《电流的磁场》探究教案1

第二节电流的磁场

教学目标

【知识与技能】1.知道电与磁有密切的联系,电流周围存在着磁场。2.知道通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似。3.会用安培定则确定通电螺线管两端的极性或螺线管中的电流方向。4.了解电磁铁,知道电磁铁的特性。5.了解电磁继电器的结构和工作原理。6.了解影响电磁铁磁性强弱的因素。【过程与方法】1.观察和体验通电导体与磁体间的相互作用,初步了解电和磁之间有某种联系。2.探究通电螺线管的磁场。3.通过对实验的分析,提高学生比较、分析、归纳、结论的能力。【情感·态度·价值观】通过认识电与磁之间的相互联系,使学生乐于探索自然界的奥秘。

教学重难点

【教学重点】奥斯特实验、右手螺旋定则、电磁铁。【教学难点】会用右手螺旋定则判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。

教学过程

一、新课导入电和磁从现象上看有很多相似的地方:电荷能吸引轻小物体,磁体能吸引铁磁性物质;电荷有正负两种,磁极有南北之分;同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引;同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。电现象和磁现象之间有这么多的共同点,那么这两种现象之间是否存在某种联系呢?二、教学步骤探究点1奥斯特实验[阅读课本]P143“奥斯特实验”。[思考]实验中怎样判断磁场的存在呢?[提示]如果有磁场存在,小磁针会受到磁场力的作用。[思考]导线和小磁针的位置关系有讲究吗?[提示]在小磁针上方平行架一根导线。[思考]实验时,通电时间不宜过长,这是为什么?[提示]导线中的电流过大,易将电源损毁。[思考]导线下的小磁针在什么情况下才会发生偏转呢?[提示]导线中有电流通过时,小磁针发生偏转;没电流通过时,小磁针不动。[思考]小磁针偏转说明了什么?[提示]小磁针受到力的作用发生偏转,说明通电导线周围存在磁场。[思考]引起小磁针偏转的原因是导线,还是导线中的电流?[提示]通电时小磁针发生偏转,没电流通过时小磁针不动,而导线一直存在,所以引起小磁针偏转的原因是电流。[小结论]通电导体周围存在磁场。[思考]如果对调电源的正、负极,即改变导线中电流的方向,你观察到了什么?[提示]观察发现小磁针转动的方向发生了改变。[思考]电流产生磁场的方向与什么有关?[提示]其他因素没变,只有电流的方向发生了改变。[归纳提升]通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关。[思考]拿走小磁针,通电导体周围的磁场还存在吗?[提示]小磁针的作用只是显示磁场存在的。[归纳提升]奥斯特实验揭示了电现象和磁现象之间有密切联系。电可以生磁,即电流有磁效应。探究点2通电螺线管的磁场[阅读课本]P144“将导线绕在圆筒上……你怎样利用它来判断通电螺线管的磁极?”[思考]螺线管是什么?[提示]将导线绕在圆筒上,可做成一个螺线管。[思考]通电直导线周围存在磁场,那么把直导线绕在圆筒上做成螺线管,通电后其周围是否也会产生磁场呢?[提示]通电导线周围的磁场是由电流产生的,磁场的有无与导线的形状无关。[思考]观察通电螺线管周围铁屑的分布情况,对比条形磁体的磁场分布情况,你有什么发现?[提示]通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。[思考]如何判断通电螺线管的磁极?[提示]利用已知N、S极的小磁针来判断。依据是同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。[思考]螺线管上的线圈匝数对实验有影响吗?[提示]匝数多的螺线管周围磁场强,小磁针受力大,实验现象更明显。[思考]通电螺线管周围的磁场方向与什么因素有关?[提示]对调电源的正、负极,观察小磁针的偏转情况。[思考]除此之外,还有没有其他改变方法呢?[提示]改变螺线管的绕向,观察小磁针的偏转情况。[思考]螺线管与电源正、负极的接法和螺线管的绕向对通电螺线管的极性有决定作用吗?[提示]演示观察如图所示的情况,注意从“电源正负极的接法、螺线管的绕向、螺线管中的电流方向”三个方面观察。[思考]图甲和图乙相同的是什么,不同的是什么?[提示]电源正、负极的接法不同,绕向相同,螺线管中电流的方向不同。[思考]图甲和图丙相同的是什么,不同的是什么?[提示]电源正、负极的接法不同,绕向不同,螺线管中电流的方向相同。[思考]决定螺线管两端极性的因素是什么?[提示]螺线管中的电流方向相同,磁极方向就相同。[归纳提升]通电螺线管两端的极性由螺线管中电流的方向决定,而跟螺线管的绕向和螺线管与电源正负极的接法无关。[阅读课本]P145“人们在发现和表述物理规律的同时……通电螺线管的N极。”[思考]在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中,善于思考的小明同学用自己的方法总结出了通电螺线管的极性与电流方向之间的关系,如图所示:如果电流沿着小猴子右手臂弯曲所指的方向,那么前方是通电螺线管的什么极?[提示]让四指弯曲的方向与螺线管中电流方向一致,大拇指的指向就是前方,即为N极。[习题]如图所示,开关闭合后,请标出通电螺线管的N极,并用箭头标出小磁针N极的旋转方向。[分析]根据电源的正负极,可以确定电流从螺线管的右端流入,左端流出,结合线圈的绕向,可以确定螺线管的左端为N极,右端为S极;由于异名磁极相互吸引,同名磁极相互排斥,所以小磁针的N极将靠近螺线管的S极,N极向左转动。[答案]如图所示[习题]小磁针静止时的指向如图所示,由此可以判定螺线管的A端是(选填“N”或“S”)极,接线柱a连接的是电源(选填“正”或“负”)极。

[分析]根据磁极间相互作用的规律可知,A端为S极;由安培定则可知,面向我们的一面电流方向向下,故a连接的是电源的正极。[答案]S正探究点3电磁继电器[阅读课本]P146“在通电螺线管内插入一铁芯……切断的目的。”[思考]通电螺线管内插入铁芯有什么作用?[提示]铁芯容易被磁化,从而增强磁性。[小结论]在通电螺线管内插入一个铁芯,就构成了电磁铁。[思考]观察电磁继电器实物,你知道电磁继电器由哪些部分组成的吗?[提示]按一定的次序观察,从左到右有:弹簧片、电磁铁、衔铁、触点等。[思考]电磁继电器是怎样工作的呢?[提示]电磁继电器分为低压控制电路和高压工作电路。当低压控制电路开关闭合,电磁铁有磁性,衔铁被吸引,动触点和静触点吸合,高压电路接通开始工作;当低压控制电路开关断开,电磁铁没有磁性,弹簧片将衔铁拉起,动触点和静触点断开,高压电路断开,停止工作。[思考]电磁继电器如何才能实现自动控制呢?[提示]实现自动控制的关键:在电磁继电器的低压电路中连入一个能在一定条件下自动接通或断开电路的装置,从而使电磁继电器中的电磁铁在一定的条件下具有或失去磁性,自动接通或断开工作电路。[归纳提升]电磁继电器实质是利用弱电流、低电压控制强电流、高电压的一种“自动开关”。探究点4自制一个电磁铁[阅读课本]P147“自制一个电磁铁”。[思考]你是怎样判断电磁铁磁性的呢?[提示]能够吸引大头针说明电磁铁有磁性,吸引大头针的个数越多说明电磁铁的磁性越强。[思考]制作电磁铁时,为什么要将导线绕在铁钉上?[提示]用木芯或纸芯,吸引的大头针明显减少,说明铁钉可充当铁芯,从而增强电磁铁的磁性。[思考]移动滑动变阻器,再观察吸引大头针的个数,电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关吗?[提示]滑动变阻器接入电路的阻值变小,吸引的大头针个数变多。[小结论]通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强。[思考]带有绝缘皮的导线在铁钉上绕很多圈,这样做的好处是什么?[提示]增加线圈匝数,可以增强电磁铁的磁性。[思考]增加线圈的匝数,电磁铁吸引大头针的个数有变化吗?[提示]吸引大头针的个数增加,说明电磁铁的磁性增强。[小结论]当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。[归纳提升]电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性;当电磁铁线圈的匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强;当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。[思考]你能改变电磁铁的磁极吗?采用什么方法最简单呢?[提示]通电螺线管的磁场方向与电流的方向有关,在不改变电磁铁绕法的情况下,只要对调电源正负极的接法就可改变螺线管中的电流方向,即改变了电磁铁磁极。[归纳提升]电磁铁的优点:电磁铁磁性有无可以控制;电磁铁的磁性强弱可以控制;电磁铁的磁场方向可以控制。[思考]在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小雪制成由简易电磁铁甲、乙组成的电路,闭合开关,滑动变阻器的滑动触头移至滑动变阻器的中点附近时,电磁铁吸引大头针的情况如图所示,由此可以得出的实验结论是什么?[提示]甲、乙串联,控制了通过电磁铁的电流大小相等;甲的线圈匝数多,吸引的大头针个数多,说明甲的磁性强。所以可以得出:当通过电磁铁的电流相同时,线圈匝数多的,磁性越强。[思考]在此基础上,小雪想让电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增多,应该如何操作呢?[提示]电磁铁的磁性强弱除了与线圈匝数有关,还与通过电磁铁的电流大小有关。所以将滑动变阻器向左移动可增大通过电磁铁的电流,从而增强电磁铁的磁性,电磁铁吸引大头针的个数随之增加。[思考]如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A之后,(选填“红”或“绿”)灯亮;当绿灯亮时电磁铁(选填“有”或“无”)磁性。

[分析]当水位没有达到A时,控制电路中没有电流流过,电磁铁没有磁性,只有绿灯亮;当水位到达A时电路接通,控制电路接通,电磁继电器有磁性,衔铁被电磁铁吸引拉下,红灯亮。[答案]红无三、板书设计第二节电流的磁场1.奥斯特实验(1)通电导体周围存在磁场(2)通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关2.通电螺线管的磁场(1)通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似(2)右手螺旋定则3.电磁继电器(1)电磁继电器的组成(2)电磁继电器的工作原理4.自制电磁铁(1)铁