环形电流及通电螺线管的磁场特点

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，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。
奥斯特
丹麦物理学家奥斯特发现的 电流磁效应，是科学史上的重大 发现。
揭开了物理学史上的一个新 纪元。
奥斯特不只是一位著名的物 理学家，还是一位优秀的教师。 他的讲课有表演，有分析。他非 常重视实验，他说过“我不喜欢 那种没有实验的枯燥的讲课，因 为归根到底，所有的科学进展都 是从实验开始的。”
奥斯特发现，电流能使附近的磁针偏转。
奥斯特还有一个看法，认为这种磁效 应要扩散到很大的空间范围。这正是“场” 思想的开端。
电流磁效应的发现，打破了电与磁不 想管的传统信条，猛然打开了一扇大门， 使人们进入了电磁联系这个长期闭锁的研 究领域，为实现物理学的一次大综合开辟 了广阔的道路。
课堂小结
1．电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个 现象称为电流的磁效应。
导入新课
磁悬浮列车
上海的磁悬浮列车 是全球唯一的一条商业 运营磁悬浮列车 。
能自动关门的 冰箱通常中铰链有 一定的倾斜度，或 者有一个叫做自动 关门扣及其托架的 装置，加上门封磁 条的吸力门体在一 定的角度就会自动 关闭。
普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸， 因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性 传感器，由于坦克或者军舰都是钢铁制造的，在 它们接近（无须接触目标）时，传感器就可以探 测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸，提高了杀伤 力。
大家谈 根据通电螺线管外部磁感线的分布作
出判断：什么位置的磁场最强？
结论
在同一幅磁感线的示意图中，磁感线 密集的位置，磁场比较强，磁感线稀疏的 位置，磁场比较弱。这一点，跟用电场线 描述电场相似。
科学足迹
电流磁效应的发现
奥斯特很早就相信，自然界各种现象之间 存在着广泛的联系。他为寻找这种联系做过一 些实验。1803年奥斯特断言：“我们的物理学 将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以 及我们所知道的各种其他现象的零散罗列，我 们将把整个宇宙容纳在一个体系中。”
带电体和磁体有一些相似的性质，这 些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在 着某些联系呢？
教学目标
知识与能力
1．知道什么是安培力，掌握分析安培力的 方法。
2．理解磁感应强度B的定义式物理意义，知 道磁感应强度的单位是特斯拉。知道用磁感线的 疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小。
3．会用F＝BIL进行安培力的简单计算。 4．了解电动机的工作原理。
（3）安培定则判断环形导线的磁场方向
右手握住环形导线，弯曲的四指所指的 方向代表电流的方向，拇指所指的方向就是 圆环中心周线上的磁感线的方向。
立体图
I 横截面图
3．通电螺线管周围的磁场
（1）演示实验：使通电螺线管穿过一块硬纸 板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板， 同时给导线通电。
（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕导 线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。
奥斯特实验：
电流周围能产生磁场
演示
奥斯特实验演示视频
1．当直导线通电时产生什么现象？ 通电时小磁针发生偏转。
2．断电后发生什么现象？ 断电时小磁针转回到指南北的方向。
3．改变通电电流的方向后发生什么现象 ？
通电电流方向相反，小磁针偏转方向也相反。
结论
1．现象：导线通电，周围小磁针发 生偏转；通电电流方向改变，小磁针偏 转方向相反。
1820年4月，在一次有关电荷磁的演讲中， 奥斯特把导线沿南北方向设置，导线下方有一枚 小磁针。接通电源时，小磁针转动了。这个现象 没有给台下的听众留下什么印象，却使奥斯特激 动万分。他紧紧抓住这个现象，连续进行了3个 月的实验研究，终于在1820年7月21日发表的论 文《关于磁针上的电流冲突实验》中，报告了他 的实验装置和实验发现。他指出，在电流周围， 小磁针的指向形成一个闭合的圆周。
本章导航
一．电流的磁效应 二．电流磁场的方向
一．电流的磁效应
我们知道，静止的电荷只能产生电场，不 能产生磁场。那么运动的电荷，也就是电流， 能不能产生磁场呢？
18世纪，一些有趣的现象已经引起了科学 家的注意。一名英国商人发现，雷电过后，他 的一箱新刀叉竟有了磁性。
富兰克林也在试验中发现，在莱顿瓶放电 后，附近的缝衣针被磁化了。
右手握住导线，伸直的拇指的方向代表 电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就 是磁感线的环绕方向。
I
立体图
纵截面图
横截面图
2．环形电流周围的磁场
（1）演示实验：使环形导线穿过一块硬纸板， 在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，同 时给导线通电。
（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕导 线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。
2．电流磁场的方向：由安培定则确定（也叫 右手螺旋定则）。
3．安培定则：内容分三种不同情况。 （1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指 的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方 向就是磁感线的环绕方向。 （2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的 四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向 就是环形中心轴线上的磁感线的方向。
插入视频
（3）安培定则判断通电螺线管的磁场方向
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 内部的磁感线的方向，又叫右手螺旋定则。
通电后，轻轻敲板，铁屑为什么会产生规 则排列？铁屑的排列与什么现象一样？
铁屑磁化变成“小磁针”，轻敲使铁屑可自 由转动，使铁屑按磁场进行排列。其排列与条形 磁体的排列相同，通电螺线管相当于条形磁体。
过程与方法
通过实验探究直线电流、环形电流及通 电螺线管的磁感线特点，并判断磁场方向。
情感态度与价值观
了解奥斯特、安培等科学家的实验研究 对人们认识电磁场现象所引起的重要作用。
教学重难点
重点
1．直线电流、环形电流及通电螺线管的 磁场特点。
2．磁感线方向的判断。 3．安培定则。
难点
1．磁感线方向的判断。 2．安培定则。
2．规律： （1）通电导线周围存在磁场； （2）磁场方向与电流方向有关。
源自文库 二．电流磁场的方向
1．直线电流周围的磁场
（1）演示实验：使直导线穿过一块硬纸板， 在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板， 同时给导线通电。
（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕 导线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。
（3）安培定则判断直导线的磁场方向