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第二节电生磁一、电流的磁效应1.发现：丹麦物理学家_______在1820年发现_______之间是有联系的。2.奥斯特实验表明：(1)通电导线周围有_____。(2)磁场的方向跟___________有关。3.电流的磁效应：通电导线的周围有_____,磁场的方向跟____________有关。奥斯特电和磁磁场电流的方向磁场电流的方向二、通电螺线管的磁场1.螺线管：把_____绕在圆筒上就做成了螺线管。2.磁场分布：外部的磁场与_________的磁场一样。3.极性：通电螺线管两端的极性与_________有关。三、安培定则1.作用：判定通电螺线管的极性跟_________的关系。2.判断方法：用_____握螺线管,让四指指向螺线管中_____的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的____。导线条形磁体电流方向电流方向右手电流N极【名师点拨】利用安培定则时,不要将电流方向和线圈的绕向相混淆,而且一定要用右手。探究1电流的磁效应回顾磁体周围是否存在磁场的判断方法及磁场方向的判断方法,结合“演示实验”注意观察小磁针方向的偏转情况。1.如图,将导线水平架设在小磁针的上面。在直导线触接电池通电以前小磁针的指向是怎样的?直导线触接电池通电时,小磁针的指向会有什么变化,此现象说明了什么?提示：因为小磁针是一个磁体,而磁体具有指示南北的性质,故在直导线触接电池通电前,小磁针会指示南北方向。直导线触接电池通电后,小磁针不再指示南北方向,而是发生了偏转,说明了通电导线周围有磁场。参考答案：指示南北发生偏转通电导线周围有磁场2.在完成上面实验时,导线AB应该在什么方向上?直导线触接电池通电的时间有什么要求?提示：在完成该实验时,为了防止由于地磁场的影响,需要将导线AB南北方向放置,即与小磁针处于平行状态,这样小磁针的转动幅度最明显。由于在进行实验时,电路是短路的,目的是减小电阻,增大电流,从而使通电导线周围磁场最强,但是通电时间长了,会影响电池的使用寿命,故不能长时间通电。参考答案：南北不能长时间通电3.在实验中,如果改变导线中电流方向,小磁针的指向会______。可以得出的结论是_____________。提示：在实验中,如果改变了导线中电流的方向,小磁针的指向反向偏转,说明通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关,当电流方向相反后,磁场的方向也改变。参考答案：反向偏转通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关,当电流方向改变时,磁场的方向也改变【归纳提升】(1)通电螺线管磁性的有无取决于螺线管中电流的通断,而磁极的极性取决于电流的方向及螺线管的缠绕方式,磁性的强弱取决于电流的大小;(2)通电螺线管的磁感线方向：在其外部从N极指向S极;在其内部从S极指向N极。【拓展延伸】奥斯特发现电流磁效应自从库仑提出电和磁有本质上的区别以来,很少有人再会去考虑它们之间的联系。而安培和毕奥等物理学家认为电和磁不会有任何联系。可是奥斯特一直相信电、磁、光、热等现象相互存在内在的联系,尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化,更坚定了他的观点。当时,有些人做过实验,寻求电和磁的联系,结果都失败了。奥斯特分析这些实验后认为：在电流方向上去找效应,看来是不可能的,那么磁效应的作用会不会是横向的?在1820年4月,有一次晚上讲座,奥斯特演示了电流磁效应的实验。当伽伐尼电池与铂丝相连时,靠近铂丝的小磁针摆动了。这一不显眼的现象没有引起听众的注意,而奥斯特非常兴奋,他接连三个月深入地研究,在1820年7月21日,他宣布了实验情况。奥斯特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针的上面还是下面,磁针始终保持静止。他认为电流冲击是沿着以导线为轴线的螺旋线方向传播,螺纹方向与轴线保持垂直。这就是形象的横向效应的描述。奥斯特对磁效应的解释,虽然不完全正确,但并不影响这一实验的重大意义,它证明了电和磁能相互转化,这为电磁学的发展打下了基础。【针对训练】(2011·淮安中考)如图所示,将一根直导线放在静止小磁针的正上方,并与小磁针平行。接通电路后,观察到小磁针偏转。(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在______。(2)改变直导线中的电流方向,小磁针偏转方向也发生改变,表明___________________________________________。(3)实验中小磁针的作用是______________________。(4)实验中用到的一种重要科学研究方法是________。A.类比法B.转换法C.控制变量法D.等效替代法【教你解题】回顾磁场的性质,提取题目信息信息1：电路中有电流,小磁针偏转。信息2：电流方向改变,小磁针偏转方向改变。【精讲精析】本实验考查的是电流的磁效应,小磁针偏转说明小磁针受到了力的作用,通电导体周围存在磁场,电流方向改变时,小磁针偏转方向也改变,说明电流周围磁场方向与电流方向有关。磁场看不见,摸不着,利用小磁针的偏转判断通电导体周围是否存在磁场,采用的是转换法。答案：(1)磁场(2)电流周围的磁场方向与电流方向有关(3)判断电流周围是否存在磁场(4)B探究2探究通电螺线管的磁场为了探究通电螺线管外部的磁场情况,将小磁针放在螺线管的两端,通电后观察小磁针的N极指向,思考以下问题：1.闭合开关,观察小磁针的偏转情况,你能得出什么结论?提示：把小磁针摆在通电螺线管的周围,会看到小磁针的指向发生了偏转,这说明小磁针受到了磁场力的作用。参考答案：通电螺线管周围存在着磁场。2.图甲是某同学做该实验时拍摄的一幅图片,请与乙图对照,你能得出什么结论?提示：通电螺线管外部的磁场跟条形磁铁的磁场相似,螺线管的两端相当于条形磁铁的两极。参考答案：通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场相似。3.把电源的正负极对调,再做一次实验,会有什么发现?提示：通电螺线管两极的性质跟电流方向有关。当通电螺线管中的电流方向发生变化时,螺线管的极性也随之改变。参考答案：改变电流的方向再做实验,可以发现小磁针的N极指向与第一次实验刚好相反,这说明通电螺线管产生的磁场方向与电流的方向有关。【归纳提升】通电螺线管的磁性与条形磁体的磁性相比有很多优点：(1)通电时有磁性,断电时失去磁性。(2)N、S极与电流的方向有关。(3)磁性强弱与线圈匝数和电流大小有关。【拓展延伸】电磁铁电磁铁是内部带有铁芯的螺线管。电磁铁的铁芯是软铁,当给电磁铁通电时,内部的铁芯被磁化后产生的磁场与通电螺线管本身的磁场方向一致,使通电螺线管的磁场大大增强;断电时,其磁性会很快消失。电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数、铁芯的粗细有关。电磁铁制作简单,操作方便。电磁铁在实际生活中有广泛的应用,如电铃、电话听筒、电磁继电器、录音磁头、电磁起重机及很多控制电路中都用到了电磁铁。【针对训练】如图所示,把螺线管沿东西方向水平悬挂起来,然后给导线通电,请你想一想会发生的现象是()A.通电螺线管仍保持静止不动B.通电螺线管能在任意位置静止C.通电螺线管转动,直至A端指向南,B端指向北D.通电螺线管转动,直至B端指向南,A端指向北【教你解题】分析题目的关键点关键点1：利用安培定则判断N、S极。关键点2：地磁场方向的特点。【精讲精析】选D。由安培定则知,螺线管左侧为N极,右侧为S极,由于螺线管处在地磁场中,则N极会受到地磁南极的吸引而转向北,即A端指向北,B端指向南。安培定则的理解和运用1.关键词理解：安培定则中的“电流方向”指的是螺线管中电流的环绕方向,要让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中电流环绕方向一致。2.运用“三步曲”：(1)标出螺线管上电流的环绕方向;(2)由环绕方向确定右手的握法;(3)由握法确定大拇指的指向,大拇指所指的一端就是螺线管的N极。【规律方法】安培定则的“三个应用”(由二知三)(1)已知螺线管中的电流方向(或电源正负极)及缠绕方式判断通电螺线管的南北极;(2)已知螺线管中的南北极及缠绕方式判断电流方向(或电源正负极);(3)已知螺线管中的电流方向(或电源正负极)及南北极判断通电螺线管的缠绕方式。【典例】(2012·莱芜中考)请在图中标出通电螺线管外磁感线的方向和小磁针的N、S极。【思路点拨】本题可按下列思路分析：【精讲精析】本题考查安培定则的应用。根据安培定则可判断通电螺线管右侧是N极,所以螺线管外磁感线的方向从右(N)向左(S),根据磁极间的相互作用规律可判断小磁针左侧为S极,右侧为N极。答案：如图所示1.(2011·聊城中考)在研究电和磁的漫长历史中,许多科学家做出了卓越贡献,首先发现电流周围存在磁场的科学家是()A.奥斯特B.瓦特C.法拉第D.焦耳【解析】选A。本题考查了科学家的卓越贡献。奥斯特发现了电流周围存在磁场,瓦特发明了蒸汽机,法拉第发现了电磁感应现象,焦耳的焦耳定律。故A正确。2.小明将导线AB水平架设在小磁针的上面,当通有如图所示电流时,小磁针的N极向里偏转,若电流方向改变时,小磁针的N极将()A.向里偏转B.静止不动C.向外偏转D.不能确定【解析】选C。电流产生的磁场与电流方向有关,当电流方向改变时,其产生的磁场方向也随之改变,对小磁针N极产生的作用力的方向也随之改变,故选C。3.下列对电流和磁极方向间关系的判断,正确的是()【解析】选D。用右手握住螺线管,让四指弯曲和螺线管中的电流的方向一致,大拇指所指的方向是通电螺线管的N极。4.(2012·南充中考)1820年,丹麦科学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时,它旁边的磁针发生了偏转,他进而继续研究,终于证实了电流周围存在________,在世界上第一个发现了电和磁之间的联系。如果把导线绕在圆筒上做成螺线管,磁场就会强得多,通电螺线管的极性与螺线管中的________方向有关。【解析】(1)丹麦的物理学家奥斯特做的著名的奥斯特实验证实了电流周围存在磁场。(2)通电螺线管周围也存在磁场,并且其周围的磁场与条形磁体的磁场相似。通电螺线管的极性与通电螺线管中电流的方向有关。答案：磁场电流5.(2011·广安中考)如图所示,通电螺线管的右端是________极(选填“S”或“N”);电源的右端是______极(选填“正”或“负”)。【解析】磁场外部磁感线的方向是从N极出发到达S极,所以螺线管的右端是S极。根据安培定则可以判断螺线管的正面的导线中电流的方向是向上的,由此可以看出电源的右端是正极。答案：S正6.根据图中已给出的电流方向,在图中标出通电螺线管的N、S极和磁感线的方向。【解析】根据安培定则可以判定通电螺线管的左端为N极,右端为S极;根据磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出发,回到磁体的S极,可以标出磁感线的方向。答案：