1、學(xué)案2探究電流周圍的磁場目標(biāo)定位 1.了解直線電流、環(huán)形電流、通電線圈的磁感線分布，并會運(yùn)用安培定則判定電流的磁場方向.2.知道磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，了解安培分子電流假說.一、電流的磁場問題設(shè)計(jì)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場，電流周圍的磁場具有什么特征？仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，說明電流的磁場的特點(diǎn).(1)讓一直導(dǎo)線垂直穿過一塊水平硬紙板，將小磁針放置在水平硬紙板各處，接通電源.觀察小磁針在各處的指向，分析直線電流的磁感線的特點(diǎn).(2)用相同的方法研究環(huán)形電流磁場的磁感線的分布，也可用細(xì)鐵屑模擬磁感線的分布，分析其磁感線的特點(diǎn).(3)用細(xì)鐵屑模擬通電螺線管的磁感線分布，分析其磁感線的特點(diǎn).

2、答案見要點(diǎn)提煉.要點(diǎn)提煉電流周圍的磁感線方向可根據(jù)安培定則判斷.1.直線電流的磁場：讓右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向.這個(gè)規(guī)律也叫右手螺旋定則.特點(diǎn)：以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，圓所在平面與導(dǎo)線垂直，越向外越稀疏.(如圖1所示)圖12.環(huán)形電流的磁場：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向.特點(diǎn)：內(nèi)部比外部強(qiáng)，磁感線越向外越疏.(如圖2所示)圖23.通電螺線管的磁場：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺旋管中心軸線上磁感線的方向.特點(diǎn)：內(nèi)部為勻強(qiáng)磁

3、場，且內(nèi)部比外部強(qiáng).內(nèi)部磁感線方向由S極指向N極，外部由N極指向S極.(如圖3所示)圖3二、探究磁現(xiàn)象的本質(zhì)問題設(shè)計(jì)磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場，而且通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場十分相似，它們的磁場有什么聯(lián)系？答案它們的磁場都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的.要點(diǎn)提煉1.安培分子電流假說法國學(xué)者安培提出：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流分子電流.每個(gè)物質(zhì)微粒由于分子電流的存在都成為一個(gè)微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極.(如圖4所示).圖42.當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對外顯磁性(如圖5甲所示)；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時(shí)，鐵棒對外不顯磁性(如圖乙所示).圖53.安

4、培分子電流假說說明一切磁現(xiàn)象都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的.一、對安培定則的理解與應(yīng)用例1如圖6所示，a是直線電流的磁場，b是環(huán)形電流的磁場，c是通電螺線管電流的磁場，試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向.圖6解析根據(jù)安培定則，可以確定a中電流方向垂直紙面向里，b中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，c中螺線管內(nèi)部磁感線方向向左(圖略).答案見解析針對訓(xùn)練如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后，小磁針處在通電電流的磁場中的位置正確的是()答案D解析依據(jù)安培定則，判斷出電流的磁場方向；再根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)榇艌龅姆较?，判知D正確.二、磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的疊加例2如圖7所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場中，

5、以導(dǎo)線截面的中心為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則下列敘述正確的是()圖7A.直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外B.b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，方向斜向上，與B的夾角為45C.c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為零D.d點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度跟b點(diǎn)的相同解析由a點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零知，該電流在a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左，大小為1 T，由安培定則知A項(xiàng)對，另由平行四邊形定則知B項(xiàng)也正確.答案AB三、對磁現(xiàn)象的本質(zhì)的認(rèn)識例3關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法正確的是()A.除永久磁鐵外，一切磁場都是由運(yùn)動電荷或電流產(chǎn)生的B.根據(jù)安培的分子電流假說，在外磁場作用下，物體內(nèi)部分子電流取

6、向變得大致相同時(shí)，物體就被磁化了，兩端形成磁極C.一切磁現(xiàn)象都起源于電流或運(yùn)動電荷，一切磁作用都是電流或運(yùn)動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用D.磁就是電，電就是磁；有磁必有電，有電必有磁解析永久磁鐵的磁場也是由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的.故A錯(cuò)誤.沒有磁性的物體內(nèi)部分子電流的取向是雜亂無章的，分子電流產(chǎn)生的磁場相互抵消，但當(dāng)受到外界磁場的作用力時(shí)分子電流的取向變得大致相同時(shí)分子電流產(chǎn)生的磁場相互加強(qiáng)，物體就被磁化了，兩端形成磁極.故B正確.由安培分子電流假說知C正確.磁和電是兩種不同的物質(zhì)，故磁是磁，電是電.有變化的電場或運(yùn)動的電荷就能產(chǎn)生磁場，但靜止的電荷不能產(chǎn)生磁場，恒定的電場不能產(chǎn)生磁場，同樣恒定

7、的磁場也不能產(chǎn)生電場，故D錯(cuò)誤.答案BC探究電流周圍的磁場1.(安培定則的理解與應(yīng)用)如圖8所示為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是()圖8A. B. C. D.答案C解析由安培定則可以判斷出直線電流產(chǎn)生的磁場方向，正確，錯(cuò)誤.和為環(huán)形電流，注意讓彎曲的四指指向電流的方向，可判斷出錯(cuò)誤，正確.故正確選項(xiàng)為C.2.(安培定則的理解與應(yīng)用)如圖9所示，a、b、c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)，當(dāng)這些小磁針靜止時(shí)，小磁針N極的指向是()圖9A.a、b、c均向左 B.a、b、c均向右C.a向左，b向右，c向右 D.a向右，b向左，c向右答案C解析小磁針靜止時(shí)N極的指向與該點(diǎn)磁感線方向

8、相同，如果a、b、c三處磁感線方向確定，那么三枚小磁針靜止時(shí)N極的指向也就確定.所以，只要畫出通電螺線管的磁感線如圖所示，即可知a磁針的N極在左邊，b磁針的N極在右邊，c磁針的N極在右邊.3.(磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的疊加)如圖10所示，a、b兩根垂直紙面的直導(dǎo)體通有大小相等的電流，兩導(dǎo)線旁有一點(diǎn)P，P點(diǎn)到a、b距離相等，要使P點(diǎn)的磁場方向向右，則a、b中電流的方向?yàn)?)圖10A.都垂直于紙面向紙里B.都垂直于紙面向紙外C.a中電流垂直于紙面向外，b中電流垂直于紙面向里D.a中電流垂直于紙面向里，b中電流垂直于紙面向外答案C解析根據(jù)矢量合成可知，a在P點(diǎn)的磁場方向沿aP連線的垂線向上，b在P點(diǎn)的磁場方

9、向沿bP連線的垂線向下，再由安培定則判斷得：a中電流垂直于紙面向外，b中電流垂直于紙面向里，C正確.4.(對磁現(xiàn)象的本質(zhì)的認(rèn)識)用安培提出的分子電流假說可以解釋的現(xiàn)象是()A.永久磁鐵的磁場 B.直線電流的磁場C.環(huán)形電流的磁場 D.軟鐵棒被磁化的現(xiàn)象答案AD解析安培分子電流假說是安培為解釋磁體的磁現(xiàn)象而提出來的，所以選項(xiàng)A、D是正確的；而通電導(dǎo)線周圍的磁場是由其內(nèi)部自由電荷定向移動產(chǎn)生的宏觀電流而產(chǎn)生的.分子電流和宏觀電流雖然都是運(yùn)動電荷引起的，但產(chǎn)生的原因是不同的，故正確答案為A、D.題組一對安培定則的理解與應(yīng)用1.如圖1所示，小磁針正上方的直導(dǎo)線與小磁針平行，當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí)，小磁針會發(fā)

10、生偏轉(zhuǎn).首先觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家和觀察到的現(xiàn)象是()圖1A.物理學(xué)家伽利略，小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi)B.天文學(xué)家開普勒，小磁針的S極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi)C.物理學(xué)家牛頓，但小磁針靜止不動D.物理學(xué)家奧斯特，小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi)答案D解析發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的科學(xué)家是奧斯特，根據(jù)右手螺旋定則和小磁針N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場方向可知D對.故選D.2.下列各圖中，已標(biāo)出電流及電流磁場的方向，其中正確的是()答案D解析電流與電流磁場的分布，利用右手螺旋定則判斷，大拇指指向直導(dǎo)線電流方向，四指指向磁感線方向，因此A、B錯(cuò)；對于螺線管和環(huán)形電流，四指彎曲方向?yàn)殡娏鞣较?，大拇指指向?nèi)部磁場方向，故選D.3.

11、如圖2所示的通電螺線管內(nèi)放置一小磁針，下列判斷正確的是()圖2A.電源A端為正極、B端為負(fù)極，線圈右端為S極，左端為N極B.電源A端為負(fù)極、B端為正極，線圈右端為S極，左端為N極C.電源A端為負(fù)極、B端為正極，線圈右端為N極，左端為S極D.電源A端為正極、B端為負(fù)極，線圈右端為N極，左端為S極答案B解析由小磁針N極的指向確定通電螺線管內(nèi)磁感線的方向?yàn)閺挠蚁蜃螅俑鶕?jù)安培定則，確定在電源外部電流方向由B指向A，電源B端為正極，線圈左端為N極，故B正確.4.如圖3所示的螺線管正上方放置一小磁針，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小磁針的指向如圖所示，其中黑色的那一端為小磁針的N極，下列判斷正確的是()圖3A.電源左

12、端為正極、右端為負(fù)極，線圈左端為N極，右端為S極B.電源左端為負(fù)極、右端為正極，線圈左端為N極，右端為S極C.電源左端為負(fù)極、右端為正極，線圈左端為S極，右端為N極D.電源左端為正極、右端為負(fù)極，線圈左端為S極，右端為N極答案B解析小磁針?biāo)谔幍拇艌鱿蛴?，由右手螺旋定則可知B正確.5.當(dāng)接通電源后，小磁針A按如圖4所示方向運(yùn)動，則()圖4A.小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)B.小磁針B的N極向紙里轉(zhuǎn)C.小磁針B不轉(zhuǎn)動D.因電流未標(biāo)出，所以無法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動答案A解析由小磁針A的N極運(yùn)動方向知，螺線管的左側(cè)為S極，右側(cè)為N極，由右手螺旋定則判斷小磁針B處的磁場方向向外，小磁針N極受力方向與該處磁場方

13、向一致.故A正確.題組二對磁現(xiàn)象的本質(zhì)的認(rèn)識6.磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，其原因是()A.分子電流消失B.分子電流的取向變得大致相同C.分子電流的取向變得雜亂D.分子電流的強(qiáng)度減弱答案C解析由于高溫或猛烈的敲擊，會使原來取向一致的分子電流變得雜亂，從而失去磁性，故C選項(xiàng)正確.7.為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()答案B解析地磁場是從地球的南極附近出來，進(jìn)入地球的北極附近，除兩極外地表上空的磁場都具有向北的磁場分量，由安培定則，環(huán)形電流外部磁場方向向北，可知

14、，B正確.A圖地表上空磁場方向向南，A錯(cuò)誤.C、D在地表上空產(chǎn)生的磁場方向是東西方向，C、D錯(cuò)誤.故選B.題組三磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的疊加8.指南針靜止時(shí)，其位置如圖5中虛線所示.若在其上方放置一水平方向的導(dǎo)線，并通以恒定電流，則指南針轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線所示位置.據(jù)此可能是()圖5A.導(dǎo)線南北放置，通有向北的電流B.導(dǎo)線南北放置，通有向南的電流C.導(dǎo)線東西放置，通有向西的電流D.導(dǎo)線東西放置，通有向東的電流答案B解析若導(dǎo)線南北放置，通有向北的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將向西偏轉(zhuǎn)，與圖中實(shí)線所示位置相反.故A錯(cuò)誤；導(dǎo)線南北放置，通有向南的電流時(shí)，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將向東偏轉(zhuǎn)，可轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線

15、所示位置.故B正確；導(dǎo)線東西放置，通有向西的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將向南偏轉(zhuǎn).故C錯(cuò)誤；導(dǎo)線東西放置，通有向東的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極不偏轉(zhuǎn).故D錯(cuò)誤.9.取兩個(gè)完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖6甲所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖乙所示的螺旋管，并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時(shí)，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()圖6A.0 B.0.5BC.B D.2B答案A解析用雙線繞成的螺絲管，雙線中的電流剛好相反，其在周圍空間產(chǎn)生的磁場相互抵消，所以螺線管內(nèi)中部磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.10.在磁感應(yīng)

16、強(qiáng)度為B0、方向向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一根長通電直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里.如圖7所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中()圖7A.b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大答案C解析如圖所示，由矢量疊加原理可求出各點(diǎn)的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可見b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，但方向不同，A項(xiàng)錯(cuò)誤.a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確.11.如圖8所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流.a、O、b在M

17、、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等.關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是()圖8A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同答案C解析根據(jù)安培定則判斷磁場方向，再結(jié)合矢量的合成知識求解.根據(jù)安培定則判斷：兩直導(dǎo)線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向均垂直于MN向下，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)對稱性，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故C選項(xiàng)正確；a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤.12.在紙面上有一個(gè)等邊三角形ABC，在B、C頂點(diǎn)處是通有相同電流的