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第二节电流的磁场目标导航1.了解奥斯特、安培等科学家对人们认识电磁现象起到的作用．2．会用磁感线描述直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场分布．(重点)3．会用安培定则判断直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场方向．(重点＋难点)新知初探自学导引一、电流的磁效应1．1820年，_________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．电流具有磁效应，证明了____和_____之间的联系，也预示了电力应用的可能性．奥斯特电磁想一想1．电现象与磁现象有哪些相似性？提示：磁体能使附近铁棒产生磁性，带电体能使它附近的导体感应出电荷来；自然界中的磁体总有两个磁极：南极和北极，自然界中同样存在两种电荷：正电荷和负电荷；同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引．二、电流磁场的方向电流的磁场方向可以用安培定则来判断1．直线电流的磁场方向的判断：________握住导线，让伸直的拇指的方向与______的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是__________的环绕方向．右手电流磁感线2．环形电流的磁场方向的判断：右手握住环形导线，让弯曲的四指与__________的方向一致，拇指的指向就是环形导线中心附近的_________方向．3．通电螺线管的磁场方向的判断：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟____的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部__________的方向．环形电流磁场电流磁感线想一想2．为什么我们能够用细铁屑排列的形状来显示直线电流磁场磁感线的形状？提示：通电直导线通电后，直线电流在周围产生磁场，细铁屑在磁场中被磁化成一个个非常小的“小磁针”．在直线电流的磁场中,这些“小磁针”静止时按照磁场方向有规则的排列起来，这时细铁屑排列的形状就显示出直线电流磁场磁感线的形状．要点探究讲练互动奥斯特发现电流的磁效应学案导引1．哪些物体周围存在磁场？2．奥斯特实验成功的关键是什么？奥斯特实验成功的关键：(1)导线南北放置；(2)通电导线在小磁针的上方或下方和小磁针平行放置．如果将水平导线由小磁针的正上方移到正下方，或改变电流的方向小磁针都发生了偏转，但偏转的方向相反，小磁针稳定后的N极所指方向相反．特别提醒：(1)奥斯特的实验说明导线周围的磁场分布与电流的方向有关，与位置有关．(2)奥斯特做实验时，小磁针受到地球磁场和电流磁场双重力的作用．(2012·郑州一中高二检测)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例1【思路点拨】解答本题应先弄清奥斯特实验的成功关键．【精讲精析】磁针仅在地磁场的作用下静止时指向南北方向，只有将导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的小磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，才能说明是由于南北方向放置的电流产生的磁场引起的．【答案】C变式训练1．(改编题)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献.下列说法正确的是()A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C．库仑发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系D．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系解析：选AD.电流的磁效应是奥斯特发现的,库仑得出了电荷之间电场力的定量关系，选项A正确，C错误；欧姆发现了欧姆定律，得出了电流和电压的定量关系，焦耳发现了电流的热效应并通过实验得出了电能和热能的转换关系，故选项B错，D对．学案导引1．用安培定则判断直线电流和环形电流的磁场时有何不同？2．通电导线的磁场有何特点？几种常见通电导体周围的磁场三种电流周围磁感线分布情况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，越向外磁感线越稀疏，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏安培定则立体图横截面图纵截面图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，内部和外部磁感线形成一些环绕电流的闭合曲线特别提醒：(1)根据安培定则可知，只要知道了电流方向或电流产生的磁场方向中的一个方向，就可以判断出另一个方向.(2)对比通电螺线管外部的磁感线和环形电流的磁感线，两者具有非常强的相似性，环形电流可以认为是通电螺线管压缩成单匝之后的产物,而通电螺线管可以认为是多个环形电流串联后的产物．例2电路没接通时三个小磁针方向如图2－2－1所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向．图2－2－1【精讲精析】接通电路后，画出螺线管产生的磁场的磁感线，标出1、2、3处的磁感线方向，根据小磁针静止时N极指向与磁感线方向相同，即可判定小磁针的转动情况及指向．【思路点拨】电流方向――→安培定则磁感线方向―→磁针转向及最后N极的指向．【答案】小磁针1逆时针转动，最后N极指左小磁针2顺时针转动，最后N极指右小磁针3顺时针转动，最后N极指右变式训练2．如图2－2－2所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．图2－2－2解析：根据安培定则，可以确定甲中电流方向垂直纸面向里，乙中电流的方向从下向上,丙中电流方向是逆时针，丁中磁感线的方向向下，戊中磁感线方向向左，己中磁感线的方向向右．答案：见解析热点示例创新拓展等效电流的磁场问题[经典案例]如图2－2－3所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()图2－2－3A．N极竖直向上B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右【审题指导】解答本题的关键是先判断电流的方向然后用安培定则判断小磁针处磁场方向进而判定小磁针的平衡位置．【解题样板】由于金属环带负电，旋转时形成的电流方向与转动方向相反，根据安培定则可知在中心轴线上所产生的磁场方向沿轴线向右，故可知小磁针最后平衡(即静止)时N极沿轴线向右．【答案】D【误区警示】(1)误认为负离子运动方向就是电流方向，实际上电流方向与负离子运动方向相反；(2)环形电流内部和外部的磁场方向相反，误将内部和外部颠倒导致判断错误．