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第2节电生磁【新课导思】条形磁体能使小磁针发生偏转。闭合开关给导线通电,通电的导线能使小磁针偏转吗?【目标导学】1.通过实验了解电流周围存在磁场。2.探究通电螺线管外部的磁场方向,了解通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。3.会判断通电螺线管中的电流方向和两端的极性。【自主预习】1.电流的磁效应:(1)发现:丹麦物理学家_______第一个发现电和磁之间是有联系的。(2)奥斯特实验说明:通电导线周围存在_____;电流的磁场方向跟___________有关。(3)电流的磁效应:通电导线周围存在与_________有关的磁场的现象。奥斯特磁场电流的方向电流方向2.通电螺线管的磁场:(1)螺线管:把_____绕在圆筒上。(2)磁场分布:外部磁场与_________的磁场相似。(3)极性:跟螺线管中的_________有关。导线条形磁体电流方向3.安培定则:(1)用途:判定通电螺线管的极性跟_________的关系。(2)内容:用_____握住螺线管,让四指指向螺线管中_____的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的____。电流方向右手电流N极知识点一电流的磁效应【做一做】思考下面的问题:如图所示,将一根导线平行拉在静止的小磁针的上方,给导线通电、断电,观察小磁针的偏转情况;改变电流的方向观察小磁针的偏转情况。1.分析图甲和图乙中的现象,可以得出的结论是____________________________________。提示:图甲中小磁针发生偏转,说明小磁针受到磁场的作用,这说明了通电导线和磁体一样,周围也存在着磁场;图乙中小磁针不发生偏转,说明小磁针没有受到磁场的作用,故没有电流就没有磁场。由甲、乙两图中的现象,可得出结论:通电导线周围存在磁场。参考答案:通电导线周围存在磁场2.分析图甲和图丙中的现象,可以得出的结论是_。提示:图丙导线中的电流方向与图甲导线中的电流方向相反,小磁针偏转的方向也相反,这说明电流方向改变,电流产生的磁场方向也改变,故得出结论:电流的磁场方向跟电流的方向有关。参考答案:电流的磁场方向跟电流的方向有关3.什么是电流的磁效应?这是哪位物理学家首先发现的?参考答案:通电导线周围存在与电流方向有关的磁场,这种现象叫作电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特4.交流与讨论实验时要让导线和小磁针均处于什么方向?为什么?参考答案:南北方向通电前小磁针只受地磁场的作用,静止在南北方向,这样便于比较通电前后小磁针的偏转情况【示范题1】(2017·嘉兴中考)如图是奥斯特实验的示意图,有关分析正确的是()A.通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定B.发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用C.移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场D.通电导线周围的磁场方向与电流方向无关【精讲精析】通电导线周围磁场方向由电流的方向决定,故A、D错误;当将通电导线放在小磁针上方时,小磁针会发生偏转,说明了小磁针受到了力的作用,改变了运动状态,故B正确;该磁场与小磁针的有无无关,故移走小磁针后,该结论仍成立,故C错误。故选B。答案:B【微点拨】(1)实验中,导线应放在小磁针上方且与导线平行,若两者垂直,通电时小磁针不会偏转。(2)采用“触接”的方法用电源瞬间短路的形式可以在导线中获得较大的电流,使通电导线周围的磁场更强些,小磁针偏转更明显,但要注意闭合电路的时间一定要短,否则会烧坏电源。(3)导线要用铜、铝线,不能用铁线,以避免磁体的吸铁性影响。知识点二通电螺线管的磁场在螺线管周围放上小磁针,并在硬纸板上均匀地撒满铁屑,通电后观察小磁针的指向,轻敲纸板,观察铁屑的排列情况,如图甲所示。改变电流方向,小磁针的指向和铁屑的分布如图乙所示。1.根据铁屑的排列情况,发现通电螺线管外部的磁场与____磁体的磁场相似。参考答案:条形2.根据甲、乙两图,分析如何判断通电螺线管周围各点的磁场方向?参考答案:小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。3.若改变螺线管中电流的方向,发现小磁针的指向与原来____(选填“相同”或“相反”),说明此时通电螺线管的极性与原来____(选填“相同”或“相反”),由此可得出的结论是_______________________________。参考答案:相反相反通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关4.交流与讨论为什么将导线绕成螺线管,产生的磁场会强得多?参考答案:将导线绕成螺线管,各圈导线产生的磁场叠加在一起,磁场就会强得多【示范题2】(2017·无锡中考)如图所示实验,用_____判断通电螺线管周围各点的磁场方向,为了探究通电螺线管的极性与电流方向是否有关,应该采取的操作是_______________。【精讲精析】本题考查电流的磁场。本实验中,用小磁针的N极指向来判断通电螺线管周围各点的磁场方向;为了探究通电螺线管磁极的极性与电流方向是否有关,应断开开关,将电源的正负极对调。答案:小磁针的N极指向断开开关,将电源的正负极对调【易错易混警示】内外磁场有区别,解答问题防出错判断放入通电螺线管磁场中的小磁针的偏转方向时,要注意小磁针放置的位置是在通电螺线管的内部,还是放在通电螺线管的周围。若小磁针在通电螺线管的周围,可根据磁极间的相互作用规律来分析判断;若小磁针在通电螺线管的内部,要根据小磁针静止时N极的指向与所处位置的磁感线的方向是否一致来判断。【知识拓展】通电螺线管和条形磁体的相同点和不同点1.相同点:(1)它们都有吸引铁、钴、镍等物质的性质。(2)条形磁体磁极位置和通电螺线管相同。(3)把条形磁体和通电螺线管悬挂起来都指向南北方向。(4)条形磁体和通电螺线管都有两极且都有同名磁极相排斥、异名磁极相吸引的特点。2.不同点:(1)条形磁体属于永久磁体,而通电螺线管通电时有磁性,不通电时就失去磁性。(2)条形磁体南北极是固定的,而通电螺线管的南北极与电流方向有关。(3)条形磁体的磁性强弱是固定的,而通电螺线管的磁性强弱和所通的电流大小有关。知识点三安培定则及其应用1.安培定则:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的N极。2.安培定则的应用:(1)已知电流方向判断螺线管的磁极:(2)已知磁感线方向或通电螺线管的N、S极,判定螺线管中电流的方向:(3)根据通电螺线管的N、S极以及电源的正负极,判断螺线管的绕线方式:【示范题3】(2017·聊城中考)如图所示,小磁针静止在螺线管附近,闭合开关S后,下列判断正确的是()A.通电螺线管的左端为N极B.小磁针一直保持静止C.小磁针的S极向右转动D.通电螺线管外A点的磁场方向向左【精讲精析】本题考查通电螺线管的磁场、安培定则。根据图中电源的正负极位置,可得出在通电螺线管的外侧电流的方向是向下的,由安培定则可知:螺线管的右端为N极,小磁针的S极会被吸引,向左转动,A、B、C错误。在通电螺线管的外部,磁感线的方向是由N极指向S极,在A点,磁场的方向向左,D正确。答案:D【示范题4】(2017·德阳中考)请在图中标出通电螺线管和小磁针的S极。【精讲精析】电流从螺线管的右端流入,左端流出,结合线圈的绕向,利用安培定则可以确定螺线管的右端为N极,左端为S极。小磁针静止时,由于受到通电螺线管的作用,小磁针的N极一定靠近螺线管的S极,即小磁针的左端为N极,右端为S极。答案:如图所示【微点拨】决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向,与通电螺线管上的导线的绕法和电源正、负极的接法无关。【教材图片·考点阐释】命题点电流的磁效应如图所示的实验说明____,最早发现这一现象的是丹麦物理学家____。如果移走小磁针,该结论____(选填“成立”或“不成立”)。答案:通电导体周围存在磁场奥斯特成立命题点安培定则如果电路沿着右臂弯曲的方向,那么左手指的那一端就是螺线管的____极。答案:N