《高中物理 2.2电流的磁场课件 新人教版选修1-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 2.2电流的磁场课件 新人教版选修1-1（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、二、电流的磁场 情景导入 课程目标 在废钢铁回收部门和炼钢车间经常见到电磁起重机的身影 , 电磁起重机使用十分方便 , 接通电流 , 几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料 , 不装箱不打包也不用捆扎 , 电磁铁就能把钢铁物品牢牢吸住 , 运到指定的地方 , 切断电流 , 钢铁物品就放下来了。想一下 , 电磁起重机这种神通广大的本领背后究竟遵循怎样的物理原理呢 ? 提示 : 电流的磁效应。 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
2、。 一 二 一、电流的磁效应 1 . 发现 1 8 2 0 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 , 说明电流也能产生 磁场 , 这个现象称为电流的 磁 效应。 2 . 意义 电流磁效应的发现 , 证明了 电 和 磁 之间的联系 , 对电与磁研究的深入发展具有划时代意义 , 也预示了电力应用的可能性。 一 二 思考 在做 “ 奥斯特实验 ” 时 , 通电导线应如何放置才能使实验现象最明显 ? 提示 :小磁针本身在地磁场作用下 就是指南北方向的 ,所以把导线沿南北方向放置在处于静止状态的磁针的正上方时 ,会在导线下方产生东西方向的磁场 ,这
3、时磁针的偏转最明显。 一 二 二、电流磁场的方向 电流的磁场方向可以用 安培 定则来判断。 1 . 直线电流磁场方向的判断 : 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 . 环形电流磁场方向的判断 : 右手 握住环形导线 , 让弯曲的四指与 环形电流 的方向一致 , 拇指的指向就是环形导线中心附近的 磁场 方向。 3 . 通电螺线管磁场方向的判断 : 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。 一 二 思考 “ 磁感线都是从磁体的 N 极出
4、发到 S 极终止 ” 这种说法对吗 ? 为什么 ? 提示 :不对 ,这是因为磁感线都是闭合曲线 ,即 :在磁体外部 ,磁感线由 极 ,内部由 S 极指向 N 极。 探究 一 探究 二 探究一 电流的磁场 问题导引 丹麦物理学家奥斯特相信电和磁之间应该存在着联系 , 并多次进行实验验证。当他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 ? “ 电流的周围存在磁场 ” 这一实验结论与通电导线的放置方式
5、有关吗 ? 提示 :说明了电和磁之间确实有联系 ,即电流的周围存在磁场 ;不能说明 ,有可能是电流的磁场和地磁场使小磁针受力情况相同 ,致使小磁针没有明显发生转动 ;无关。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 电流磁效应的发现 1 8 2 0 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 : 导线要沿南北方向放置 ; 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。 探究 一 探究 二 2 . 奥
6、斯特实验的科学价值和历史意义 奥斯特的发现具有重要的科学价值和历史意义 , 它不仅揭示了电与磁的内在联系 , 而且为电与磁的新应用拉开了序幕。法国物理学家安培了解到奥斯特的发现后受到很大启示 , 由此提出了安培定则。奥斯特电生磁的发现还影响法拉第等科学家去探索磁生电。安培、法拉第的研究致使电动机、发电机问世 , 预示了人类电气时代的到来。正如法拉第所说 , 奥斯特的发现“ 打开了黑暗领域的大门 ” 。 探究 一 探究 二 【例题 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
7、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 : D 题后反思 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。 探究 一 探究 二 探究二 电流磁场的方向 问题导引 安培定则判断电流的磁场方向时用左手还是右手 ? 直线电流与通电螺线管 ( 或环
8、形电流 ) 用安培定则来判断磁场方向时 , 两种情况下 “ 大拇指 ” 与“ 四指 ” 的指向意义相同吗 ? 提示 :用右手 ,所以安培定则又叫右手螺旋定则 ;不相同 ,在判断直线电流的磁场方向时大拇指指向电流的方向 ,四指的指向代表磁感线的环绕方向 ,而在判断通电螺线管 ( 或环形电流 ) 的磁场时 ,四指指向电流的方向 ,大拇指指向代表螺线管内部磁场的方向。 探究 一 探究 二 名师精 讲 1 . 三种常见的电流磁场方向的判定 安培定则 ( 1 ) 直线电流的磁场 直线电流的磁场方向可以用安培定则来判断 : 右手握住导线 , 让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致 , 弯曲的四指所指的方向就
9、是磁感线环绕的方向 , 这个规律也叫右手螺旋定则。 ( 2 ) 环形电流的磁场 环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则判断 : 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。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 通电螺线管的磁场 右手握住螺线管 , 让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致 , 拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的 方向或拇指指向螺线管的 N 极。 探究 一 探究 二 2 . 三种常见的电流磁场的画法比较 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆 , 越向外越稀疏 , 磁场越弱 环形电流 内部磁场比
10、环外强 , 磁感线越向外越稀疏 探究 一 探究 二 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强 , 方向由 S 极指向 N 极 , 外部类似条形磁铁 ,由 N 极指向 S 极 温馨提示 磁场是分布在立体空间的 ,要熟练掌握常见磁场磁感线的立体图和纵、横截面图的画法 ,以备解题之需。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 一束离子沿 水平方向飞行 , 平行地飞过小磁针上方 , 如图所示 , 发现图中小磁针的 N 极向纸外偏转 , 这个离子束可能是 ( ) A. 向右飞行的正离子束 B. 向左飞行的正离子束 C. 向右飞行的负离子束 D. 向左飞行的负离子束 解析 :
11、由小磁针的旋转方向判定小磁针 N 极受力方向 ,再由安培定则判定产生磁场的电流方向 ,最后判定离子的电性及运动方向。 由题目知 ,小磁针 N 极向纸外偏转 ,则小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向外 ,由安培定则可判定产生磁场的电流方向水平向左 ,如果离子带正电 ,则离子向左飞行 ,如果离子带负电 ,则离子应向右飞行。 答案 : B C 探究 一 探究 二 题后反思 能够根据安培定则进行电流方向与磁场方向的互判是处理本题的关键。 1 2 3 4 5 1 . 首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是 ( ) A. 安培 B. 法拉第 C. 奥斯特 D. 特斯拉 解析 :奥斯特利用奥斯特实验发现了电
12、流周围存在磁场。 答案 : C 1 2 3 4 5 2 . 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
13、 N 极 ,外部由 N 极到 S 极 ,故 C 项错误。 答案 : D 1 2 3 4 5 3 . 关于通电直导线周围磁场的磁感线分布 , 图中正确的是 ( ) 解析 :根据安培定则可以判断通电直导线形成的磁场其磁感线分布如选项A 所示。 答案 : A 1 2 3 4 5 4 . 如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈 , 当在线圈中心处挂上一 个小磁针 , 且与线圈在同一平面内 , 则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时 , 则 ( ) A. 小磁针 N 极向纸里转动 B. 小磁针 N 极向纸外转动 C. 小磁针在纸面内向左摆动 D. 小磁针在纸面内向右摆动 解析 :由安培定则可知 ,赫姆霍兹线圈内部的磁感线向里 ,该处的磁场方向即为小磁针 N 极的受力方向。 答案 : A 1 2 3 4 5 5 . 如图所示 , 根据螺线管内小磁针静止时的指向 ( 黑的一端为 N 极 ), 标出电源的正、负极及螺线管上方小磁针静止时的 N 、 S 极。 解析 :根据螺线管内的小磁针静止时 N 极指左 ,说明螺线管内部的磁感线的方向向左 ,由此判断外 部小磁针的右端为 N 极 ;右边为电源的正极 ,左边为负极。 答案 : 画图略
