最新探究电流周围的磁场
5、3探究电流周围的磁场
课题：5、3探究电流周围的磁场【学习目标】1．知道电流周围存在着磁场。
2．知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。
3．会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。
重点：会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向。
难点：：利用安培定则判断磁感线方向，理解安培分子电流假说。
【自主预习】1、1820年，丹麦物理学家发现通电导线也能使小磁针偏转，揭示了的联系。
2、直线电流的磁场分布（1）分布特点：磁感线是一些以导线上各点为圆心的，这些同心圆都在跟导线的平面上。
（2）安培定则：右手握住导线，让大拇指指向的方向，则弯曲的四指所指的方向就是的环绕方向。
3、环形电流的磁场分布：环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线。
也满足。
4、通电螺线管的磁场分布：（1）分布特点：像一根条形磁铁，一端相当与北极，另一端相当于南极。
长直通电螺线管内中央部分的磁场近似为。
（2）磁感线方向判定：电流方向、磁感线方向仍满足。
右手握住螺线管，让四指指向，则大拇指指向。
5、探究磁现象的本质（1）安培的分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种，叫分子电流。
使每一个物质微粒都成为，分子电流的两侧相当于两个磁极。
（2）磁现象的本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由。
6、磁感应强度是量，合成时满足。
【探究案】探究一：直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系如何判断呢？知识迁移：1、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（）A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束探究二：环形电流磁场的磁感线有什么特点？环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系如何判断？知识迁移：2、如图所示，当线圈中通以电流时，小磁针的北极指向读者.试确定电流方向。
探究三：如何判断通电螺线管的极性？知识迁移：3、如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右.试判定电源的正负极.课堂练习：1．闭合开关S后，小磁针静止时N极指向如图所示．那么图中电源的正极( )A．一定在a端B．一定在b端C．在a端或b端均可D．无法确定2．1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起在会科学家的极大兴趣。
探究电流周围的磁场
安培定则
内容：
让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大 拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
环形电流磁场的几种情况
磁感线分布
横截面图
纵截面图
一个环形电流的磁场与小磁针相似， 故可看成小磁针来处理
四、通电螺线管的磁场
演示实验
安培定则
内容： 用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方
5.3 探究电流周围的磁场
1.知道电流周围存在磁场 2.知道通电螺线管对外相当于一个磁体 3.会用安培定则确定直线电流、通电线圈和通电螺线管 周围的磁场方向
电现象和磁现象之间存在着许多相似性。例如，自 然界中只有正负两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电 荷相互吸引。类似地，自然界中只有南北两种磁极，同 种磁极相互排斥，异种磁极相互吸引。电现象和磁现象 之间是否具有某种联系呢？
4.根据观察到的实验现象讨论以下三个问题 （1）小磁针在什么情况下偏转？什么情况下不偏转？ （2）小磁针为什么会偏转？ （3）小磁针偏转方向跟什么因素有关？ 5.通过观察和实验，讨论总结实验结论
实验结论 1.通电导线和磁体一样，周围存在着磁场
即：电流的磁场 2.电流的磁场方向跟电流的方向有关。
1.关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是（ B ）
A.磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，
任何磁体都不会失去磁性
2.一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，如图所示，
此时小磁针的S极向纸内偏转，这一束粒子可能是
( AB)D
A、向右飞行、向右飞行的电子束
高中选修物理探究电流周围的磁场
3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的 磁场一样，都是由运动的电荷产生的
第五章 磁场与回旋加速器
例 A．2 除关永于久磁磁现铁象外的，电一本切质磁，永 由场下久 运都列磁 动是说铁 的由法的 电运正磁荷动确场产电也生的荷是的是或( 电流外用的)产界取使生磁向分的场变子的得电流大作 B．根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下，物致体相内同部分子
第五章 磁场与回旋加速器
三、安培分子电流假说 【问题】磁体为什么会有磁性？
第五章 磁场与回旋加速器
在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种电流——分子电流。分 子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
磁铁和电流的磁场本质都是运动电荷产生的
第五章 磁场与回旋加速器
答案
第五章 磁场与回旋加速器
4.如图所示的螺线管内放置一小磁针，下列判断正确的是（ ） A．电源A端为正、B端为负，线圈右端为S极，左端为N极 B．电源A端为负、B端为正，线圈右端为S极，左端为N极 C．电源A端为负、B端为正，线圈右端为N极，左端为S极 D．电源A端为正、B端为负，线圈右端为N极，左端为S极 答案 B
二、几种常见的磁场 1、直线电流的磁场
第五章 磁场与回旋加速器
直线电流的磁场磁感线分布
第五章 磁场与回旋加速器
第五章 磁场与回旋加速器
安培定则(1):右手握住导线,让
伸直的拇指所指的方向与电流方
向一致,弯曲的四指所指的方向
表示垂直于 纸面向外
就是磁感线环绕的方向.(右手螺
5.3探究电流周围的磁场
5.3 探究电流周围的磁场【教材分析】教材介绍了通过实验探究电流周围磁场分布情况的方法，从而要求学生掌握直线电流、通电线圈与通电螺线管的磁场分布，并会用安培定则（右手螺旋定则）来判断磁场的方向．在此基础上引入安培分子电流假说来探究磁现象的本质，使学生明确磁化和退磁的物理道理．教材最后还安排了用DIS测量通电螺线管的磁感应强度，观察通电螺线管内部磁感应强度大小与线圈中电流大小的关系，并研究其分布规律．【教学目标】注重培养学生科学的探究方法，掌握安培定则（右手螺旋定则）并能熟练应用。
了解磁现象的电本质，理解磁化和退磁的物理过程．通过对安培分子电流假说的学习，一方面使学生了解科学假设的提出要有实验基础的指导，另一方面也要使学生了解假说是科学发展的形式，假说是否正确要看能否解释实验现象，导出的结论是否符合实验结果。
安培假说已经得到实验的证实，假说上升为理论——安培分子电流理论．教学中教师要展示自己的思维过程（科学方法、科学过程），向学生渗透科学的研究方法．【教学重难点】重点是使学生掌握电流的磁场特征，会熟练应用安培定则（右手螺旋定则）难点是理解安培分子电流假说【教学思路】通过问题引入新课，激发学生的求知欲望，然后在教师的引导下逐步深入地进行实验探究，教学中教师要展示自己的思维过程（科学方法、科学过程）．首先从简单的直线电流开始研究，在通电的直导线周围放若干个小磁针，初步了解磁场的分布，然后引入铁屑再来做更精细一点的研究，引导学生认识通电的直导线周围的磁场分布情况．通过直线电流的方向跟它产生的磁场方向的关系，引入安培定则（右手螺旋定则）．紧接着用类似的方法探究通电线圈及通螺线管周围的磁场分布情况．到此，在问题解决的情况下，教师启发学生思考新的问题：磁铁和电流都能产生磁场，那它们的起源是否相同呢？再次把学生的求知欲望推向新的高潮，继续探究磁现象的本质．【教学器材】直导线、线圈、螺线管、小磁针、铁屑、电源、安培分子电流模型、DISLab系统等【教学过程】◆新课导入在初中的学习中，我们已经知道奥斯特发现了通电导线也能使小磁针偏转，说明电流与磁铁一样能够产生磁场，那么，电流的磁场是怎样分布的呢？有什么特征呢？◆新课展示1．探究直线电流的磁场学生分组实验：通电直导线垂直穿过水平硬纸板，小磁针放在水平硬纸板上各处，观察小磁针的指向，并把指向画在纸板上相应的位置．改变电流方向，重复刚才的实验．此时，大家对通电直导线周围的磁场分布大致有了一个了解，如果我们可以用更多的小磁针来观察，可以对磁场的分布了解的更细致些，教师演示用铁屑来做实验．形象地显示磁感线的分布情况．引导学生分析得出结论：（1）直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上．磁感线的切向方向就是放在该点的小磁针N 极的指向．（2）通电长直导线中部周围空间的磁场呈以导线为轴线的同心圆分布．导线中电流越大，导线周围空间的磁感应强度越大且B ∝I ；在导线电流一定的情况下，距导线越远的地方，磁感应强度越小，且B ∝1/r ．写成B ∝I /r ．这里可以用DISLab 系统演示B 与I 、1/r 的关系．（3）直线电流方向跟它产生的磁感线方向之间的关系可以用安培定则（右手螺旋定则）判断：大拇指表示电流方向，弯曲的四指方向则表示磁感线方向．2．探究通电线圈的磁场演示实验：用铁屑形象地显示通电线圈周围的磁场分布情况，并用小磁针检验磁场的方向．观察现象并讨论：环形电流的方向跟中心轴上的磁感线方向之间有什么关系？怎样判断环形电流的磁感线方向？环形电流方向和它产生的磁场方向也遵循安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．教师演示：用铁屑演示通电螺线管周围的磁场分布情况．教师演示：用DIS 测量通电螺线管的磁感应强度，了解通电螺线管内部磁感应强度B 的大小与所加电压的关系及长直螺线管内部磁场分布情况，知道匀强磁场．3．探究磁现象的本质提出问题：通过上面的学习，我们知道电流和磁铁都能产生磁场，那么磁铁的磁场和电流的磁场是否有相同的起源呢？教师介绍安培在1821年提出的分子电流假说，把原子、分子等物质内部的电子绕核旋转等效为分子电流，每个分子电流都相当于一个小磁体，通过这些小磁体的取向是否一致，来体现整个物体对外是否显示磁性．结论：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．教师演示：用安培分子电流模型及条型磁铁演示磁化及退磁的过程．学生思考：为什么磁铁应避免猛烈敲击或受高温？◆案例分析【例1】根据下面各图所给定的情况画出它们的电流方向．解析：图甲中线圈中心的磁场方向指向纸外，根据安培定则可知，右手的大姆指应指向纸外，所以右手其余四指的弯曲方向（沿逆时针方向）就是线圈中的电流方向，即线圈中的电流方向是由A 流向B ．图乙中由小磁针的N 极指向左面可知，螺线管周围的磁感线方向是从左面进入螺线管的，在螺线管内部的磁场方向是向左的，由安培定则可知，螺线管中的电流方向是从B 流A BI AI A B I N S 甲 丙 乙向A 的．图丙中小磁针的N 极指向纸内，因此直导线下方的磁场方向指向纸内，由安培定则可知，直导线中的电流方向是从A 指向B 的．【例2】一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处，放一指南针，其指向刚好较原来旋转1800角，由此可以断定，这根电缆中电流的方向为 （ ）A ．可能是向北B ．可能是竖直向下C ．可能是向南D ．可能是竖直向上解析：小磁针在仅有地磁场作用下，N 极指向北方．电流的磁场方向由安培定则判断．能使小磁针的指向发生改变，一定是电流的磁场所致．在地磁场作用下，小磁针静止时N 极指向北方，现改变为N 极指向南方，必定是电流的磁场指向南方．根据安培定则可判知，电流的方向可能为竖直向上．正确答案是D ．【例3】如图所示，A 为橡胶圆盘，其盘面竖直；B 为紧贴A的毛皮，在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置。
探究电流周围的磁场-课件
字和一个新纪元联系在一起了．”
磁感线分布，并学会 法拉第则评论说：“他突然打开了
用安培定则判定电流 科学中一个黑暗领域的大门，使其
的磁场方向.
充满光明．”那么电流周围的磁场
有什么特征呢？如图5－3－1所示.
知识梳理
一、几种常见的磁场 电流的磁场可以用安培定则来判定： 1．用安培定则判定直线电流的磁场方向：右手握 住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致， 弯曲的四指所指的方向就是_磁__感__线__环__绕__的__方__向__． 2．用安培定则判定通电螺线管内部的磁场方向： 右手握住螺线管，让弯曲的四指方向与电流方向一致， _____拇所指指的方向就是螺线管内部的磁场的方向．
和S两磁极端面相互平行，且距离较近时，磁极间的磁
场也可看作匀强磁场，如图5－3－9所示．
【例1】 关于磁场和磁感线的描述，下列哪些是
正确的
()
A．磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止
B．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其
N极指向螺线管的北极
C．磁感线的方向就是磁场方向
D．两条磁感线空隙处不存在磁场
三、匀强磁场 在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度_大__小_ 和_方__向__相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．距离很 近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以视 为匀强磁场，通电螺线管内部的磁场也可以视为匀强磁 场．匀强磁场的磁感线是_一__些__间__隔__相__同__的__平__行__直__线__．
度大小为
()
A．0 C.B0
B．2B0 D．无法确定
图5-3-12
解析：A 通电圆环在 O 点处产生的磁场由右手定
则可知垂直纸面向里，大小为 B0，同理由右手定则知
精选-5.3探究电流周围的磁场(学)
电流的磁场1.基本知识(1)直线电流的磁场①磁场分布：直线电流的磁场磁感线是一些围绕以导线上各点为圆心的，这些同心圆都在跟导线的平面上．②安培定则：右手握住导线，让大拇指指向的方向，则弯曲的四指所指的方向就是的环绕方向．(2)通电线圈的磁场①环形电流的磁场：环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线．也满足．②通电螺线管的磁场：就像一根条形磁铁，一端相当于北极，另一端相当于南极．长直通电螺线管内中间部分的磁场近似匀强磁场．③磁感线方向判定：电流方向、磁场磁感线方向仍然满足．右手握住螺旋管，让四指指向，则大拇指．2．思考判断(1)直线电流磁场的磁感线一定和电流方向平行．( )(2)直线电流和通电螺线管都符合安培定则．( )(3)通电螺线管的磁感线都是从N极指向S极．( )3．探究交流通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋定则来判定磁感线的方向，那么在这两种情况下，大拇指与四指所代表的指向意义相同吗？探究磁现象的本质1.基本知识(1)安培的分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种，叫分子电流，分子电流使每一个物质微粒都成为，分子电流的两侧相当于两个磁极．(2)磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由．2．思考判断(1)磁铁的磁场和电流的磁场本质是相同的．( )(2)磁体受到高温或猛烈敲击有时会失去磁性．( )(3)发现电流的磁效应的科学家是安培．( )3．探究交流1731年，一名英国商人的一箱新刀在闪电过后带上了磁性；1751年，富兰克林发现缝纫针经过莱顿瓶放电后磁化了…，电流能产生磁场，电和磁之间有无本质的联系？电流的磁场和安培定则的应用【问题导思】1．环形电流、通电螺线管产生的磁感线和什么磁体的磁感线类似？2．直线电流和环形电流在应用安培定则时有什么不同？三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极如图5－3－1所示，螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远，当开关闭合后小磁针N极(黑色的一端)的指向正确的是( )A．小磁针a的N极指向正确B．小磁针b的N极指向正确C．小磁针c的N极指向正确D．小磁针d的N极指向正确图5－3－11．图5－3－2中的四幅图为电流产生磁场的分布图，其中正确的是( )A ．①③B ．②③C ．①④D ．②④探究磁现象的电本质【问题导思】1．电流的磁场和磁铁的磁场产生的原因是否相同？ 2．什么是分子电流？ 1．安培分子电流假说的内容安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为一个微小磁体，分子的两侧相当于两个磁极，如图5－3－3所示．图5－3－22．用假说解释一些磁现象(1)磁化：铁质物体与磁铁接触后显示出磁性．(2)退磁：原来有磁性的物体失去磁性．3．磁现象的电本质磁体的磁场和电流的磁场一样都是由电流产生的，而电流又是由运动电荷产生的．因此，安培分子电流假说成功地揭示了磁现象的电本质．一根软铁棒被磁化是因为( ) A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章C．软铁棒中分子电流消失D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同2．(2012·上海静安区高二检测)如图5－3－4所示，回形针系在细线下端被磁铁吸引，下列说法正确的是( )A．回形针下端为N极B．回形针两端出现感应电荷C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了D．用点燃的火柴对回形针加热，回形针不被磁铁吸引，原因是回形针加热后，分子电流消失了综合解题方略——电流磁场的叠加在纸面上有一个等边三角形ABC，在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线，导线垂直于纸面放置，电流方向如图5－3－5所示，每根通电导线在三角形的A 点产生的磁感应强度大小为B ，则三角形A 点的磁感应强度大小为________，方向为________．若C 点处的电流方向反向，则A 点处的磁感应强度大小为________，方向为________．规律总结：两个或两个以上的电流的磁场叠加时，先根据安培定则判断出每条导线在O 点产生的磁感应强度的方向，再由矢量合成法则合成．奥斯特实验1820年4月，奥斯特演示了电流磁效应的实验．他将导线的一端和伽伐尼电池正极连接，导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线另一端连到负极时，磁针立即指向东西方向．把玻璃板、木片、石块等非磁性物体插在导线和磁针之间，甚至把小磁针浸在盛水的铜盒子里，磁针照样偏转．奥斯特认为在通电导线的周围，发生一种“电流冲击”．这种冲击只能作用在磁性粒子上，对非磁性物体是可以穿过的．磁性物质或磁性粒子受到这些冲击时，阻碍它穿过，于是就被带动，发生了偏转. 导线放在磁针的下面，小磁针就向相反方向偏转；如果导线水平地沿东西方向放置，这时不论将导线放在磁图教5－3－2图5－3－5针的上面还是下面，磁针始终保持静止．1．首先发现电流磁效应的科学家是( )A ．安培B ．奥斯特C ．库仑D ．麦克斯韦2．下列物体中，周围一定不存在磁场的有( ) A ．地球B ．通电直导线C ．磁铁附近的铁棒D ．静止的带电金属球3．(2011·新课标全国卷)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )4．如图5－3－6所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N 极指向右，试判定电源的正、负极．图5－3－61．通有恒定电流的长直螺线管，下列说法中正确的是( )A．该螺线管内部是匀强磁场B．该螺线管外部是匀强磁场C．放在螺线管内部的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极D．放在螺线管外部中点处的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极2．(2012·昌江高二检测)如图5－3－7所示为一通电螺线管，a、b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁感线最密处为( )A．a处B．b处C．c处图5－3－7 D．无法判断3．闭合开关S后，小磁针静止时N极指向如图5－3－8所示，那么图中电源的正极( )A ．一定在a 端B ．一定在b 端C ．在a 端或b 端均可D ．无法确定4．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是( )A ．分子电流消失B ．分子电流取向变得大致相同C ．分子电流取向变得杂乱D ．分子电流减弱5．如图5－3－9所示，三根长直通电导线中电流大小相同，通电电流方向为：b 导线和d 导线中电流向纸里，c 导线中电流向纸外，a 点为b 、d 两点的连线的中点，ac 垂直于bd ，且ab ＝ad ＝ac ，则a 点的磁场方向为( )A ．垂直纸面指向纸外B ．垂直纸面指向纸内C ．沿纸面由a 指向bD ．沿纸面由a 指向d6．如图5－3－10所示，电流从A 点分两路通过对称的环形支路汇合于B 点，则环形支路的圆心O 处的磁感应强度为( )A ．垂直于环形支路所在平面，且指向“纸外”B ．垂直于环形支路所在平面，且指向“纸内”C ．大小为零D ．在环形支路所在平面内，指向B 点 7．铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图5－3－11所示，则铁环中心O 处的磁场方向为( )A ．向下B ．向上C ．垂直于纸面向里D ．垂直于纸面向外 8．(2012·福建连江一中高二检测)如图5－3－12所示，A 和B 为两根互相平行的长直导线，通以同方向等大电流，虚线C 为在A 和B 所确定的平面内与A 、B 等距的直线，则下列说法正确的是( )A ．两导线间的空间不存在磁场B ．虚线C 处磁感应强度为零C ．AC 间磁感应强度垂直纸面向里D ．CB 间磁感应强度垂直纸面向外图5－3－8 图5－3－9图5－3－10 图5－3－11图5－3－129．如图5－3－13所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平固定放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A ．a 、b 两点磁感应强度相同B ．c 、d 两点磁感应强度大小相等C ．a 点磁感应强度最大D ．b 点磁感应强度最大 10．在图5－3－14中，分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁针N 极的指向，请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向．11．如图5－3－15所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流．a 、b 两点与两导线共面，a 点在两导线的中间与两导线的距离均为r ，b 点在导线2右侧，与导线2的距离也为r .现测得a 点磁感应强度的大小为B ，则去掉导线1后，b 点的磁感应强度大小为________，方向________．12．放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，N 极的指向是怎样的？两位同学的回答相反．甲说，小磁针的指向如图5－3－16甲所示，因为管内的磁感线方向向右，所以小磁针的N 极指向右方．乙说，小磁针的指向如图乙所示．他的理由是通电螺线管的N 极在右侧，根据异名磁极相吸引可知，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？图5－3－15 图5－3－14 图5－3－13图5－3－16（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
教学设计2：探究电流周围的磁场
探究电流周围的磁场教学设计【学习目标定位】1了解直线电流、环形电流、通电线圈的磁感线分布，并会运用安培定则判定电流的磁场方向．2知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说．【知识储备】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现通电导线也能使小磁针偏转，揭示了电与磁的联系．一、电流的磁场电流的磁场可以用安培定则右手螺旋定则来判定1．直线电流的磁场：用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．2．环形电流的磁场：环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线．在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直．3．通电螺线管的磁场：通电螺线管外部磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也是从北极出来，进入南极．螺线管内中间部分的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部磁感线连接，形成闭合曲线．长直通电螺线管内中间部分的磁场近似为匀强磁场．二、探究磁现象的本质1821年，安培提出了安培分子电流假说，他认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子电流的两侧相当于两个磁极．安培的分子电流假设揭示了磁性的起源，即磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．【学习探究】一、电流的磁场[问题设计]1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，电流周围的磁场具有什么特征仔细观察实验，说明电流的磁场的特点．（1）让一直导线垂直穿过一块水平硬纸板，将小磁针放置在水平硬纸板各处，接通电源．观察小磁针在各处的指向，分析直线电流的磁感线的特点．（2）用相同的方法研究环形电流磁场的磁感线的分布，也可用细铁屑模拟磁感线的分布，分析其磁感线的特点．（3）用细铁屑模拟通电螺线管的磁感线分布，分析其磁感线的特点．答案见要点提炼．[要点提炼]电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断．1．直线电流的磁场：以导线上任意点为圆心的同心圆，越向外越疏．如图1所示图12．环形电流的磁场：内部比外部强，磁感线越向外越疏．如图2所示图23．通电螺线管的磁场：内部为匀强磁场，且内部比外部强．内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极．如图3所示图3二、探究磁现象的本质[问题设计]磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的．[要点提炼]1．安培分子电流假说安培认为，物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体如图4．图42．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性如图5甲；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性如图乙．图53．安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的．【典型例题】一、对安培定则的理解与应用例1 如图6所示，a是直线电流的磁场，b是环形电流的磁场，c是通电螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．图6解析根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向为逆时针方向，c中螺线管内部磁感线方向向左．答案见解析．针对训练如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是答案 D解析依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确．二、磁感应强度矢量的叠加例2 如图7所示，两个完全相同的通电圆环A、B圆心O重合、圆面相互垂直的放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小为图7A．0 B．2B0BD．无法确定解析A通电圆环在O点处产生的磁场由安培定则可知垂直纸面向里，大小为B0，同理由安培定则知B圆环在O点处产生的磁场方向竖直向下，B0，选项C 正确．答案C．三、对磁现象的本质的认识例3 关于磁现象的电本质，下列说法正确的是A．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的B．根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D．磁就是电，电就是磁；有磁必有电，有电必有磁解析永久磁铁的磁场也是由运动的电荷产生的．故A错误．没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时分子电流的取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形成磁极．故B正确．由安培分子电流假说知C 正确．磁和电是两种不同的物质，故磁是磁，电是电．有变化的电场或运动的电荷就能产生磁场，但静止的电荷不能产生磁场，恒定的电场不能产生磁场，同样恒定磁场也不能产生电场，故D错误．答案BC【课堂小结】【自我检测】1．安培定则的理解与应用如图8所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是图8A．①③ B．②③ C．①④ D．②④答案 C解析由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，①正确，②错误．③和④为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出③错误，④正确．故正确选项为C2．安培定则的理解与应用如图9所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是图9A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左，b向右，c向右D．a向右，b向左，c向右答案C．解析小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向相同，如果a、b、c三处磁感线方向确定，那么三枚磁针静止时N极的指向也就确定．所以，只要画出通电螺线管的磁感线如图所示，即可知a磁针的N极在左边，b磁针的N极在右边，c磁针的N极在右边．3．磁感应强度矢量的叠加如图10所示，a、b两根垂直纸面的直导体通有大小相等的电流，两导线旁有一点P，P点到a、b距离相等，要使P点的磁场方向向右，则a、b中电流的方向为图10A．都垂直于纸面向纸里B．都垂直于纸面向纸外C．a中电流垂直于纸面向外，b中电流垂直于纸面向里D．a中电流垂直于纸面向里，b中电流垂直于纸面向外答案 C解析根据矢量合成可知，a在P点的磁场方向沿aP连线的垂线向上，b 在P点的磁场方向沿bP连线的垂线向下，再由安培定则判断得：a中电流垂直于纸面向外，b中电流垂直于纸面向里，C正确．4．对磁现象的本质的认识用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是A．永久磁铁的磁场 B．直线电流的磁场C．环形电流的磁场 D．软铁棒被磁化的现象答案AD．解析安培分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出来的，所以选项A、D是正确的；而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动产生的宏观电流而产生的．分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的，故正确答案为A、D．。
物理 选修 探究电流周围的磁场 (教案)
芯衣州星海市涌泉学校探究电流周围的磁场【教学目的】知识与技能：1、知道电流周围存在磁场，知道通电螺线管对外相当于一个磁体，会用安培定那么确定相应磁体的磁极和通电螺管的电流方向。
2、培养学生初步的观察才能、实验才能、分析概括、作图才能。
3、培养学生良好的学习习惯，实事求是的科学态度。
过程与方法：1.观察奥斯特实验理解电流的磁场，知道磁场方向跟电流方向有关系，培养学生的观察实验才能。
2.通过观察通电螺线管的实验，发现通电螺线管的磁极跟电流的关系，总结出安培定那么，培养学生的分析概括才能。
3.从安培定那么的应用，培养学生的思维作图才能。
情感态度与价值观：养成实事求是，尊重自然规律科学态度，在解决问题的过程中，有抑制困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题的喜悦。
【教学重点】奥斯特实验，通电螺线管周围的磁场，安培定那么。
【教学难点】安培定那么的运用【教学准备螺线管、铁屑、通电螺线管周围磁感线的主体模型，干电池铜导线。
【教学方法】探究式教学法【教学过程】一、复习、引入新课1、复习磁的根本知识●任何磁体都有两个磁极：分别叫做____和____.●磁极间的互相作用规律是：_______________●磁体周围存在着_______.它是确实存在着的一种物质。
物理学中引入了_______来描绘它。
●图一：根据磁铁的磁场方向画出小磁针的磁极；图二：根据磁针指向画出磁铁的磁极。
图一图二2、利用多媒体展示电磁体的应用，引导学生对生活、消费中大量电器的观察，使学生意识到电与磁有着亲密的联络，同时，演示电磁铁吸引小铁钉的实验，引发学生考虑：电能生磁吗？由此引入新课。
板书：第二节电流的磁场二、进展新课1、电与磁的关系〔1〕指导学生阅读和观察教材102页，图16-7所示的电器设备。
〔2〕奥斯特实验实验器材：小磁针、电源、导线、开关师：介绍实验器材，在介绍这些实验器材的同时，提出问题让学生考虑实验步骤：第一，观察小磁针静止时的指向，受地磁场影响磁针的南北极的方向。
2023年中考物理二轮专题复习 磁现象实验专题(含答案)
2023年中考物理二轮专题复习磁现象实验专题（含答案）考点一：探究电流周围的磁场散布1.小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场散布”实验时，实验装置如图所示．（1）闭合开关后，螺线管周围小磁针的指向如图所示，小明根据螺线管右端小磁针a的指向判定出螺线管的右端为N极，则可知电源的A端为________极；（2）当电源的正负极方向对换时，小磁针a的北极指向也对换，由此可知：通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的________有关．2.在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场类似。
（2）小明改变螺线管中的电流方向，发觉小磁针转动180°，南北极所指方向产生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的_______方向有关。
（3）由安培定则可知乙图中S闭合后，螺线管的上端为________极。
3.安安在探究通电螺线管的磁场散布的实验中，如图所示：(1)在固定有螺线管的水平硬纸板上平均地撒满铁屑，通电后轻敲纸板，视察铁屑的排列情形，发觉通电螺线管外都的磁场与______磁体的磁场类似；在通电螺线管的两端各放一个小磁针，根据小磁针静止时的指向，可以判定通电螺线管的______（选填“左”或“右”）端是它的N极；(2)如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，接下来的操作是______，并视察小磁针的指向。
4.在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中：（1）小磁针的作用：。
（2）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发觉A处小磁针产生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因：（3）将电池的正负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与方向的关系。
（4）视察实验现象后，应立刻断开开关，是为了。
5．（1）如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，视察到小磁针偏转，此现象说明了；断开开关，小磁针在的作用爱好又复原到本来的位置，改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向产生了改变，说明了．（2）探究通电螺线管外部磁场散布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上平均撒些细铁屑，通电后（填写操作方法）玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判定，通电螺线管外部的磁场散布与周围的磁场散布是类似的，将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时（N/S）极的指向就是该点处磁场的方向．6.在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。
5.3探究电流周围的磁场
①环形电流磁场磁感线的特点：一些围绕环形导线的闭合曲线。在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。
思考与讨论：
环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间有什么关系？怎样判断环形电流的磁感线方向？
提示：
环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向互相垂直；环形电流的方向跟它产生的磁场的磁感线方向之间的关系，也可以用安培定则来判断：让右手弯曲的四指与电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
思考与讨论：
通电直导线产生磁场的磁感应强度B的大小与导线的电流I的大小有怎样的关系？
提示：
导线的电流越大，导线周围空间的磁感应强度就越大，即磁感应强度B跟通过导线的电流I成正比；在导线电流一定的情况下，距导线越远的地方，磁感应强度越小，即空间各点磁感应强度B跟该点距导线的距离r成反比；另外，线圈匝数越多，磁感应强度越大，磁感应强度B跟螺线管单位长度内的匝数n成正比。
板式设计
作业布置
教学后记
②通电螺线管磁场磁感线的特点：
螺线管通电以后，就像一根条形磁铁，一端相当于北极，另一端相当于南极。通电螺线管外部磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，从北极出来进入南极，螺线管内部磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部磁感线连接，形成一些闭合曲线。长通电螺线管内部磁场近似为匀强磁场。
思考与讨论：
（三）情感态度与价值观
学习奥斯特和安培的科学探究精神；感受研究电流周围的磁场的重要意义
教学重点
及难点
重点：通电指导线和通电线圈周围的磁场分布情况及其方向、安培分子电流假说了解磁现象的本质
难点：安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的Байду номын сангаас向
沪科版课件高中物理选修3-15.3探究电流周围的磁场
的磁磁感感线线与电流方向的关系时，右手弯曲的四指和方向一致，
伸直的大拇指所指的方向就是环形导电线流中心轴线上的方向．
3．安培认为在原子、分子等物质微粒磁的感内线部，存在着一种
环形电流——，使每个微粒成为微小的，分子电流的两侧相当
于两个． 分子电流
磁体
4．电流的磁场和磁磁极体周围的磁场，都是产生的，这就是磁
在如下图所示各图中，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．
【解析】 用安培定则来判断，分别如下图中各图所示． 【答案】 见解析
通过本例既要掌握几种通电导体周围的磁场分布情况，又 要熟练掌握 Nhomakorabea培定则．
1．如右图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B＝1 T的 匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d 四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下 列说法中正确的是( )
1．经典表述 安培分子电流假说内容 安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环 形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的 磁体，分子的两侧相当于两个磁极，如图所示．
2．应用技巧 (1)安培假说对有关磁现象的解释 ①磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电 流的取向杂乱无章．它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当 软铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流取向变得大致相同时， 两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了． ②磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运 动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁 性消失．
【答案】 AD
磁体的磁场和电流的磁场一样，都可归结为运动电荷(电流) 之间通过磁场而发生作用．磁体的磁场起源于内部的分子电 流．电流周围的磁场起源于运动电荷的定向移动．
2021-2022年高中物理 第五章第3节探究电流周围的磁场知识精讲 上海科技版选修3-1
2021-2022年高中物理第五章第3节探究电流周围的磁场知识精讲上海科技版选修3-1【本讲教育信息】一、教学内容探究电流周围的磁场二、考点点拨本节所讲的电流周围的磁场，要重点掌握判断电流周围磁场的方法：安培定则（右手螺旋定则）。
三、跨越障碍（一）电流的磁场1. 直线电流周围的磁场方向（1）通过碎铁屑显示出直线电流周围磁场的磁感线分布：通电直导线周围的磁场的磁感线是一些以通电电流上各点为圆心的一个个同心圆（如图所示）。
（2）安培定则可判断直导线电流周围的磁场方向：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
（如图所示）如果我们用“”表示磁场方向（或电流方向）垂直纸面向里，“”表示磁场方向（或电流方向）垂直纸面向外。
直线电流的磁场可用下面几个图表示特点：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱。
2. 环形电流磁场的磁感线分布（1）通过碎铁屑显示环形电流磁场的磁感线：如图所示：（2）安培定则可判断环形电流的磁场方向：右手握住环形导线，四指所指的方向与电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形电流内部的磁感线方向。
（如图所示）特点：环两侧是N、S极，离环中心越远，磁场越弱。
3. 通电螺线管磁场的磁感线（1）通电螺线管磁场的磁感线，跟条形磁铁的磁感线很类似，所以通电螺线管相当于一个条形磁铁。
（2）安培定则可判断通电螺线管的磁场方向：用右手握住螺线管，让四指方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线方向（如图所示）。
特点：外部跟条形磁铁外部磁场分布情况相同，两端分别是N、S极，管内是匀强磁场，管外两端磁场最强，中间最弱。
注意：在使用安培定则时要明确其适用的物理现象是电流产生的磁场。
用右手握住产生磁场的“物体”——通电直导线或通电螺线管，伸直的大拇指和弯曲的四指分别代表了“直立量”和“弯曲量”。
“直立量”——直线电流、环形电流和通电螺线管中心轴线上磁感线方向。
电流周围磁场实验报告
一、实验目的1. 验证电流周围存在磁场的现象。
2. 探究电流方向与磁场方向的关系。
3. 理解通电导体在磁场中受力的原理。
二、实验原理根据电磁学原理，通电导体周围会产生磁场，磁场的方向与电流方向有关。
奥斯特实验表明，当电流通过导线时，导线周围会产生磁场，磁场方向可以用右手螺旋定则判断。
通电导体在磁场中会受到力的作用，其受力方向与电流方向和磁场方向有关，可以用左手定则判断。
三、实验器材1. 直流电源2. 直流导线3. 小磁针4. 磁场探测仪5. 开关6. 导线连接片7. 电流表8. 直尺9. 记录纸10. 铅笔四、实验步骤1. 将直流电源、直流导线、小磁针、开关、导线连接片、电流表等器材连接成实验电路。
2. 将导线连接片分别连接到电源的正负极，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。
3. 改变导线连接片的连接方式，使电流方向相反，再次闭合开关，观察小磁针的偏转情况。
4. 使用磁场探测仪测量导线周围不同位置的磁场强度，记录数据。
5. 使用直尺测量导线与小磁针之间的距离，记录数据。
6. 分析实验数据，探究电流方向与磁场方向的关系，以及通电导体在磁场中受力的原理。
五、实验结果与分析1. 实验现象：当导线连接片连接到电源的正负极时，闭合开关，小磁针发生偏转；当导线连接片连接方式改变，电流方向相反时，闭合开关，小磁针发生相反方向的偏转。
2. 数据分析：通过实验数据可知，当电流方向与磁场方向相同时，小磁针偏转角度较大；当电流方向与磁场方向相反时，小磁针偏转角度较小。
3. 结论：根据实验结果，验证了电流周围存在磁场的现象，且磁场方向与电流方向有关。
通电导体在磁场中受到的力与电流方向和磁场方向有关，符合左手定则。
六、实验总结本次实验通过验证电流周围存在磁场的现象，探究了电流方向与磁场方向的关系，以及通电导体在磁场中受力的原理。
实验结果表明，电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关，通电导体在磁场中受到的力与电流方向和磁场方向有关。
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2）磁场对电流和运动电荷能产生力的作用，这种力就 其本质 是
电荷之间的另一种力。
B N
4
1、有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，
电子流在z轴上的P点处所产 生的磁场方向是沿
A．y轴正方向
（ A）
B．y轴负方向
C．z轴正方向
D．z轴负方向
2、一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，如图所示，此时小磁针的S极向纸内偏
A用小．右全相手向握同里住螺，旋１管，、让B．弯２全曲、向的外四３指所、指４的方为向跟面电积流方相向一等致的，大正拇指方所形指的区方向域就是，螺其旋管中内部磁感线的方向。
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）
A．４区
B．３区
C．２区
D．１区
6
7
电流的磁场
1
一、电流的磁场磁感线分布及磁场方向 1、直线电流周围磁场
1）磁感线形状：为以导线上的各点为圆 心 的同心圆，位于跟导线 垂直的平面上。
2）方向：安培定则判断。 安培定则：（右手螺旋定则） 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一 致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
3）B的大小： B I
直线电流
r
练习：画出直线电流的磁场的立体、顶视、底视、正视 图。
2、环形电流周围磁场
1）磁感线形状：一些围绕环形导线的闭合曲线。
2）方向：安培定则： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大
拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
立体图、纵剖面图、横剖面图
2
3、通电螺旋管周围磁场