第2節(jié)探究：通電螺線管外部磁場的方向第十八章磁及其相互作用

在之前的學(xué)習(xí)中，我們知道，條形磁鐵會使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么除此之外，還有什么方法可以令小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)？電流與磁場之間又將有怎樣的關(guān)系呢。今天我們將學(xué)習(xí)電生磁來解開這些謎團。1.通過實驗了解電流周圍存在磁場。2.通過實驗探究，知道通電螺線管的磁場方向，了解通電螺線管的磁場與哪種磁體的磁場相似。3.能夠歸納出安培定則并利用安培定則解決相關(guān)問題。任務(wù)一奧斯特實驗活動：按下圖所示裝置模擬奧斯特進行實驗。實驗一：在靜止的小磁針上方平行放置一根直導(dǎo)線，給導(dǎo)線通電，再斷電，觀察小磁針。實驗二：改變電流方向，重復(fù)實驗一的操作，再觀察小磁針。為保護電路，導(dǎo)線只是短暫接觸電源。①通電時，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；①通電導(dǎo)線周圍存在磁場；現(xiàn)象：說明：②斷電時，小磁針又回到原來的位置；③改變電流方向時，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生改變。②電流的磁場方向與電流的方向有關(guān)。問題1：描述通電﹑斷電和改變電流方向時小磁針的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象能說明什么問題？問題2：實驗過程中，小磁針的放置有什么要求？為什么？通電前，小磁針放置在南北向。因為小磁針受地磁場作用，靜止在南北方向，便于比較通電前后小磁針偏轉(zhuǎn)情況。問題3：實驗時對導(dǎo)線的放置有什么要求？為什么？導(dǎo)線必須與小磁針平行放置，這樣放，小磁針受力方向與小磁針垂直，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果兩者垂直放置，小磁針受力方向與小磁針指向相同或者相反，不容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)。任務(wù)二通電螺線管的磁場活動1：觀看視頻演示實驗，觀察鐵屑的分布情況和小磁針的指向。改變電流方向，小磁針的指向也發(fā)生改變，通電螺線管的極性與電流的方向有關(guān)。問題1：輕敲鐵屑后，鐵屑的分布有何變化，這種變化說明什么問題。問題2：判斷通電螺線管的極性與什么因素有關(guān)？鐵屑由雜亂無章的分布變成有規(guī)則的分布，說明通電螺線管周圍存在磁場?；顒?：請利用下面的實驗器材，參照教材P143頁實驗電路圖進行實驗，探究通電螺線管的磁場特點。問題1：請判斷通電螺線管外部的磁場與哪種磁場的磁性相似,并說明你判斷的依據(jù)。通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場相似，其兩端相當(dāng)于條形磁鐵的兩個極。因為通電螺線管周圍鐵屑的分布情況與條形磁鐵鐵屑的分布情況相同。問題2：仔細觀察螺線管的繞線方法畫出示意圖，在示意圖上標(biāo)明螺線管中電流方向，并畫出螺線管周圍小磁針的示意圖標(biāo)明N、S極。問題3：請根據(jù)螺線管電流的方向和周圍磁場的方向標(biāo)出下列幾種情況通電螺線管的極性。乙甲丙丁用右手握住螺線管，讓四指彎曲的方向跟螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。安培定則問題4：依據(jù)上面電流方向判斷磁極方向，請同學(xué)們交流討論，嘗試用自己的手指來描述電流方向與磁極的關(guān)系。運用安培定則解決問題類型1：已知電流方向，根據(jù)安培定則來判斷通電螺線管的N、S極。SN類型2：根據(jù)小磁針靜止時指針的指向，判斷出電源的正負(fù)極。電源SNNS+—類型3:已知通電螺線管的磁極的極性和電池正負(fù)極，請畫出線圈的繞線。SN活動3：猜想螺線管內(nèi)部的磁場方向，并在之前的實驗基礎(chǔ)上進行改進來驗證你的猜想。通電螺線管內(nèi)部的磁場方向與外部指向相反。探究磁場分布時，在螺線管的內(nèi)部也放置小磁針。猜想：實驗調(diào)整：實驗演示：實驗現(xiàn)象：實驗結(jié)論：通電螺線管內(nèi)部的小磁針指向與外部指向相反。通電螺線管內(nèi)部的磁場方向與外部指向相反。1.如圖所示，下列說法中錯誤的是（）A．這是模擬奧斯特實驗的一個場景 B．圖示實驗說明了通電導(dǎo)線周圍存在著磁場C．將電池的正負(fù)極對調(diào)后，重新閉合電路，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向改變D．將圖中導(dǎo)線斷開，小磁針的N極指向地磁的北極D2.下圖中，關(guān)于通電螺線管說法正確的是（）A.A端是N極B.B端是N極C.C端是北極D.D端是南極B3.小磁針靜止時的指向如題所示，下面說法正確的是（）A.B端為S極B.A端為N極C.接線柱a連接的是電源正極D.接線柱b連接的是電源正極C探究：通電螺線管外部的磁場方向通電螺線管的磁場通電導(dǎo)體周圍存在磁場奧斯特實驗通電導(dǎo)體周圍磁場的方向與電流的方向有關(guān)。磁場分布安培定則已知電流方向判定兩極已知兩極（小磁針指向）判定電流方向根據(jù)兩極和電源正負(fù)極判斷繞線方式總結(jié)：請畫出本節(jié)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖第2節(jié)探究：通電路線管外部磁場的方向第2課時第十八章磁及其相互作用巨大的電磁鐵起重機可以輕易地吸起幾噸重的廢鋼鐵，并把它們轉(zhuǎn)移到其他地方。它是怎么做到的呢？電磁起重機的原理是什么？1.能描述電磁鐵，知道電磁鐵的特點及工作原理；2.通過實驗，得出電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關(guān)；3.能說明電磁繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理，知道電磁繼電器的簡單應(yīng)用。任務(wù)一電磁鐵活動：閱讀課本電磁鐵部分，通過交流問題，認(rèn)識電磁鐵的特點。問題1：什么是電磁鐵？電磁鐵有什么特性？①帶鐵芯的通電螺線管稱為電磁鐵。②有電流通過時有磁性，沒有電流時就失去這種磁性。問題2:通過下面兩幅圖，說一說電磁鐵的工作原理。利用電流的磁效應(yīng)工作。在螺線管的內(nèi)部插入鐵芯通電后，鐵芯在螺線管的磁場中被磁化，兩磁場疊加，使電磁鐵的磁性大大增強。問題3：根據(jù)電磁鐵的特性，插入的鐵芯有何要求？電磁鐵的鐵芯一定要用軟鐵，不能用鋼，因為鋼被磁化后磁性不易消失，斷電時不易失去磁性。任務(wù)二電磁鐵的磁性活動1：觀察電路，移動滑動變阻器，用電磁鐵吸引大頭針，現(xiàn)象會有什么不同？【提出問題】電磁鐵一定時，通過的電流越大電磁鐵的磁性越強?！静孪肱c假設(shè)】電磁鐵的磁性強弱與電流大小有怎樣的關(guān)系？問題1：請根據(jù)實驗現(xiàn)象提出一個具有探究價值的問題并作出猜想與假設(shè)?！緦嶒炈悸贰恳骄侩姶盆F的磁性與電流的關(guān)系，那么就要控制電路中的其他因素保持不變，通過不同電流下電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量來判斷磁性的強弱，從而得出電磁鐵磁性強弱與電流的關(guān)系。問題2：請根據(jù)下面的實驗思路設(shè)計實驗驗證你的猜想與假設(shè)。實驗電路實驗器材電磁鐵、電源、開關(guān)、滑動變阻器、電流表各一個，大頭針若干，導(dǎo)線若干。【設(shè)計實驗】進行實驗①按照設(shè)計的電路圖連接實物。②檢查電路連接無誤后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，讀出電流表讀數(shù)并數(shù)出電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量，填入表中。③記錄實驗數(shù)據(jù)線圈匝數(shù)100電流I/A0.10.20.30.5大頭針/個05923例小組將各自的實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中自變量控制變量因變量【實驗結(jié)論】電磁鐵一定時，通過的電流越大電磁鐵的磁性越強。演示視頻活動2：電磁鐵的磁性還可能與什么有關(guān)？在上述實驗基礎(chǔ)上改進，驗證你的猜想。電流一定時，電磁鐵的線圈匝數(shù)越多電磁鐵的磁性越強。【猜想與假設(shè)】【實驗改進思路】要探究電磁鐵的磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系，需要控制電流不變，因此可以在電路中串聯(lián)一個匝數(shù)不同的電磁鐵，用這兩個電磁鐵吸引大頭針嗎，觀察實驗現(xiàn)象。【演示視頻】【實驗結(jié)論】電流一定時，外形相同的螺線管，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。任務(wù)三電磁繼電器活動1：觀看下面演示視頻，并閱讀課本P146電磁繼電器的部分。問題1：什么是電磁繼電器？它由什么組成？①繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷來間接控制高電壓、強電流的通斷裝置；是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。②電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、彈簧、觸點組成。～～高壓工作電路低壓控制電路

M低壓開關(guān)閉合，電流通過線圈使電磁鐵產(chǎn)生磁場，銜鐵被吸下，B、C觸電接通使得高壓電路工作。問題2：同學(xué)之間交流討論，組織語言來描述下圖電磁繼電器的工作原理?；顒?：交流討論，想一想如何連接電路可以使開關(guān)閉合時貼片能反復(fù)敲打鈴?fù)搿?.電磁鐵是一個帶有鐵芯的螺線管，其有著廣泛的應(yīng)用。在實際使用中，要增強電磁鐵的磁性，以下方法可行的是(

)A．減少線圈的匝數(shù)B．增大線圈中的電流C．改變線圈中電流的方向D.減小線圈兩端的電壓B

2.某同學(xué)在做“探究電磁鐵特性”的實驗中，使用了兩個相同的大鐵釘繞制成電磁鐵進行實驗，如圖所示，下列說法中不正確的是（）A．要使電磁鐵磁性增強，應(yīng)將變阻器的滑動片向左滑動B．電磁鐵能吸引的大頭針越多，表明它的磁性越強C．電磁鐵b線圈匝數(shù)較多，所以通過b的電流較小D．若將兩電磁鐵上部靠近，會相互排斥C3.

在圖中所示的自動控制電路中，當(dāng)控制電路的開關(guān)

S閉合時，工作電路的情況是（）A.燈L不亮，電鈴D響B(tài).燈L不亮，電鈴D不響C.燈L亮，電鈴D不響D.燈L亮，電鈴D響A

4.巨磁電阻（GMR）效應(yīng)指某些材料的電阻在磁場中急劇減小的現(xiàn)