2018-2019版高中物理 第二章 磁場 第2講 電流的磁場學案 新人教版選修1-1

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1、 第2講　電流的磁場 [目標定位]　1. 了解奧斯特、安培等科學家的實驗研究對人們認識電磁現象所起的重要作用.2.會用磁感線描述直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場. 3.會用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向. 一、電流的磁效應 1.1820年，奧斯特發(fā)現：把一根導線平行地放在磁針的上方，給導線通電時，磁針發(fā)生了偏轉，說明電流能產生磁場，這個現象稱為電流的磁效應. 2.電流磁效應的發(fā)現，用實驗展示了電與磁的聯系，說明電與磁之間存在著相互作用. 想一想　小磁針只有放在磁體周圍才會受到磁力作用而發(fā)生偏轉嗎？是不是可以說，只有磁體周圍存在著磁場？ 答案　不

2、是.小磁針放在通電導體周圍也發(fā)生偏轉，電流周圍也有磁場. 二、電流磁場的方向 1.直線電流的磁場 安培定則：右手握住導線，讓伸直的拇指的方向跟電流的方向一致，那么，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向，如圖2－2－1 所示. 圖2－2－1 2.通電螺線管的磁場 圖2－2－2 安培定則：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內部磁感線的方向，如圖2－2－2所示. 3.環(huán)形導線可以看做只有一匝的螺線管，如圖2－2－3所示. 圖2－2－3 溫馨提示　先確認何種電流，再利用安培定則確定磁場的方向.記清四指或拇指指向的含義.

3、 想一想　如圖2－2－4所示，將導線放在小磁針的上方，當通如圖所示的電流時小磁針的N極向哪兒轉動？為什么？ 圖2－2－4 答案　小磁針的N極向里轉動.根據安培定則可判斷出導線下方的磁場方向垂直紙面向里，小磁針靜止時N極所指的方向就是該點的磁場方向，所以小磁針的N極向里轉. 一、電流的磁效應 1.電流能夠產生磁場，這個現象叫做電流的磁效應. 2.電流的磁效應是丹麥物理學家奧斯特于1820年發(fā)現的. 例1　如圖2－2－5所示，把一條導線平行地放在磁針的上方附近.當導線中通有電流時，磁針會發(fā)生偏轉.首先發(fā)現這個實驗現象的物理學家是(　　) 圖2－2－5 A.伽利略 B

4、.牛頓 C.奧斯特 D.愛因斯坦 答案　C 針對訓練1　在做“奧斯特實驗”時，下列操作現象最明顯的(　　) A.沿電流方向放置磁針，使磁針在導線的延長線上 B.沿電流方向放置磁針，使磁針在導線的正下方 C.電流沿南北方向放置在磁針的正上方 D.電流沿東西方向放置在磁針的正上方 答案　C 解析　把導線沿南北方向放置在地磁場中處于靜止狀態(tài)的磁針的正上方，通電時磁針發(fā)生明顯的偏轉. 二、電流磁場方向與安培定則 1.直線電流的磁場 (1)安培定則：右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向，如圖2－2－6 所示.

5、 圖2－2－6 (2)畫法：如圖2－2－7所示 圖2－2－7 說明：圖中的“×”號表示磁場方向垂直進入紙面；“·”號表示磁場方向垂直離開紙面. (3)特點：是非勻強磁場，距導線越遠處磁場越弱. 2.環(huán)形電流的磁場 (1)安培定則：右手握住環(huán)形導線，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向，如圖2－2－8所示. 圖2－2－8 (2)磁感線的特點 兩側分別是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱，畫法如圖2－2－9所示. 圖2－2－9 3.通電螺線管的磁場 (1)安培定則：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電

6、流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內部磁感線的方向，如圖2－2－10所示. 圖2－2－10 (2)磁感線特點 兩端分別是N極和S極，管內是勻強磁場，管外是非勻強磁場，畫法如圖2－2－11所示. 圖2－2－11 例2　小劉同學用鐵釘與漆包線繞成電磁鐵，當接通電路后，放在其上方的小磁針N極立即轉向左側，如圖2－2－12所示.則此時(　　) 圖2－2－12 A.導線A端接電池正極 B.鐵釘左端為電磁鐵的N極 C.鐵釘內磁場方向向右 D.漆包線內電流由A流向B 答案　C 解析　小磁針靜止時N極指向為該處磁場方向，根據通電螺線管磁場分布知，鐵釘右端為電磁鐵N極，左

7、端為S極，再根據安培定則知C項正確. 針對訓練2　如圖2－2－13所示，一枚小磁針放在半圓形導線環(huán)的環(huán)心O處，當導線中通以如圖所示方向的電流時，小磁針將如何偏轉(　　) 圖2－2－13 A.沿順時針方向轉動 B.沿逆時針方向轉動 C.N極轉向紙內，S極轉向紙外 D.N極轉向紙外，S極轉向紙內 答案　C 解析　由安培定則知，環(huán)形電流內部磁場方向垂直紙面向里，故N極轉向紙里，C選項正確. 電流的磁效應 1.電磁鐵的應用相當廣泛，它是利用電流周圍產生磁場的原理工作的，最先發(fā)現電流周圍存在磁場的科學家是(　　) A.庫侖 B.奧斯特 C.麥克斯韋 D.亞里士多

8、德 答案　B 2.在物理學的發(fā)展過程中，許多物理學家的科學發(fā)現推動了人類歷史的進步.以下對幾位物理學家在電磁學領域內所作科學貢獻的敘述中，錯誤的說法是(　　) A.富蘭克林不僅發(fā)現雷電現象的本質，還最早認識了尖端放電的重要性，并由此提出了避雷針的設想 B.法拉第提出電荷周圍存在“場”，并創(chuàng)造性地用“電力線(即電場線)”形象地描述電場 C.英國物理學家焦耳通過一系列實驗發(fā)現了焦耳定律Q＝I2Rt D.奧斯特發(fā)現了電流的磁效應，并總結出了左手定則 答案　D 解析　奧斯特發(fā)現了電流的磁效應，但左手定則不是奧斯特總結的，選項D錯誤. 電流磁場方向與安培定則 3.如圖2－2－14

9、所示，a、b為通電螺線管磁場中同一根磁感線上的兩點，若用Ba、Bb分別表示a、b兩點磁場的強弱，則(　　) 圖2－2－14 A.Ba＝Bb B.Ba＜Bb C.a、b兩點磁場方向不同 D.a、b兩點磁場方向相同 答案　C 解析　根據磁感線的分布可知Ba＞Bb，a、b兩點磁感線的方向不同，故C對，A、B、D錯. 4.為了判斷一個未知正負極的蓄電池極性，某同學將該蓄電池通過電阻跟螺線管連接起來，發(fā)現小磁針的N極立即向螺線管偏轉，如圖2－2－15所示.用M、N和P、Q分別表示蓄電池和螺線管兩極，下列判斷正確的是(　　) 圖2－2－15 A.電源M端為正極 B.電源N端為

10、正極 C.螺線管P端為S極 D.螺線管內部磁感線方向由P指向Q 答案　B 解析　小磁針的N極向螺線管偏轉說明小磁針所在位置磁場方向向左，即螺線管P端為N極，Q端為S極，選項C錯誤；在螺線管的內部磁場方向由S極指向N極，所以螺線管內部磁感線方向由Q指向P，選項D錯誤；根據安培定則可知，在電源外部電流從N流向M，電源N端為正極，選項A錯誤，B正確. (時間：60分鐘) 題組一、電流磁場方向的判斷 1.如圖2－2－16所示，環(huán)形導線中通有順時針方向的電流I，則該環(huán)形導線中心處的磁場方向為(　　) 圖2－2－16 A.水平向右 B.水平向左 C.垂直于紙面向里 D.垂直

11、于紙面向外 答案　C 解析　根據安培定則可知，該環(huán)形導線中心處的磁場方向垂直于紙面向里，選項C正確. 2.關于通電直導線周圍磁場的磁感線分布，下列示意圖中正確的是(　　) 答案　A 解析　根據安培定則判斷通電直導線的磁場可知，選項A正確. 3.如圖2－2－17所示，水平直導線ab通有向右的電流I，置于導線正下方的小磁針S極將(　　) 圖2－2－17 A.向紙外偏轉　　　　　　　　 　 B.向紙內偏轉 C.在紙面內順時針轉過90° D.不動 答案　A 解析　據安培定則可以確定，通電直導線在其下方產生垂直紙面向里的磁場，在磁場力的作用下，小磁針N極向里，S極向

12、外偏轉，A項正確. 4.通電螺線管附近放置四個小磁針，如圖2－2－18所示，當小磁針靜止時，圖中小磁針的指向正確的是(涂黑的一端為N極)(　　) 圖2－2－18 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.a B.b C.c D.d 答案　B 解析　由安培定則判斷出螺線管的左側相當于條形磁鐵的N極，右側相當于S極.故在a、c、d處磁場方向水平向左，b處磁場方向水平向右，小磁針的N極應沿磁感線方向，只有小磁針b指向正確.選項B正確. 5.關于通電螺旋線管磁極的判斷，下列示意圖中正確的是(　　) 答案　A 解析　根據右手螺旋定則可以判定A項正確，B、C、D錯

13、誤. 6.下面各圖中，電流及其產生的磁場方向均正確的是(　　) 答案　C 解析　根據右手螺旋定則可判定C項正確. 7.如圖2－2－19所示，所在通電螺線管內部中間的小磁針，靜止時N極指向右端，則電源的c端為________極，螺線管的a端為__________極. 圖2－2－19 答案　正　S 解析　由小磁針N極的指向可知通電螺線管中心軸線的磁場方向向右，根據安培定則可知，螺線管的右端為N極，所以左端(a端)為S極，并且可判斷出導線中的電流方向，從而可知電源的c端為正極. 題組二、安培定則的綜合應用 8.如圖2－2－20所示，兩個同樣的導線環(huán)同軸平行懸掛，相隔一小段距

14、離，當同時給兩導線環(huán)通以同向電流時，兩導線環(huán)將(　　) 圖2－2－20 A.相吸引 B.相排斥 C.保持靜止 D.邊吸引邊轉動 答案　A 解析　把環(huán)形電流等效成小磁針，由安培定則知左側小磁針S極對著右側小磁針N極，相互吸引，A正確. 9.如圖2－2－21所示，一束帶電粒子沿水平方向飛 圖2－2－21 過小磁針上方.若帶電粒子飛過小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內偏轉，則帶電粒子可能是(　　) A.向右飛行的正離子束 B.向左飛行的正離子束 C.向右飛行的負離子束 D.向左飛行的負離子束 答案　AD 解析　由小磁針N極向紙面內偏轉，知離子束下方磁感線垂直紙面向里，由安培定則可知，位于小磁針上方直線電流方向向右.故A、D正確. 10.如圖2－2－22所示，一個小磁針位于圓心，且與圓在同一豎直平面內，現使一個帶負電小球在豎直平面內沿圓周逆時針高速旋轉，則(　　) 圖2－2－22 A.小磁針的N極向紙面里轉 B.小磁針的N極向紙面外轉 C.小磁針在紙面內向左擺動 D.小磁針在紙面內向右擺動 答案　A 解析　帶負電的小球在豎直平面內逆時針旋轉，形成順時針方向的環(huán)形電流，根據安培定則，可判斷出該環(huán)形電流的中心磁場方向垂直紙面向里，所以小磁針的N極向紙面里轉.選項A正確. 11