高中物理第5章磁场与回旋加速器2探究电流周围的磁场导学案沪科版选修3_1

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1、学案2　探究电流周围的磁场[目标定位]1.了解直线电流、环形电流、通电线圈的磁感线分布，并会运用安培定则判定电流的磁场方向.2.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说.一、电流的磁场[问题设计]1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，电流周围的磁场具有什么特征？仔细观察实验，说明电流的磁场的特点.(1)让一直导线垂直穿过一块水平硬纸板，将小磁针放置在水平硬纸板各处，接通电源.观察小磁针在各处的指向，分析直线电流的磁感线的特点.(2)用相同的方法研究环形电流磁场的磁感线的分布，也可用细铁屑模拟磁感线的分布，分析其磁感线的特点.(3)用细铁屑模拟通电

2、螺线管的磁感线分布，分析其磁感线的特点.答案　见要点提炼.[要点提炼]电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断.1.直线电流的磁场：让右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.这个规律也叫右手螺旋定则.特点：以导线上各点为圆心的同心圆，圆所在平面与导线垂直，越向外越稀疏.(如图1所示)图12.环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与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轴线上磁感线的方向.特点：内部比外部强，磁感线越向外越疏.(如图2所示)图23.通电螺线管的磁场：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指指向电流的

3、方向，那么大拇指所指的方向就是螺旋管中心轴线上磁感线的方向.特点：内部为匀强磁场，且内部比外部强.内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极.(如图3所示)图3二、探究磁现象的本质[问题设计]磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案　它们的磁场都是由电荷的运动产生的.[要点提炼]1.安培分子电流假说法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流.每个物质微粒由于分子电流的存在都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.(如图4所示).图42.当铁棒中分子电流的取向

4、大致相同时，铁棒对外显磁性(如图5甲所示)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙所示).图53.安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的.一、对安培定则的理解与应用例1　如图6所示，a是直线电流的磁场，b是环形电流的磁场，c是通电螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.图6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中电流方向为逆时针方向，c中螺线管内部磁感线方向向左(图略).答案　见解析针对训练　如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是(　　)　答案　D解析　依据安培定

5、则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确.二、磁感应强度矢量的叠加例2　如图7所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是(　　)图7A.直导线中的电流方向垂直纸面向外B.b点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45°C.c点的实际磁感应强度也为零D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同解析　由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1T，由安培定则知A项对，另由平行四边

6、形定则知B项也正确.答案　AB三、对磁现象的本质的认识例3　关于磁现象的电本质，下列说法正确的是(　　)A.除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的B.根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极C.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D.磁就是电，电就是磁；有磁必有电，有电必有磁解析　永久磁铁的磁场也是由运动的电荷产生的.故A错误.没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时分子电流的

7、取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形成磁极.故B正确.由安培分子电流假说知C正确.磁和电是两种不同的物质，故磁是磁，电是电.有变化的电场或运动的电荷就能产生磁场，但静止的电荷不能产生磁场，恒定的电场不能产生磁场，同样恒定的磁场也不能产生电场，故D错误.答案　BC探究电流周围的磁场—1.(安培定则的理解与应用)如图8所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是(　　)图8A.①③B.②③C.①④D.②④答案　C解析　由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，①正确，②错误.③和④为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出③

8、错误，④正确.故正确选项