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二、电流的磁场情景导入学习目标预览把通电导线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方时，小磁针发生了转动，如图所示．这一现象说明了什么？某实验小组在模拟奥斯特实验时，将通电导线沿东西方向放置在小磁针的上方，却没有发现小磁针发生转动，这能说明电流的周围没有磁场吗？1.了解奥斯特、安培等科学家对人们认识电磁现象所起的重要作用．2.会用磁感线描述直线电流、环形电流、通电螺线管周围的磁场．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.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、电流的磁效应1．概念：发现，通电导线周围能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应．2．意义：展示了与的联系，说明与之间存在着相互作用．奥斯特电磁电磁[思考]奥斯特实验中，小磁针发生偏转，是因为电流对小磁针产生了作用力吗？提示：不是．电流周围的磁场对小磁针有力的作用．二、电流磁场的方向——安培定则1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的的方向与电流的方向一致，那么，弯曲的所指的方向就是磁感线的环绕方向．2．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的所指的方向跟电流的方向一致，所指的方向就是螺线管磁感线的方向．3．环形导线可以看作只有的螺线管．拇指四指四指拇指内部一匝[思考]通电直导线与通电螺线管应用安培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？提示：不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指的指向代表磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向.要点一电流磁效应1．电流磁效应的发现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示为奥斯特发现电流磁效应的实验装置示意图．(1)实验成功的关键是：①导线要沿南北方向放置；②通电以前导线在小磁针的上方且与小磁针平行放置．(2)实验现象说明了通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有作用力．2．电流的磁效应的物理意义：展示了电和磁的联系，说明了电与磁之间存在相互作用．对电与磁研究的深入发展具有划时代的意义．可以说，奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”．[例1]物理实验都需要有一定的控制条件．奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响．关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是()A．该实验必须在地球赤道上进行B．通电直导线应该竖直放置C．通电直导线应该水平东西方向放置D．通电直导线应该水平南北方向放置[解析]本题考查奥斯特实验的正确操作．小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转现象，故选项D正确．[答案]D1．某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方．当通电后发现小磁针不动．稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动了180°后静止不动．由此可知，通电直导线的电流方向是()A．自东向西B．自南向北C．自西向东D．自北向南解析：原来的小磁针已在地磁场的作用下不动，当把小磁针放在通电导线的下方时，通电导线产生的磁场要比地磁场强，所以小磁针就在通电导线产生的磁场的作用下发生偏转，即稍微用手拨动一下，小磁针就转动180°后静止不动，这说明通电导线产生的磁场的方向与地磁场的方向恰好相反．因为地磁场的方向在地球表面是从地理南极指向地理北极的，所以通电导线下方的磁场方向应为从北向南，进而根据安培定则可知，电流方向应为自东向西，故正确答案为A.答案：A要点二几种特殊电流磁场的磁感线分布1．直线电流的磁场(如图所示)温馨提示(1)纵截面图中的“×”表示磁场方向垂直进入纸面，“·”表示磁场方向垂直离开纸面．(2)直线电流的磁场无磁极，距导线越远，磁场越弱．2．通电螺线管的磁场(如图所示)温馨提示(1)安培定则判定的是螺线管内部磁感线的方向，螺线管外部磁感线方向与内部方向相反．(2)通电长直螺线管可等效为条形磁铁，大拇指所指端可等效为磁铁的N极．3．环形电流的磁场两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，如图所示．[例2]如图所示，a，b是直线电流的磁场；c，d是环形电流的磁场；e，f是螺线管中电流的磁场．试说出各图中的电流方向或磁感线的方向．[思路点拨]根据电流方向及电流周围磁场的分布特点结合安培定则分析．[解析]本题考查安培定则的应用．根据安培定则，可以确定a中电流方向是垂直纸面向里，b中电流方向是自下而上，c中电流方向是逆时针，d中磁感线方向向下，e中磁感线方向向右，f中磁感线方向向右．[答案]见解析要对各种电流产生的磁场的空间分布特点有一个清晰的认识，在转换为截面图的时候，需要较高的空间想象能力，从不同的方向看这个立体图，画出截面图．2．下列各图为电流产生磁场的分布图，其中正确的分布图是()A．①③B．②③C．①④D．②④解析：根据安培定则可以判断①④正确．答案：C[随堂训练]1．下列说法正确的是()A．只要有电流，周围就存在磁场B．最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培C．如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转D．奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与磁没有什么联系解析：电流周围必定存在磁场，故A对；最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错；当通电导线在下方产生的磁场与小磁针平行时，小磁针并不一定偏转，C错；客观事实证明，电与磁有密切的联系，D错．答案：A2．直线电流周围的磁场，其磁感线分布和方向用下图中的哪个图来表示最合适()解析：由安培定则可以判定A、C项错误，直线电流的磁场由里向外逐渐变弱，故B项错，D项正确．答案：D3．关于电流的磁场，正确的说法是()A．直线电流的磁场，只分布在垂直于导线的某一个平面上B．直线电流的磁场的磁感线是一些同心圆，离导线越远磁感线越密C．通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁相似，但管内无磁场D．通电螺线管、环形电流和直线电流的磁场方向均可用安培定则判断解析：不管是磁体的磁场还是电流的磁场，都是在整个立体的空间分布的，所以A项错误；直线电流产生的磁场，离导线越远，磁场越弱，因此磁感线越疏，B项错误；磁感线都是闭合曲线，不管是条形磁铁还是螺线管；内部由S极到N极，外部由N极到S极，故C项错误．答案：D4．如图所示，通电螺线管中放入一小磁针，则通电后小磁针的N极指向及螺线管两端的极性分别为()A．小磁针的N极指向b端，a端为S极B．小磁针的N极指向a端，a端为S极C．小磁针的N极指向b端，a端为N极D．小磁针的N极指向a端，a端为N极解析：小磁针静止时，N极的指向是磁场方向，这就需要先判断通电螺线管内部的磁场方向．通电后，根据安培定则可知，螺线管内部的磁场方向向右，a端为N极，所以小磁针的N极指向右端．答案：D5.(多选)如图所示，一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针放置的方向平行，能使小磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能是()A．向右飞的正离子B．向左飞的负离子C．向右飞的负离子D．向左飞的正离子解析：带电粒子沿图中所示水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针放置的方向平行，能使小磁针N极转向读者，则知电流的磁场方向在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的，依据安培定则可得，电流的方向水平向左．如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行，故正确答案为C、D.答案：CD6.该图是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器，当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管．(1)你能说出这种仪器的原理吗？(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环(铝制的)或一个回形针(铁制的)，哪种物体可以用这种仪器取出来？解析：这种仪器是利用磁体能吸引铁块的原理来工作的，因此只有回形针才能被吸引出来．答案：见解析