高中物理 2.2 电流的磁场学案 新人教版选修1-1

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1、2.2电流的磁场[学习目标定位]　1.了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用.2.会用磁感线描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场.3.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向．一、电流的磁效应1．电流的磁效应：1820年，奥斯特发现：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，证明电与磁之间是有联系的．二、电流磁场的方向1．直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同心圆．直线电

2、流的磁场方向可以用安培定则来判断：右手握住导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．2．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电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向．3．通电螺线管对外相当于一个条形磁铁，它也有N极、S极两个磁极.一、电流的磁效应[问题设计]1．举例说明电现象和磁现象之间存在相似性．答案　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

3、引，同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引．2．小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转，也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？答案　不是．小磁针放在通电导体周围也发生偏转，电流周围也有磁场．[要点提炼]1．电现象和磁现象的相似性电现象和磁现象有不少相似的地方．例如：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．2．奥斯特发现电流的磁效应(1

4、)电流能够产生磁场，这个现象叫做电流的磁效应．(2)电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特于1820年发现的．二、电流磁场的方向[问题设计]1．演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置．将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况．观察到什么现象？通过这个现象可以得出什么结论呢？答案　观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置．通电后导线周围的小磁针发生偏转，说明通电后导线周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一

5、样，周围存在着磁场．2．重做上面的实验，请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化．观察到什么现象？这说明什么？答案　观察到电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向发生改变，说明电流的磁场方向也发生变化．[要点提炼]1．直线电流的磁场(1)磁场方向的判断方法安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，如图1所示．图1(2)磁感线的分布特点直线电流的磁场可有三种不同的画法，如图2所示．图2①图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面，“·”

6、号表示磁场方向垂直离开纸面．②直线电流的磁场无磁极，是非匀强磁场，距导线越远处磁场越弱．2．环形电流的磁场(1)磁场方向的判断方法安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向．(2)磁感线的分布特点两侧分别是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如图3所示．图33．通电螺线管的磁场(1)磁场方向的判断方法：用安培定则来判定．(2)磁感线的分布特点两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，管外是非匀强磁场，画法如图4所示．图4一、电流磁场方向的判断例1　如

7、图5所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是螺线管电流的磁场．试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．图5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中电流方向从下向上，c中电流方向是逆时针方向，d中磁感线方向向下，e中磁感线方向向左，f中磁感线方向向右．答案　见解析针对训练　如图6所示，水平直导线ab通有向右的电流I，置于导线正下方的小磁针S极将(　　)图6A．向纸外偏转B．向纸内偏转C．在纸面内顺时针转过90°D．不动答案　A解析　据安培定则可以确定，通电直导线在其下方产生垂

8、直纸面向里的磁场，在磁力的作用下，小磁针N极向纸里偏转，S极向纸外偏转，A项正确．二、安培定则的综合应用例2　放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，对于N极的指向，两位同学的回答相反．甲说，小磁针的位置如图7甲所示，因为管内的磁感线向右，所以小磁针的N极指向右方；乙说，小磁针的位置如图乙所示，他的理由是通电螺线管的N极在右侧，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极指向右方，你的看法是怎