2017-2018学年高二物理教师用书：第2章 1 电流的磁场

1 电流的磁场
简 单 磁 现 象 电 流 磁 效 应
[先填空]
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．
[再判断]
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”．(√) [后思考]
看围棋讲座时会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来，你知道这是为什么吗？
【提示】 这是因为棋子和棋盘都是由磁性材料做成的，它们之间存在着磁力，从而使棋子和棋盘之间存在着弹力，使棋子受到一个与重力平衡的向上的静摩擦力，所以棋子不会掉下来．
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．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．
1．一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
【解析】一个磁铁无论断成几段，每一段还是有两个磁极，选B.
【答案】 B
2．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
【解析】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．
【答案】 A
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
【解析】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．
【答案】 C
[先填空]
1．磁体和通电导线周围存在着一种特殊物质叫做磁场．
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．
[再判断]
1．磁场对处在其中的磁极有力的作用．(√)
2．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)
3．磁感线总是由N极出发指向S极．(×)
[后思考]
磁体内部和磁体外部磁感线的方向是怎样的？
【提示】磁体外部磁感线方向从N极指向S极，磁体内部磁感线方向从S极指向N 极．
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2­1­1所示．
图2­1­1
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2­1­2所示．
图2­1­2
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2­1­3所示)
图2­1­3
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2­1­4所示．
图2­1­4
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2­1­5所示．
图2­1­5
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2­1­6所示．
图2­1­6
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．
4．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
【解析】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是错误的．磁体的外部、内部同样存在磁场，所以D错误．故选A.
【答案】 A
5．一环形线圈和两个小磁针如图2­1­7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( )
【导学号：18792014】
图2­1­7
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
【解析】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．
【答案】 B
6．在图2­1­8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．
图2­1­8
【解析】根据安培定则，可以确定：
【答案】见解析图
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.。