2019-2020学年九年级物理全册 20.2电生磁学案（含解析）（新版）新人教版

第2节 电生磁导学案【学习目标】1.了解奥斯特实验，认识电流的磁效应。2. 探究通电螺线管外部的磁场方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁体的相似。3. 会用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。【学习重点】： 1奥斯特实验；2用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。【学习难点】： 1.探究通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场分布规律。2.用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。【自主预习】1奥斯特实验：通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应，该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关3.通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，其两端的极性跟螺线管中电流的方向有关4.安培定则的内容：用右手握住螺线管，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 n 极.【合作探究】探究一：电流的磁效应想想做做：将一枚转动灵活的小磁针置于桌面上，在磁针上面平行放置一条直导线，使导线触接电池，观察电路连通瞬间小磁针是否偏转 以及电路断开瞬间，小磁针偏转情况？ 甲 通电 乙 断电 丙 改变电流方向(1)比较甲、乙两图，当导线中有电流通过时，小磁针发生了偏转，即小磁针受到磁力作用，说明通电导线周围存在磁场；（2）比较甲、丙两图，小磁针偏转的方向发生了改变，也就是小磁针受力的方向发生了改变，这说明通电导线产生的磁场方向跟导线中电流的方向有关。结论:以上现象说明：通电导线周围有磁场，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，即电能够生磁。第一个发现电流磁效应的物理学家是奥斯特。探究二： 通电螺线管的磁场1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？ 因为通电直导线周围的磁场太弱如果把导线绕在圆筒上，做成螺线管(也叫线圈)，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多2探究实验：通电螺线管磁场的分布在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况观察小磁针所指的磁场方向，在我们所熟悉的各种磁场中，通电螺线管的磁场与哪种磁体相似？ 结论：比较上面两图可知，通电螺旋管外部的磁场和 条形磁铁的磁场类似。通电螺线管的两端就相当于条形磁铁的两个磁极。3探究实验：探究通电螺线管的极性与电流方向之间有什么关系？（1）探究通电螺线管的磁极与电流方向的关系取两个绕线方向一样的螺线管，一端放一个小磁针，当电流的方向变化时，观察小磁针的n极指向，从而判断出通电螺线管磁场的方向。 甲 乙现象：当电流方向改变时，小磁针的方向也随着发生改变；改变电流方向，小磁针偏转的方向正好相反。结论:说明通电螺线管的极性与电流方向有关.磁场方向除了与电流方向有关外，与线圈的绕向是否也有关系呢？4. 探究通电螺线管的磁极与绕线方向的关系拿两个绕向不同的螺线管，给它们通有相同方向的电流，用小磁针判断螺线管的极性是否发生改变。； 丙 丁现象：当螺线管的绕向不同，通过的电流方向相同时，小磁针偏转的指向正好相反。结论:在电流方向一定的情况下，通电螺线管的磁场方向还与线圈的绕向有关，绕向变了，则磁场方向也会改变。归纳总结：1通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两个磁极。2通电螺线管的磁场的极性跟螺线管中电流的方向有关。探究三：安培定则：由上述探究实验可知：通电螺线管外部的磁场与 条形 磁体的磁场相似，通电螺线管的磁性跟 电流方向 有关。通电螺线管的磁性跟电流的方向之间的关系可用 安培定则 来判定，判定方法：用 右 手握住螺线管，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 n 极.想想议议 如果条形磁体的磁性减弱了，你能用电流使它增强吗？应该怎么办？答：能把条形磁体放在螺线管中，保证其磁场方向和螺线管内部磁场线方向相同，给线圈加上直流电，一段时间后，条形磁体的磁性就会变强 【精讲点拨】1.奥斯特发现了电和磁的联系，可以说电磁学作为一个整体的科学是由奥斯特开创的.来通电直导线周围存在着磁场，一切通电导体周围都存在磁场。2.通电螺线管周围的磁场与条形磁铁十分相似,但它们也有不同的地方.相同点:(1)都有吸附铁类物质的性质.(2)条形磁铁的磁极位置与通电螺线管相同.(3)都有同名磁极相排斥,异名磁极相吸引的特点.(4)把二者悬挂起来都有指示南北的性质.不同点:(1)条形磁铁属于永磁体,而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性.(2)条形磁体的南北两极是固定的,而螺线管则是与电流方向有关.(3)条形磁铁的磁性大小是固定的,而螺线管的磁性是随着电流的大小而改变的.3.应用安培定则时应注意：决定通电螺线管两段极性的根本因素是通电螺线管中的电流的环绕方向，而不是通电螺线管导线的绕法和电源正、负极的接法。当两个通电螺线管中的电流的环绕方向一致时，这两个通电螺线管两端的极性就相同。【归纳整理】【当堂练习】1.（2019 福建）最早发现通电导体周围存在磁场的物理学家是（）a焦耳 b欧姆 c安培d奥斯特【答案】d【解析】由物理学史可知，焦耳发现了焦耳定律，欧姆发现了欧姆定律，安培发现了安培定则等，奥斯特在1820年一次实验中发现了通电导体周围存在磁场，故d符合题意。2(2019 北京) （多选）某同学研究电流产生的磁场，闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是（）甲 乙 丙a由甲、乙两图可得电流可以产生磁场b由甲、乙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关c由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关d由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关【答案】ad【解析】要掌握电流的磁效应，知道电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关。a.当小磁针受到地磁场的作用时，一端指南一端指北如图甲，当导线中电流向左时，小磁针的n极向纸外偏转如图乙，所以，甲乙两图可说明电流周围存在磁场，故说法正确。b.甲乙只能说明通电导体周围存在磁场，没有改变导体中的电流方向，不能说明电流产生的磁场跟电流方向有关。故说法错误。c.乙、丙只是改变了电流方向，没有改变电流大小，不能说明磁场强弱跟电流大小有关。故说法错误。d、当导线中电流向左时，小磁针的n极向纸外偏转如图乙，当导线中电流向右时，小磁针的n极向纸里偏转如图丙，所以，说明电流周围的磁场跟电流方向有关。故说法正确。故选：ad。3(2019 赤峰)如图所示，开关闭合后，小磁针n极（）na指示方向不变b向左旋转90c旋转180d向右旋转90【答案】b【解析】（1）根据通电螺线管电流方向，利用安培定则判断出其n、s极；（2）根据磁极间的作用规律判断出小磁针的运动方向。由图知，当开关闭合时，螺线管线圈中的电流从右前方流入、左后方流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的左端为n极，右端为s极，根据磁极间的作用规律可知，小磁针n极向左旋转90，故b正确，acd错误。4. (2019 武汉)如图所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（）a. 小磁针甲静止时n极指向右端，小磁针乙静止时n极指向左端b. 小磁针甲静止时n极指向左端，小磁针乙静止时n极指向右端c. 小磁针甲和小磁针乙静止时n极均指向右端d. 小磁针甲和小磁针乙静止时n极均指向左端【答案】b【解析】由右手螺旋定则可得出螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可得出小磁针的n、s极指示方向。 由电源的正负极可知，电流从螺线管的左后方流入，右前方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管右端应为n极，左端为s极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以小磁针甲静止时n极指向左端，s极指向右，小磁针乙静止时n极指向右端，s极指向左，故b正确，acd错误。 5(2019 泰安)如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列判断正确的是（）a通电螺线管的左端为n极 b通电螺线管外a点磁场的方向向右c小磁针n极指向左 d小磁针s极指向左【答案】d【解析】a、闭合开关后，电流由螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，即通电螺线管的右端为n极、左端为s极，故a错误； b、在磁体的外部，磁感线从n极指向s极，所以通电螺线管外a点的磁场方向向左，故b错误； cd、通电螺线管的右端是n极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的s极应靠近螺线管的右端，即小磁针的s极指向左，故c错误，d正确。 6(2019 山西)小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沫板上，让它漂浮在水面，制作指南针。如图所示，该指南针的南极（s）应标在泡沫板的（）aa处bb处cc处dd处【答案】d【解析】地球是个大磁场，地磁南极在地理北极的附近，地磁北极在地理南极附近，所以小磁针在地磁场的作用下静止时总是一端指南一端指北。由右手螺旋定则可判断通电螺线管的磁极，螺线管处在地球的磁场中，因磁极间的相互作用可知泡沫板静止时船头的指向。泡沫板漂浮在水面上时，头d指向东，尾b指向西，如图所示由右手螺旋定则可知螺线管b端为n极，d端为s极；因地磁场沿南北方向，地球南极处为地磁场的n极，地球北极处为地磁场的s极，而同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故头d指向北方。7（2019 阜新）如图所示电路中，导线通电之前，处于静止状态的小磁针s极所指的方向是_的北极（选填“地理”或“地磁”）；导线通电之后，小磁针静止时_极所指的方向为该点磁场的方向。【答案】地磁；n【解析】地球是个巨大的磁体，磁体磁体周围