2020高中物理 第二章 電流與磁場 1 電流的磁場學(xué)案 教科版選修1-1

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1、 1 電流的磁場 學(xué)?習(xí)?目?標(biāo) 知?識?脈?絡(luò) 1.了解磁體的吸鐵性和指向性． 2．了解電流的磁效應(yīng)，及奧斯特發(fā)現(xiàn) 電流磁效應(yīng)的過程． 3．知道磁場的概念． 4．知道磁感線，會用磁感線描述磁 場．(難點) 5．了解通電直導(dǎo)線、環(huán)形導(dǎo)線及螺線 管周圍磁感線的分布特點．(重點) [自?主?預(yù)?習(xí)·探?新?知] [知識梳理] 一、簡單磁現(xiàn)象 電流磁效應(yīng) 1．任何磁體都有兩個磁極．懸掛的磁體靜止時有指南北的性質(zhì)．磁體和磁體間存在相 互作用，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引． 2．

2、1820?年奧斯特發(fā)現(xiàn)：把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方，給導(dǎo)線通電時，磁針發(fā)生 了偏轉(zhuǎn)，說明電流也能產(chǎn)生磁，這個現(xiàn)象稱為電流磁效應(yīng)． 二、電流的磁場 1．磁體和通電導(dǎo)線周圍存在著一種特殊物質(zhì)叫作磁場． 2．磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的．磁場 的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或電流有力的作用． 3．磁感線 描述：磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強度的大小，磁感線的切線方向表示磁感應(yīng)強度方 向，也就是小磁針?N?極受力的方向． [基礎(chǔ)自測] 1．思考判斷 (1)有的磁體只有一個磁極．( ) (2)奧

3、斯特的發(fā)現(xiàn)“打開了黑暗領(lǐng)域的大門”．( ) (3)磁場對處在其中的磁極有力的作用．( ) (4)磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．( ) (5)磁感線總是由?N?極出發(fā)指向?S?極．( ) 【提示】 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× 2．一個蹄形磁鐵從中間斷開后，每一段磁鐵的磁極個數(shù)是( ) A．一個 B．二個 C．四個 D．沒有 1 B [一個磁鐵無論斷成幾段，每一段還是有兩個磁極，選?B.] 3．關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是( ) A．兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場 B．磁感線總是從?

4、N?極到?S?極，是不閉合的曲線 C．磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致 D．兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交 C [磁感線是為描述磁場而假想的，其疏密程度反映磁場的強弱，其空隙處并不是不存 在磁場，故?A?錯誤；據(jù)磁感線的特點可知，在磁體外部，磁感線從N?極到?S?極，在磁體的內(nèi) 部，磁感線從?S?極到?N?極，并且每一點的切線方向就是該點的磁場方向，故?B?錯誤，C?正確； 兩個磁感應(yīng)強度的矢量和表示這一點的磁場方向，且方向是唯一的，故磁感線不可能相交， D?錯誤．故選?C.] 4．如圖?211 所示，水平直導(dǎo)線?ab?通有向

5、右的電流?I，置于導(dǎo)線正下方的小磁針?S?極 將( ) 【導(dǎo)學(xué)號：37032031】 圖?211 A．向紙外偏轉(zhuǎn) B．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) C．在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過?90° D．不動 A [當(dāng)通入如圖所示的電流時，根據(jù)右手螺旋定則可得小磁針的位置的磁場方向是垂直 紙面向里，由于小磁針靜止時?N?極的指向為磁場的方向，所以小磁針的?N?極將垂直于紙面向 里轉(zhuǎn)動，S?極向指外偏轉(zhuǎn)，故?A?正確．] [合?作?探?究·攻?重?難] 對磁場的認(rèn)識和理解 1．磁場

6、的物質(zhì)性 磁場與電場一樣，都是物質(zhì)．磁場是磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)，說它“特殊”是因 為它和我們常見的以分子、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒組成的物質(zhì)的形式存 在，而是以一種“場”的形式存在；說它是“物質(zhì)”是因為它和我們常見的實物一樣，能對 2 放入其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用．因此我們說磁場是和我們常見的桌子、房屋、 水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)． 2．磁場力的特點 磁體間的相互作用是通過磁場來產(chǎn)生的．磁場力是非接觸力．磁場是一種實際存在的物 質(zhì)，也具有能量． 關(guān)于磁場，下列說法中不正確的

7、是( ) A．磁場和電場一樣，是同一種物質(zhì) B．磁場的最基本的特性是對放在磁場里的磁極或電流有磁場力的作用 C．磁體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過磁場進行的 D．電流和電流之間的相互作用是通過磁場進行的 A [電荷周圍存在電場，運動電荷產(chǎn)生磁場，磁場的基本性質(zhì)是對放在磁場里的磁體或 電流有磁場力的作用，磁體間、磁體與通電導(dǎo)體間、電流與電流間的相互作用都是通過磁場 進行的．故?B、C、D?正確．] [針對訓(xùn)練] 1．下列關(guān)于磁場的說法中，正確的是( ) A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì) B．磁場是為了解釋磁極間相互作用而人

8、為規(guī)定的 C．磁極與磁極之間是直接發(fā)生作用的 D．磁場只有在磁極與磁極發(fā)生作用時才產(chǎn)生 A [磁極與磁極間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，故?C?錯誤；磁場具有能量，對磁極有 力的作用，是一種客觀存在的物質(zhì)，A?正確，B?錯誤；磁場在磁極周圍始終存在，D?錯誤．] 常見電流的磁場 1．直線電流的磁場規(guī)律 用右手握住通電直導(dǎo)線，使伸直拇指的方向與電流的方向一致，則四指彎曲的方向就是 電流周圍磁感線的環(huán)繞方向．如圖?212 所示． 圖?212 特點：無磁極，非勻強，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱

9、；直線電流磁場的磁感線的立體圖、 橫截面圖、縱截面圖如圖?213 所示． 3 圖?213 2．環(huán)形電流的磁場 四指繞向為電流方向，則伸直的拇指方向即為環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向(如圖 214 所示) 圖?214 特點：環(huán)形電流的兩側(cè)是?N?極和?S?極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱；環(huán)形電流磁場的 磁感線的立體圖、橫截面圖、縱截面圖如圖?215 所示． 圖?215 3.通電螺線

10、管的磁場 圖?216 用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，則拇指所指的方向就 是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，如圖?216 所示． 特點：與條形磁鐵的磁場相似，兩端分別是?N?極和?S?極，管內(nèi)為勻強磁場，且磁場最強， 管外為非勻強磁場；通電螺線管磁場的磁感線的立體圖、橫截面圖、縱截面圖如圖?217 所示． 圖?217 4．電流的磁場的判斷方法 4 通電直導(dǎo)線、線圈或螺線管其周圍的磁場方向

11、的判斷法則——安培定則，安培對它進行 了總結(jié)并形象描述為右手螺旋定則，右手握住導(dǎo)線或螺線管伸直拇指，如果拇指沿電流方向， 則四指彎曲的方向為磁感線環(huán)繞方向．若四指彎曲的方向為電流環(huán)繞方向則拇指所指方向就 是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，這一規(guī)律一般又稱為安培定則． 圖中能正確表示通電導(dǎo)線附近磁感線分布的是( ) B [對圖?A，電流豎直向上，則根據(jù)安培定則可知，左側(cè)磁場向外，右側(cè)磁場向里，故 A?錯誤； 對圖?B，電流向上，則根據(jù)安培定則可知，從上向下看磁感線為逆時針

12、方向，故?B?正確； 對圖?C，電流向外，則根據(jù)安培定則可知，磁場應(yīng)為逆時針方向，故?C?錯誤；對圖?D，電流 向右，則根據(jù)安培定則可知，上方磁感線應(yīng)向外，下方磁感線向里，故D?錯誤．] 應(yīng)用安培定則時，要注意直線電流和環(huán)形電流的區(qū)別，同時要看清所給圖示是立體圖、 橫截面圖還是縱截面圖. [針對訓(xùn)練] 2．一環(huán)形線圈和兩個小磁針如圖?218 所示位置，開始兩個小磁針與環(huán)形線圈在同一 個平面內(nèi)，當(dāng)線圈中通以如圖所示的電流之后，兩個小磁針將( ) 【導(dǎo)學(xué)號：37032032】

13、 圖?218 A．內(nèi)部的小磁針的?N?極向外轉(zhuǎn)，外部的小磁針的?N?極向外轉(zhuǎn) B．內(nèi)部的小磁針的?N?極向里轉(zhuǎn)，外部的小磁針的?N?極向外轉(zhuǎn) 5 C．內(nèi)部的小磁針的?N?極向外轉(zhuǎn)，外部的小磁針的?N?極向里轉(zhuǎn) D．內(nèi)部的小磁針的?N?極向里轉(zhuǎn)，外部的小磁針的?N?極向里轉(zhuǎn) B [由安培定則判斷可知環(huán)形電流內(nèi)部磁場的方向垂直紙面向里，外部垂直紙面向外， 故?B?項正確．] [當(dāng)?堂?達(dá)?標(biāo)·固?雙?基] 1．關(guān)于磁場下列說法正確的是( ) A．電流周圍存在磁場 B．在磁場中無磁感線區(qū)域不存在磁

14、場 C．任何物體周圍都存在磁場 D．磁體的內(nèi)部沒有磁場 A [由奧斯特實驗可知?A?正確；磁場分布于磁體和電流周圍的整個空間，所以?B?錯誤； 只有磁體和電流的周圍才存在磁場，因此?C?錯誤；磁體的外部、內(nèi)部同樣存在磁場，所以D 錯誤．故選?A．] 2．(多選)關(guān)于磁極間相互作用，下列說法正確的是( ) A．同名磁極相吸引 B．同名磁極相排斥 C．異名磁極相排斥 D．異名磁極相吸引 BD [磁體之間的相互作用力遵循：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．] 3．在做“奧斯特實驗”時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是( ) A．

15、沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長線上 B．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)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 C [能否發(fā)生轉(zhuǎn)動跟導(dǎo)線給磁針的力的方向相關(guān)，只有方向合適才能效果明顯．把導(dǎo)線 沿南北方向放置在處于靜止?fàn)顟B(tài)的磁針的正上方，通電時磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)．如果電流沿 東西方向放置，就不會看到小磁針的偏轉(zhuǎn)．] 4．在圖?219 中，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場中某處小磁針?N?極的指向或磁 感線方向．請畫出對應(yīng)的磁感線(標(biāo)上方向)或電流方向． 圖?219 【解析】 根據(jù)安培定則，可以確定： 6 【答案】 見解析圖 7