初中科学浙教版（2024）八年级下册（2024）第3章 电磁及其应用第2节 电流的磁场教学课件ppt

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02 通电螺线管的磁场
科学观念：认识电流的磁效应，理解直线电流和通电螺线管的磁场特点。
科学思维：通过实验探究电流的磁场，提升分析推理和归纳总结的能力。
态度责任：感受电与磁的联系，培养探究电磁现象的科学兴趣和意识。
在历史上相当长的一段时间里，人们认为电现象和磁现象是互不相关的。到了19世纪初，一些哲学家和科学家意识到，各种自然现象之间应该存在着相互联系。
磁体能在它的周围空间产生磁场，那么，能否用另外的方式产生磁场呢？
丹麦物理学家奥斯特长时间用实验寻找电与磁的联系。在多次失败之后，1820年，奥斯特在课堂上做实验时终于发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实电流的周围存在着磁场，在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。
1.在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线。当直导线通电时，能观察到什么现象？改变电流的方向，观察小磁针的偏转方向是否改变。
①当直导线通电时，小磁针发生偏转，说明直线电流周围存在磁场；
②改变电流的方向，小磁针的偏转方向改变，说明电流产生的磁场方向跟电流的方向有关。
2.在有机玻璃板上穿一个孔，将一束直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上铁屑。给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。
（1）铁屑的分布说明通电直导线周围磁场的磁感线是 。
（2）离直导线越近的地方铁屑分布越密集，这说明了什么？
距离直线电流越近，磁场越强，反之越弱。
通电导线的周围有磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。这种现象叫做电流的磁效应。
直线电流磁场的磁感线是一个个以直导线为圆心的同心圆，距离直线电流越近，磁场越强，反之越弱。
安培定则（右手螺旋定则）
（1）作用：判断磁场方向与电流方向的关系。
①用右手握住导线，拇指伸直，四指弯曲；
②让大拇指所指的方向跟电流方向一致；
③弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向。
在静止的小磁针上方拉一根与其垂直的直导线，当直导线通电时，发现小磁针并没有发生偏转，请分析原因。
小磁针的朝向与电流产生的磁场方向一致，因此不发生偏转。
1.用导线绕成螺线管后通电，观察是否能吸引大头针。
2.在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，再观察吸引大头针的现象。
说明插入铁芯后的通电螺线管的磁性增强。
3.比较两次实验的结果，想一想这说明了什么。
为什么带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多？
因为铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体。通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯磁场的叠加，就产生了更强的磁场。
软铁与硬铁 一般把含碳量较低的铁称为软铁，含碳量较高的铁称为硬铁。软铁的硬度、刚性、抗拉强度和抗弯强度较低，韧性、延展性等较好；硬铁则相反，硬铁淬火后硬度会大幅度提高。软铁被磁化后剩磁很小，而硬铁被磁化后剩磁很大，相当于一块磁铁。铁钉是软铁，钢属于硬铁。钢磁化后剩磁很大，这就是磁铁的制造原理。
1.在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑。通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。
通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似。
2.在螺线管两端各放一枚小磁针，探测螺线管的磁极。改变电流的方向，观察小磁针的指向是否变化，据此判断螺线管磁极有无变化。
改变电流方向，螺线管的磁极也会发生改变。
（1）通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似。
（2）改变电流方向，螺线管的磁极也会发生改变。
2、通电螺线管磁极的判断
③大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。
②让四指弯向螺线管中的电流方向；
1.请你根据通电螺线管中的电流方向判定螺线管的极性。
S N
2.按小磁针的指向判定螺线管的极性、电流方向或电源“+”“-”极。
3.开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针的状态将怎样变化？
小磁针会逆时针转动，最后小磁针的N极指向水平向右。
【典例1】下列关于奥斯特实验说法中不正确的是（　　）A．实验时小磁针上方的导线应南北方向放置B．实验说明了通电导线周围存在磁场C．将图中小磁针拿掉后，通电导线周围的磁场也将不再存在D．将电流方向改变后，小磁针偏转方向也将改变
【解析】A.实验时小磁针上方的导线应南北方向放置，A正确；B.实验说明了通电导线周围存在磁场，B正确；C.将图中小磁针拿掉后，通电导线周围的磁场也将仍然存在，C错误；D.将电流方向改变后，小磁针偏转方向也将改变，D正确；
【典例2】下图磁感线所表示的磁场方向与实际不相符的是（　　）A．同名磁极间的磁场B．直线电流的磁场C．通电螺线管的磁场D．蹄形磁体的磁场
【解析】A.两个同名磁极N极，磁感线从N极向外；B.右手握住直导线，大拇指指向左边，此时弯曲的四指指尖向内，则导线上方磁场方向垂直纸面向内；C.线圈上电流方向向左，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向下方，则下方为N极，上方为S极，此时磁感线方向错误，故C错误符合题意；D.磁感线从N极出来，回到S极。
【典例3】如图，闭合开关S后，小磁针处于静止状态，通电螺线管的磁感线方向如图中箭头所示，那么（　　）A．a端是电源正极，e端是小磁针的N极B．b端是电源负极，f端是小磁针的S极C．a端是电源正极，c端是通电螺线管的S极D．b端是电源负极，d端是通电螺线管的S极
【解析】在磁体周围，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此c端是N极，d端是S极；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此e端是小磁针的S极，f端是小磁针的N极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的左侧流入，右侧流出，因此a端是电源正极，b端是电源负极。