高中物理 2.2 電流的磁場學(xué)案 新人教版選修1-12

1、 2.2 電流的磁場學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解奧斯特、安培等科學(xué)家的實驗研究對人們認(rèn)識電磁現(xiàn)象所起的重要作用.2.會用磁感線描繪直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場.3.會用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場方向一、電流的磁效應(yīng)1電流的磁效應(yīng)：1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)：把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方，給導(dǎo)線通電時，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明電流能產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)2電流具有磁效應(yīng)，證明電與磁之間是有聯(lián)系的二、電流磁場的方向1直線電流磁場的磁感線是圍繞導(dǎo)線的一些同心圓直線電流的磁場方向可以用安培定則來判斷：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致，那么，彎曲的四指

2、所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向2通電螺線管的磁場方向的判斷：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向3通電螺線管對外相當(dāng)于一個條形磁鐵，它也有N極、S極兩個磁極.一、電流的磁效應(yīng)問題設(shè)計1舉例說明電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在相似性答案自然界中的磁體總有兩個磁極：南極和北極，自然界中同樣存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷；同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引，同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引2小磁針只有放在磁體周圍才會受到磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，也就是說，只有磁體周圍存在著磁場嗎？答案不是小磁針放在通電導(dǎo)體周圍也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流周圍也有磁場要點提煉1電現(xiàn)象和

3、磁現(xiàn)象的相似性電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有不少相似的地方例如：磁體能使附近鐵棒產(chǎn)生磁性，帶電體能使它附近的導(dǎo)體感應(yīng)出電荷來；自然界中的磁體總有兩個磁極：南極和北極，自然界中同樣存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷；同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引，同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引2奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)(1)電流能夠產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)(2)電流的磁效應(yīng)是丹麥物理學(xué)家奧斯特于1820年發(fā)現(xiàn)的二、電流磁場的方向問題設(shè)計1演示實驗：將一根與電源、開關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方和下方，請觀察直導(dǎo)線通、斷電時小磁針的偏轉(zhuǎn)情況觀察到什么現(xiàn)象？通過這個現(xiàn)象可以

4、得出什么結(jié)論呢？答案觀察到通電時小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，斷電時小磁針又回到原來的位置通電后導(dǎo)線周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電后導(dǎo)線周圍的空間對小磁針產(chǎn)生磁力的作用，由此我們可以得出：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周圍存在著磁場2重做上面的實驗，請觀察當(dāng)電流的方向改變時，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化觀察到什么現(xiàn)象？這說明什么？答案觀察到電流的方向改變時，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，說明電流的磁場方向也發(fā)生變化要點提煉1直線電流的磁場(1)磁場方向的判斷方法安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致，那么，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向，如圖1所示圖1(2)磁感線的分布特點直線電流的

5、磁場可有三種不同的畫法，如圖2所示圖2圖中的“×”號表示磁場方向垂直進入紙面，“·”號表示磁場方向垂直離開紙面直線電流的磁場無磁極，是非勻強磁場，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱2環(huán)形電流的磁場(1)磁場方向的判斷方法安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向(2)磁感線的分布特點兩側(cè)分別是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱，畫法如圖3所示圖33通電螺線管的磁場(1)磁場方向的判斷方法：用安培定則來判定(2)磁感線的分布特點兩端分別是N極和S極，管內(nèi)是勻強磁場，管外是非勻強磁場，畫法如圖4所示圖4一、電流磁場方向的判斷例1如

6、圖5所示，a、b是直線電流的磁場，c、d是環(huán)形電流的磁場，e、f是螺線管電流的磁場試在各圖中補畫出電流方向或磁感線方向圖5解析根據(jù)安培定則，可以確定a中電流方向垂直紙面向里，b中電流方向從下向上，c中電流方向是逆時針方向，d中磁感線方向向下，e中磁感線方向向左，f中磁感線方向向右答案見解析針對訓(xùn)練如圖6所示，水平直導(dǎo)線ab通有向右的電流I，置于導(dǎo)線正下方的小磁針S極將()圖6A向紙外偏轉(zhuǎn)B向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)C在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過90°D不動答案A解析據(jù)安培定則可以確定，通電直導(dǎo)線在其下方產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，在磁力的作用下，小磁針N極向紙里偏轉(zhuǎn)，S極向紙外偏轉(zhuǎn)，A項正確二、安培定則的綜合應(yīng)用

7、例2放在通電螺線管里面的小磁針保持靜止時，對于N極的指向，兩位同學(xué)的回答相反甲說，小磁針的位置如圖7甲所示，因為管內(nèi)的磁感線向右，所以小磁針的N極指向右方；乙說，小磁針的位置如圖乙所示，他的理由是通電螺線管的N極在右側(cè)，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針的S極指向右方，你的看法是怎樣的？他們誰的答案錯了？錯在哪里？圖7解析小磁針N極指向右“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”只適用于兩個磁體互為外部時磁極間的相互作用小磁針在磁場中靜止時，N極所指的方向，就是磁感線的方向，所以乙的答案錯了在磁場中保持靜止的小磁針，它的N極一定指向磁感線的方向，甲的答案正確答案見解析針對訓(xùn)練如圖8所示，當(dāng)開關(guān)K閉合

8、時電磁鐵和物體ab相互吸引，則正確的說法是()圖8Aab一定是磁鐵，且a端一定是N極Bab一定是磁鐵，且a端一定是S極Cab可能是磁鐵，且a端是S極Dab可能是一塊鐵，而不是磁鐵答案CD解析K閉合時，螺線管就產(chǎn)生了磁場，根據(jù)安培定則可知，其右邊是N極，若ab是磁鐵，則左邊是S極；ab也可能是一塊鐵故C、D正確1(物理學(xué)史)首先發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是()A安培 B奧斯特C庫侖 D麥克斯韋答案B2(電流磁場方向的判斷)一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針上方，如圖9所示若帶電粒子飛過小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則帶電粒子可能是()圖9A向右飛行的正離子束B向左飛行的正離子束C向右飛行的負(fù)離子束D向左飛行的負(fù)離子束答案AD解析離子束下方磁感線垂直紙面向里，由右手螺旋定則可知，位于小磁針上方的電流方向向右3(安培定則的綜合應(yīng)用)兩根非?？拷蚁嗷ゴ怪钡拈L直導(dǎo)線，當(dāng)通以如圖10所示方向的電流時，電流所產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線所在平面內(nèi)的哪個區(qū)域內(nèi)方向是一致且向里的()圖10A區(qū)域 B區(qū)域C區(qū)域 D區(qū)域答案A解析由安培定則可知，I1電流在其上方產(chǎn)生的磁場方向垂