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1、 第二十章第二十章 电与磁电与磁 第二节第二节 电生磁电生磁库仑提出电和磁有本质上的区别库仑提出电和磁有本质上的区别安培安培和毕奥等物理学家认为电和和毕奥等物理学家认为电和磁不会有任何联系。磁不会有任何联系。当时，有些人做过实验，寻求电当时，有些人做过实验，寻求电和磁的联系，结果都失败了。和磁的联系，结果都失败了。一、电流的磁效应一、电流的磁效应 奥斯特是世界上第一个发现电与磁之间有联系的人！奥斯特奥斯特一直相信电、一直相信电、磁、光、热等现象相磁、光、热等现象相互存在内在的联系。互存在内在的联系。一、电流的磁效应一、电流的磁效应 17771777年年8 8月月1414日生于丹麦朗格兰德岛一个
2、日生于丹麦朗格兰德岛一个药剂师家庭药剂师家庭1212岁开始帮助父亲在药房里岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学由于刻苦攻读，干活，同时坚持学习化学由于刻苦攻读，1717岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生他一边当家庭教师，一边在学校免费生他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等学习药物学、天文、数学、物理、化学等18061806年任哥本哈根大学物理学教授，年任哥本哈根大学物理学教授，18201820年年4 4月发现了电流的磁效应月发现了电流的磁效应.1821.1821年被年被选为英国皇家学会会员，选为英国皇家学会会员，182
3、31823年被选为法年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长会长 如果把电源如果把电源“+”+”极与导线连接，可极与导线连接，可观察到的现象是观察到的现象是 ，断开电路则可观，断开电路则可观察到察到 。NS一一.电流的磁效应电流的磁效应 如果把电源如果把电源“+”+”极与导线连接，可观极与导线连接，可观察到的现象是察到的现象是 ，断开电路，断开电路则可观察到则可观察到 ，改变电流，改变电流方向则可观察到方向则可观察到 。甲 通电乙 断电丙 改变电流方向奥斯特实验奥斯特实验小磁针偏转小磁针偏转小磁针不偏转小磁针不偏转 小磁针又偏转小磁针又偏转导线通电
4、，周围小磁针发生偏转；导线通电，周围小磁针发生偏转；通电电流方向改变，小磁针偏转通电电流方向改变，小磁针偏转 方向相反。方向相反。现象：1.电流周围有磁场。电流周围有磁场。说明：2.电流的磁场方向跟电流方向有关。电流的磁场方向跟电流方向有关。实验结论：实验结论：奥斯特实验证明了：奥斯特实验证明了： 通电导线的周围存在着通电导线的周围存在着 ，它，它的方向与的方向与 方向有关。这种现象方向有关。这种现象叫做叫做电流的磁效应电流的磁效应。磁场磁场电流电流电磁炉既然电能生磁，为什么手电筒既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？在通电时连一根大头针都吸不动？ 磁性太弱磁性太弱磁场太弱。
5、磁场太弱。怎样才能使电流的磁场变强呢？怎样才能使电流的磁场变强呢？ 如果把导线绕在圆筒上，就做成了如果把导线绕在圆筒上，就做成了螺线管螺线管（线圈），各条导线产生的磁场叠加在一起，（线圈），各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。磁场就会强得多。想一想想一想1 1将导线绕在圆筒上，做成将导线绕在圆筒上，做成螺线管螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场产生叠加，磁场增强。产生叠加，磁场增强。二、通电螺线管的磁场二、通电螺线管的磁场二二.通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场设计实验设计实验: :1.1.将小磁针放在螺线管的将小磁针放在螺线管的不同位置不同位置( (
6、从两端开始从两端开始) )记下小磁针记下小磁针静止时北极的指向静止时北极的指向, ,也就是该点的也就是该点的磁场的方向。磁场的方向。 2.2.改变电流的方向重做以上实验，改变电流的方向重做以上实验， 看一下看一下当电流方向改变当电流方向改变时，通电螺线时，通电螺线管中的管中的磁场方向是否改变磁场方向是否改变。通过实验，判断螺线管的通过实验，判断螺线管的N N、S S极，极，并标在图中。并标在图中。NSNSNSNS 1 1、通电螺线管周围、通电螺线管周围存在着磁场存在着磁场2、当当电电流流方方向向改改变变时时，小小磁磁针针指指向向相相反反，说说明明通通电电螺螺线线管管两两端端的的极极性性（N、S
7、极）与电流方向极）与电流方向有关。有关。结结 论论探究通电螺线管外部的磁场分布探究通电螺线管外部的磁场分布演示：在螺线管的两端各放一个小磁演示：在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后针，在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察指针指向，轻敲纸板，观察铁屑的排观察指针指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。列情况。实验实验改变电流方向，两侧小磁针的指向反转。改变电流方向，两侧小磁针的指向反转。实验：把小磁针放到螺线管周围不实验：把小磁针放到螺线管周围不同位置，在图上记录磁针同位置，在图上记录磁针N N极的方向。极的方向。 结合以上两个实验，对比右图可知：通电结合以上两个实验，对比
8、右图可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行，蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行，说：说：N N 极就在我的左边。极就在我的左边。猴子用右手把一个大螺线管夹在猴子用右手把一个大螺线管夹在腋下，说：如果电流沿着我右臂腋下，说：如果电流沿着我右臂所指的方向流动，所指的方向流动，N N 极就在我的极就在我的前方。前方。1 1、通电螺线管周围、通电螺线管周围存在着磁场；存在着磁场；2 2、通电螺线管的外部磁场分布与、通电螺线管的外部磁场分布与 条形磁体条形磁体的磁场相似；的磁场相似； 3 3、通电螺线管两端的极性、通电螺线管两端的极性
9、取决于线圈中的取决于线圈中的电流方向电流方向通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场结结 论：论： 4 4、通电螺线管的磁性强弱、通电螺线管的磁性强弱 取决于线圈中的取决于线圈中的电流大小电流大小; ;比较通电螺线管与条形磁铁的异同：比较通电螺线管与条形磁铁的异同：相同点相同点：1 1、都能吸引铁、钴、镍等磁性材料、都能吸引铁、钴、镍等磁性材料. .2 2、悬挂起来都指南北、悬挂起来都指南北. .3 3、磁极位于两端，外部磁感线形状相、磁极位于两端，外部磁感线形状相 同，磁极间相互作用规律也相同同，磁极间相互作用规律也相同. .不同点不同点：1 1、条形磁铁是永磁体，通电螺线管在、条形磁铁是永磁体，通
10、电螺线管在 通电通电时才有磁性时才有磁性. .2 2、条形磁铁、条形磁铁N N、S S极不变，通电螺线管极不变，通电螺线管 的的N N、S S极与极与电流方向电流方向有关有关. .3 3、条形磁铁的磁性强弱是固定的，通、条形磁铁的磁性强弱是固定的，通 电螺线管的磁性强弱由电螺线管的磁性强弱由电流大小电流大小决定决定. .归纳归纳与与提升提升用右手握住螺线管，让用右手握住螺线管，让四指四指指向指向螺线管中螺线管中电流的方向电流的方向，则，则拇指拇指所指的所指的那端就是螺线管的那端就是螺线管的N N极极。三、安培定则三、安培定则NS通过实验，判断螺线管的通过实验，判断螺线管的N N、S S极，极，
11、并标在图中。并标在图中。NSNSNSNS用安培定则判断螺线管N、S极NS 螺线管的磁感线是闭合曲线，在螺螺线管的磁感线是闭合曲线，在螺线管外部磁感线从线管外部磁感线从N N极出发回到极出发回到S S极，极，在螺线管内部又从在螺线管内部又从S S极到极到N N极。极。1. 判断下面螺线管中的判断下面螺线管中的N极和极和S极：极：NS练一练练一练2. 判断下面螺线管中的N极和S极：NS练一练练一练3. 3. 判断螺线管中的电流方向判断螺线管中的电流方向：S练一练练一练4. 4. 判断螺线管中的电流方向判断螺线管中的电流方向：N练一练练一练5根据小磁针静止时指针的指向，根据小磁针静止时指针的指向，判
12、断出电源的正负极。判断出电源的正负极。 电源电源电源电源SNNS+练一练练一练 3 3. .小磁针逆时针转动小磁针逆时针转动9090。即小磁针将。即小磁针将 转动到转动到N N极水平向右，最后稳定静止。极水平向右，最后稳定静止。4.4.把通电螺线管水平挂起来后，就像指把通电螺线管水平挂起来后，就像指 南针一样，一定指向南北。南针一样，一定指向南北。5.5.这是一个开放性的问题，自然界中很这是一个开放性的问题，自然界中很 多现象与物理知识是相通的。可以自多现象与物理知识是相通的。可以自 己去调查，初步领略自然现象中的美己去调查，初步领略自然现象中的美 妙与和谐，不一定要得出结论。妙与和谐，不一定
13、要得出结论。动手动脑学物理动手动脑学物理1.（略）2.（略）1.1.奥斯特的实验表明奥斯特的实验表明：_通电导体周围存在着磁场通电导体周围存在着磁场, ,磁场的方向与电流的方向有关。磁场的方向与电流的方向有关。2.2.通电螺线管周围存在通电螺线管周围存在_，通电螺线管周围的磁感线的分布与通电螺线管周围的磁感线的分布与_的相似的相似. .3.3. 通电螺线管的极性跟通电螺线管的极性跟_有关有关, , 它们之间的关系可用它们之间的关系可用_来定。来定。条形磁铁条形磁铁磁场磁场电流方向电流方向右手螺旋定则右手螺旋定则4.4.安培定则：安培定则： 用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。小小 结结
