所 指的方向就是螺线管内部磁感线的方向.
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预习交流 2
如图所示, 通电导线的电流方向和它周围产生的磁场的磁感线方 向关系正确的是( )
奥斯特实验
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答案:通电导体周围有磁场 向有关
通电导体周围的磁场方向与电流方
解析:甲、乙两图的不同之处是甲图中有电流, 且磁针偏转, 由奥斯 特实验可知, 结论应为: 通电导体周围有磁场.甲、丙两图不同之处在于 电流方向不一样, 且磁针偏转方向也不同, 所以结论应为: 通电导体周围 的磁场方向与电流方向有关.
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答案:C 解析:为使小磁针能产生明显的偏转, 实验时应使电流流向沿南北 方向, B 、D 选项错误.当电流流向由南向北时, 由安培定则判断其下方的 磁场方向由东向西, 故小磁针 N 极指向西边, A 选项错误, C 选项正确.
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预习交流 1
1812 年, 奥斯特在《关于化学力和电力的统一的研究》一书中, 根 据电流通过直径较小的导线会产生热的现象, 推测导线直径进一步缩 小, 导线会发光, 如再缩小到一定程度, 就会产生磁效应, 他还认为电流的 磁效应可能也像电流通过导线时发热发光那样, 是向着导线四周发射 的. 沿着这个思路, 奥斯特把磁针垂直于导线上下左右放置, 但他做了多 次实验, 都没有成功.
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二、环形电流与通电螺线管的磁场
活动与探究
( 1) 如图所示, 用 1 节电池自制一个小电磁铁, 让它吸引大头针或回 形针.换成两节电池试试, 测测这个小电磁铁在什么情况下磁性强, 什么 情况下磁性弱. 答案:电流大时磁性强.
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1.直线电流磁场的磁感线方向与电流方向的关系, 可据安培定则判
定: 右手握住导线, 让伸直的拇指的方向与电流的方向一致, 那么, 弯曲的 四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.如图乙所示.
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迁移训练 11820 年, 奥斯特发现, 把一根导线平行地放 在磁针的上方( 如图所示) , 给导线通电时, 磁针发生了偏转, 就好像磁针 受到磁铁的作用一样.这说明不仅磁铁能产生磁场, 电流也能产生磁场, 这个现象称为电流的磁效应.以下哪种情况比较正确地反映了奥斯特 实验( ) A. 电流流向由南向北时, 其下方的小磁针 N 极偏向东边 B. 电流流向由东向西时, 其下方的小磁针 N 极偏向北边 C. 电流流向由南向北时, 其下方的小磁针 N 极偏向西边 D. 电流流向由西向东时, 其下方的小磁针 N 极偏向北边
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答案:如图:
解析:据小磁针静止时 N 极指该点磁场方向知, 通电螺线管左端为 S 极、 右端为 N 极, 由安培定则可判知电流方向如图(a) 所示, 故右端为电源 正极, 同理可判定(b) 图中电源下端为正极.
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二、电流磁场的方向 1.安培定则: 右手握住导线, 让伸直的拇指的方向与电流的方向一 致, 那么, 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向. 2.通电螺线管的电流方向与磁场方向的关系可由安培定则来判定 :