九年级全册第2节 电生磁导学案

这是一份九年级全册第2节 电生磁导学案，共10页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，想想做做，归纳整理，精讲点拨等内容，欢迎下载使用。

1. 通过实验了解电流周围存在着磁场。
2. 探究通电螺线管外部磁场的方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。
3. 会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
【学习重点】
1. 电流的磁效应是；2. 通电螺线管的磁场。
【学习难点】
运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 奥斯特实验：通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应，该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现。奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关.
2. 通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，其两端的极性跟螺线管中电流的方向有关.
3. 安培定则的内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极.
【合作探究】
探究一、电流的磁效应
1. 奥斯特实验
（1）探究电与磁是否存在联系
【想想做做】①如图甲所示，将一枚转动灵活的小磁针放置在直导线下方。然后使导线和电池触接，连通电路，观察小磁针的变化。
②如图乙所示，把电源切断后，观察小磁针的变化。
③如图丙所示，改变导线中电流的方向，观察小磁针有什么变化？
④实验分析
小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。电流方向改变时，小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向发生了改变。进一步说明电流的磁场方向跟电流的方向有关。
（2）探究归纳：
①电流周围存在着磁场；
②电流的磁场方向跟电流的方向有关。
2. 电流的磁效应
通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。
【例题1】某同学利用图所示装置进行了一系列实验，闭合开关前、小磁针的指向如图甲所示；闭合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验、闭合开关后、小磁针的偏转如图丙中箭头所示。
（1）由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生________；
（2）由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的_____有关。
【答案】（1）磁场；（2）方向。
【解析】（1）由甲、乙两图可知，开关闭合后，电路中有电流通过，小磁针的指向发生变化，可以得出结论电流周围可以产生磁场。
（2）由乙、丙两图可知，电路中电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，可以得出电流周围的磁场方向与电流方向有关。
探究二、通电螺线管的磁场
【想一想】既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？怎样才能使电流的磁场变强呢？
1. 螺线管
如果将导线绕在圆筒上，就做成了螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会增强得多。
螺线管演示器 将导线绕在圆筒上

2. 实验探究：通电螺线管的磁场特点
（1）实验一
如图所示，用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管（或用螺线管演示器），在纸板上均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。
实验现象与分析：如图所示，可以看到小铁屑有规则地排列起来。从铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场和条形磁体相似。
实验一 实验二
（2）实验二
将小磁针放到通电螺线管周围不同的位置，包括螺线管内部，在纸板上记下小磁针在各个位置时的N极指向。
实验现象：看到周围小磁针的N极指向不同，内部小磁针N极指向相同（均选填“相同”或“不相同”），如图所示。
现象分析：从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端；内部磁感线的方向与外部磁感线的方向相反，如图所示。
（3）实验三
在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，对照上次实验中的现象，观察小磁针的N极指向与原来是否相同。
实验现象：小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。
现象分析：小磁针的N极指向改变，说明磁场方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了。由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
探究归纳：通电螺线管的磁场特点
（1）通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。
（2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
3. 探究通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系
（1）设计并进行实验
取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。
（2）实验现象分析
①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同（选填“相同”或“不相同”）；
②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同（选填“相同”或“不相同”）。
（3）探究归纳：
通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。
切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法无关，与电流由哪端流入无关（均选填“有关”或“无关”）！
【例题2】在探究“通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）按照图甲布置实验器材，螺线管通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管的周围存在___；小磁针放在螺线管四周不同位置，在图上记录了磁针___极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
（2）小明做了如图乙所示的实验，由实验现象得出：通电螺线管的磁极极性与_______有关。
【答案】（1）磁场，N（或北极），（2）电流方向.
【解析】（1）按照图甲布置实验器材，螺线管通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管的周围存在磁场，是小磁针受力发生偏转。小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针N极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。
探究三、安培定则
【想一想】通过前面的学习，知道通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。你能想出一些办法描述通电螺线管的极性与电流方向间的关系吗？
1. 安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法
（1）蚂蚁的方法：如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。
（2）猴子的方法：如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。
蚂蚁的方法 猴子的方法 我们的方法
我们应该怎样判断呢？对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判断。
（3）安培定则
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
2. 安培定则的应用
（1）根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性.
（2）由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向.
（3）根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线.
（4）提示：
①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。
②N极和S极一定在通电螺线管的两端。
③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。
【例题3】在图中根据磁感线的方向，标出通电螺线管的N、S极和电源的“+”、“-”极。
【答案】见右图.
【解析】在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极。所以螺线管的左端为N极，右端为S极。根据安培定则：伸出右手，使右手大拇指指向通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的。所以电源的右端为正极，左端为负极，如图所示.
【归纳整理】
第2节 电生磁
【精讲点拨】
1. 奥斯特在世界上第一个发现了电与磁之间的联系，开创了电磁学的发展。
2. 通电螺线管外部磁场方向是由N极出来指向S极，内部磁场方向则由S极指向N极。
3. 通电螺线管周围的磁场与条形磁体十分相似，但它们也有不同的地方。
相同点：（1）都有吸附铁类物质的性质；（2）条形磁体的磁极位置与通电螺线管相同；（3）都有同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的特点；（4）把二者悬挂起来都有指示南北的性质。
不同点：（1）条形磁体属于永磁体，而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性；（2）条形磁体的南北极是固定的，而通电螺线管的南北极与电流方向有关；（3）条形磁体磁场的强弱一般情况下是不变的，而通电螺线管的磁场强弱与电流的大小有关。
4. 对于画在纸面上的螺线管，手握不方便，可作如下改进：
（1）伸开右手掌，掌心对着螺线管；
（2）让四指指向线圈中电流的方向；
（3）则拇指所指的一端为通电螺线管的N极。
【课堂练习】
1. 如图所示是著名的奥斯特实验。
（1）实验探究的是通电导线周围是否存在_________。
（2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的_______极.
（3）接通电路后，观察到小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，这表明通电导线周围磁场的方向与________的方向有关.
（4）实验中小磁针的作用是____________。
【答案】（1）磁场；（2） S；（3）电流；（4）检验磁场是否存在。
【详解】（1）实验探究的是通电导线周围是否存在磁场.（2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的S极；（3）接通电路后，小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关.（4）实验中小磁针的作用是检验磁场是否存在。
2. 在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有______，通过小磁针静止时_____极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与________有关.
【答案】磁场，N，电流方向。
【详解】闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场；通过小磁针静止时N极的指向，可确定该点的磁场方向；调换电源正负极，即改变电流方向，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
3．如图所示，闭合开关S，A、B、C、D四个小磁针静止时指向正确的是（ ）

A. 小磁针A B. 小磁针B C. 小磁针C D. 小磁针D
【答案】C。
【详解】根据电源的正、负极在图上标出通电螺线管中的电流方向；根据电流方向，利用安培定则判断通电螺线管左端为N极，右端为 S极。
根据磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，画出磁体周围的磁感线。磁场中任一点处小磁针静止时北极指向和该点的磁感线方向一致，所以小磁针A的N极应向左，小磁针B的N极应指向右上方，小磁针C的N极应指向右下方，小磁针D的N极应向左。只有小磁针C的指向正确。所以选C。
4．如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ）
A. N，S，N，N B. S，N，S，S
C. S，S，N，S D. N，N，S，N
【答案】D。
【详解】先判断通电螺线管的左端B为N极，右端C为S极；根据甲与螺线管间的磁感线的形状可以判断是同名磁极的磁场，所以A为N极；根据C与D间的磁感线可知是异名磁极，所以D为N极。
所以ABC错误，选项D正确。
5. 如图所示，请根据图中信息标出电源的正极，用箭头标出A点磁感线的方向。
【答案】见右图。
【详解】由图知，右边磁体的左端为N极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；由于规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向上。
6. 由图知，右边磁体的左端为N极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；由于规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向上。
【答案】见右图。
【详解】由题意可知，通电螺线管的左端为N极，由异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为S极，左端为N极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，且由安培定则可知，电流从通电螺线管的右端流入，左端流出，故可知电源左端为负极，右端为正极，如图所示.
7. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中，小明进行了如下操作：
（1）如图所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑．
①由图可知通电螺线管的磁场与___________相似．
②放入小磁针的作用：__________________.
（2）改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状_______（选填“没有改变”或“发生改变”），小磁针指向与原来________（选填“相同”或“相反”）．
【答案】（1）条形磁体，确定通电螺线管的磁极；（2）没有改变，相反。
【详解】（1）①由图可知通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似；②放入小磁针的作用是确定通电螺线管的磁极。
（2）改变电流方向，不会改变铁屑的分布形状，但小磁针指向与原来相反。
8. 在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
①小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是_____________________；
②闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在_______；
③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是________。
【答案】①确定通电螺线管周围磁场的方向；②磁场；③改变螺线管中的电流方向，观察小磁针的指向变化情况。
【详解】①因为小磁针放入磁场中，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使用小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的方向。
②闭合开关后观察到小磁针按一定的规律发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。
③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，验证方法是改变螺线管中电流方向，观察小磁针的指向变化情况。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？