2.电流的磁场

第七章磁与电 第二节电流的磁场 秦皇岛市第十六中学孙秀爽 带电体与磁体有一些相似的性质 如 电荷间的作用规律和磁极间的作用规律 这些相似是一种巧合 还是有内在的联系 科学家们基于这种想法 一次又一次地寻找电与磁的联系 1820年 丹麦物理学家奥斯特偶然发现 终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场这一重大发现轰动了科学界 首先发现电与磁之间的联系 使电磁学进入一个新的发展时期 奥斯特1777 1851 奥斯特 丹麦物理学家 1819年上半年到1820年下半年 奥斯特一面担任电 磁学讲座的主讲 一面继续研究电 磁关系 1820年4月 在一次讲演快结束的时候 奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验 他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方 接通电源的瞬间 发现磁针跳动了一下 这一跳 使有心的奥斯特喜出望外 竟激动得在讲台上摔了一跤 但是因为偏转角度很小 而且不很规则 这一跳并没有引起听众注意 以后 奥斯特花了三个月 作了许多次实验 发现磁针在电流周围都会偏转 1820年7月21日 奥斯特写成 论磁针的电流撞击实验 的论文 正式向学术界宣告发现了电流磁效应 从而证明了电和磁能相互转化 这为电磁学的发展打下基础 一 奥斯特实验 电流的磁效应 演示 奥斯特实验 将直导线与小磁针平行并放在小磁针的上方 观察1 当直导线通电时产生什么现象 2 断电后发生什么现象 3 改变通电电流的方向后发生什么现象 观察到的物理现象 通电时小磁针发生偏转 断电时小磁针转回到指南北的方向 说明 通电导线周围存在磁场 通电电流方向相反 小磁针偏转方向也相反 说明 电流的磁场方向与电流方向有关 1820年7月21日 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应 轰动了整个欧洲 9月11日安培得知这一消息后 第二天就重新做了奥斯特的实验 实验中他惊奇的发现 磁针转动的方向和电流的方向有一定的规律 9月18日 在法国科学院学术报告会上 安培高兴地报告了他的重要发现 使科学家们赞叹不已 后来 这个定则就被命名为安培定则 1 直线电流磁场的磁感线分布 用右手握住导线 让伸直的大姆指所指的方向跟电流的方向一致 那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 二 电流的磁场 2 环形电流磁场的磁场线分布 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致 那么伸直的大姆指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向 也可以把环形电流看成是由若干段很短的直线电流组成的 两种方法判断结果一致 如何判断通电螺线管的磁场方向呢 3 通电螺线管磁场的磁场线分布 三 通电螺线管的磁场 实验 a b 讨论 通过实验观察你能得到什么结论 实验结论 通电螺线管周围铁屑分布与条形磁铁周围铁屑分布相似 通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似 通电螺线管磁场方向跟电流的方向有关 用右手握螺线管那一端 让四指弯向螺线管中电流的方向 则大拇指所指那一端就是螺线管的N极 通电螺线管两端的磁极性质跟电流方向的关系可以用安培定则进行判断 通电螺线管 1 通电螺线管与条形磁体一样 条形磁体有指南北的性质 通电螺线管也有指南北的性质 2 在通电螺线管的外部磁感线是从磁体的北极回到南极 在通电螺线管的内部 是从南极回到北极 3 小磁针在通电螺线管内部静止时 小磁针的N极指向螺线管的N极 电子绕核旋转就形成了环形电流 分子电流 每个原子都可看做是一个微型小磁针 三 物体的磁性从哪里来 物体磁化的过程 实际上是物体内微型小磁针按顺序 整队 的过程 不显磁性的物体 具有磁性的物体 磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性 使物体内微型小磁针又变得杂乱无章了 磁性的起源 磁体和电流的磁场一样 都是由电荷的运动产生的 用安培定则判断图中通电螺线管的N极 用安培定则判定下列螺线管的 极 N S N S S N N S N S S N 巩固练习 2 如图标出螺线管的电流方向及电源正 负极 N S N S 3 下列说法中不正确的是 A 条形磁铁和蹄形磁铁内部磁感线都是从磁铁的北极到南极B 直线电流磁场的磁感线是以导线上的各点为圆心的