《2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 磁場與回旋加速器 5.3 探究電流周圍的磁場學(xué)案 滬科版選修3-1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 磁場與回旋加速器 5.3 探究電流周圍的磁場學(xué)案 滬科版選修3-1.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

5.3　探究電流周圍的磁場 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.學(xué)會通過實驗探究通電直導(dǎo)線和通電線圈的磁場．(重點) 2．掌握用安培定則判斷直線電流、通電線圈周圍的磁場．(重點) 3．了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，知道安培分子電流假說．(難點) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識梳理] 一、電流的磁場 1．丹麥的物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能使小磁針偏轉(zhuǎn)． 2．直線電流的磁場 (1)磁場分布：直線電流磁場的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上． (2)安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向． 3．通電線圈的磁場 (1)環(huán)形電流的磁場：環(huán)形電流磁場的磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線，也滿足安培定則． (2)通電螺線管的磁場：就像一根條形磁鐵，一端相當(dāng)于北極，另一端相當(dāng)于南極．長直通電螺線管內(nèi)中間部分的磁場近似勻強磁場． (3)磁感線方向判定：電流方向、磁場磁感線方向仍然滿足安培定則．右手握住螺旋管，讓四指指向電流的環(huán)繞方向，則大拇指指向N極． 二、探究磁現(xiàn)象的本質(zhì) 1．安培的分子電流假說：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，叫分子電流，分子電流使每一個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子電流的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極． 2．磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的． [基礎(chǔ)自測] 1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“”．) (1)直線電流磁場的磁感線一定和電流方向平行．() (2)直線電流和通電螺線管的電流方向跟它產(chǎn)生的磁場的磁感線方向之間的關(guān)系都符合安培定則．(√) (3)通電螺線管的磁感線都是從N極指向S極．() (4)磁鐵的磁場和電流的磁場本質(zhì)是相同的．(√) (5)磁體受到高溫或猛烈敲擊有時會失去磁性．(√) (6)發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是安培．() 【提示】　 (1)　直線電流磁感線所在的平面與電流方向垂直． (3)　螺線管內(nèi)部磁感線方向從S極指向N極． (6)　發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是奧斯特． 2．下列各圖中，用帶箭頭的細(xì)實線表示通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布情況，其中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：69682254】 D　[通電直導(dǎo)線周圍磁感線是以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，由安培定則可知選項D正確．] 3．如圖是通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布情況示意圖，各圖的中央表示垂直于紙面的通電直導(dǎo)線及其中電流的方向，其他的均為磁感線，其方向由箭頭指向表示，這四個圖中，正確的是(　　) C　[根據(jù)安培定則可以判斷，A、B、C電流的磁場沿順時針方向，D電流的磁場沿逆時針方向，D錯．離電流越遠(yuǎn)，磁場越弱，磁感線越稀疏，故A、B錯，C對．] 4．磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，其原因是(　　) A．分子電流消失 B．分子電流取向變得大致相同 C．分子電流取向變得雜亂 D．分子電流減弱 C　[根據(jù)安培的分子電流假說，當(dāng)分子電流取向變得大致相同時，對外顯示磁性；當(dāng)溫度升高或者受到敲擊時分子發(fā)生運動，分子電流變得紊亂無序，對外不能顯示磁性．] [合 作 探 究攻 重 難] 安培定則的應(yīng)用 安培定則可以用來判定直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場． 安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖 直線電流 以導(dǎo)線上任意點為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱 環(huán)形電流 內(nèi)部磁場比環(huán)外強，磁感線越向外越稀疏 通電螺線管 內(nèi)部為勻強磁場且比外部強，方向由S極指向N極；外部類似條形磁鐵，由N極出發(fā)回到S極 　彈簧測力計下掛一條形磁鐵，其N極一端位于一通電螺線管的正上方，如圖531所示，下列說法正確的是(　　) 圖531 A．若a接電源正極，b接負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)不變 B．若a接電源正極，b接負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)增大 C．若b接電源正極，a接負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)減小 D．若b接電源正極，a接負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)增大 思路點撥：①磁鐵和螺線管吸引時彈簧測力計示數(shù)增大，排斥時示數(shù)減小． ②先確定正、負(fù)極，再判斷電流方向，最后判斷螺線管的N、S極． D　[若a接電源正極，b接負(fù)極，螺線管中電流俯視沿逆時針方向，由安培定則判斷螺線管的上端相當(dāng)于條形磁鐵的N極，故磁鐵受到螺線管對它向上的斥力作用，彈簧測力計示數(shù)減小，A、B錯誤；若b接電源正極，a接負(fù)極，由安培定則判斷螺線管的上端相當(dāng)于條形磁鐵的S極，磁鐵受到螺線管對它向下的引力作用，彈簧測力計示數(shù)變大，故C錯誤，D正確．] 應(yīng)用安培定則時注意的兩點 (1)分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場的方向時，大拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場繞向；在判定環(huán)形電流磁場方向時，四指指“原因”——電流繞向，大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向，即指N極． (2)優(yōu)先采用整體法：一個任意形狀的閉合電流(如三角形、矩形)的磁場，從整體效果上可等效為環(huán)形電流的磁場． [針對訓(xùn)練] 1．(多選)下列所示各圖中，小磁針的指向正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：69682255】 ABD　[小磁針N極受力方向是該點的磁感應(yīng)強度方向，由安培定則及地磁場、條形磁鐵、蹄形磁鐵磁場分布可知選項A、B、D正確．] 2. (多選)如圖532所示，螺線管、蹄形鐵芯、環(huán)形導(dǎo)線三者相距較遠(yuǎn)，當(dāng)開關(guān)閉合后小磁針N極(黑色的一端)的指向正確的是(　　) 圖532 A．小磁針a的N極指向正確 B．小磁針b的N極指向正確 C．小磁針c的N極指向正確 D．小磁針d的N極指向正確 BCD　[根據(jù)安培定則，蹄形鐵芯被磁化后右端為N極，左端為S極，小磁針c指向正確；通電螺線管的磁場分布和條形磁鐵相似，內(nèi)部磁場向左，下方磁場向右，所以小磁針b指向正確，小磁針a指向錯誤；環(huán)形電流形成的磁場左側(cè)應(yīng)為S極，故d的指向正確．] 電流磁場的疊加 1.當(dāng)空間存在幾個磁體或電流時，出現(xiàn)磁場疊加的情況． 2．磁感應(yīng)強度是矢量，磁感應(yīng)強度疊加時遵循平行四邊形定則． 　如圖533所示，三根長直通電導(dǎo)線中的電流大小相同，通過b、d導(dǎo)線的電流方向為垂直紙面向里，c導(dǎo)線的電流方向為垂直紙面向外，a點為b、d兩點連線的中點，ac垂直bd，且ab＝ad＝ac，則a點的磁場方向為(　　) 圖533 A．垂直紙面向外　　　 B．垂直紙面向里 C．沿紙面由a指向b D．沿紙面由a指向d 思路點撥：①先根據(jù)安培定則確定電流b、c、d在a點產(chǎn)生的磁場方向． ②根據(jù)矢量合成法則確定合磁場方向． C　[根據(jù)安培定則確定三個電流在a點上所產(chǎn)生的磁場方向，如圖所示： 直導(dǎo)線b在a點產(chǎn)生的磁場與直導(dǎo)線d在a點產(chǎn)生的磁場方向相反，大小相等，則合磁場為零；而直導(dǎo)線c在a點產(chǎn)生的磁場方向從d指向b，即為沿紙面由a指向b.故選C.] [針對訓(xùn)練] 3．如圖534所示，三根通電導(dǎo)線Q、P、R互相平行且通過正三角形的三個頂點，三根導(dǎo)線中電流的大小相等，方向垂直紙面向里，則通電導(dǎo)線P、Q在導(dǎo)線R處的磁場方向是(　　) 圖534 A．指向y軸負(fù)方向 B．指向y軸正方向 C．指向x軸正方向 D．指向x軸負(fù)方向 C　[由安培定則可知，P在R處產(chǎn)生的磁場方向斜向右下且與水平方向成30角；Q在R處產(chǎn)生的磁場方向斜向右上且與水平方向成30角，由于電流的大小相等，與R的距離相等，因此兩磁場的磁感應(yīng)強度的大小相等，由平行四邊形定則可知，合磁場的方向水平向右，即指向x軸正方向，故選C.] 4. (多選)兩根長直導(dǎo)線a、b平行放置，如圖535所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖，圖中O點為兩根導(dǎo)線連線ab的中點，M、N為ab的中垂線上的兩點且與a、b等距，兩導(dǎo)線中通有等大、同向的恒定電流，已知直線電流在某點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B的大小跟該點到通電導(dǎo)線的距離r成反比，則下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：69682256】 圖535 A．M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同 B．M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反 C．O點的磁感應(yīng)強度為零 D．若在N點放一小磁針，靜止時其北極沿ON指向O點 BC　[由安培定則、通電直導(dǎo)線周圍磁場特點及矢量的合成知BM垂直MN向下，BN垂直MN向上，且BM＝BN；而O點的磁感應(yīng)強度BO＝0，B、C對，A錯；若在N點放一小磁針，靜止時其北極垂直MN向上．] [當(dāng) 堂 達 標(biāo)固 雙 基] 1.如圖536所示，把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方附近，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時，磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)．發(fā)現(xiàn)這個實驗現(xiàn)象的物理學(xué)家是(　　) 圖536 A．牛頓　　　B．愛因斯坦 C．奧斯特 D．居里夫人 C　[發(fā)現(xiàn)電流能使小磁針偏轉(zhuǎn)的物理學(xué)家是奧斯特．故C正確．] 2．一根軟鐵棒被磁化是因為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：69682257】 A．軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流 B．軟鐵棒中分子電流取向雜亂無章 C．軟鐵棒中分子電流消失 D．軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同 D　[軟鐵棒中的分子電流是一直存在的，并不因為外界的影響而產(chǎn)生或消失，故A、C錯．根據(jù)磁化過程的實質(zhì)可知，B錯誤，D正確．] 3．當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流時，小磁針靜止時北極指向讀者的是(　　) C　[根據(jù)安培定則可確定C正確．] 4.如圖537所示，螺線管中通有電流，如果在圖中的a、b、c三個位置上各放一個小磁針，其中a在螺線管內(nèi)部，則： 圖537 (1)放在a處的小磁針的N極向________． (2)放在b處的小磁針的N極向________． (3)放在c處的小磁針的N極向________． 【導(dǎo)學(xué)號：69682258】 【解析】　 由安培定則，通電螺線管的磁場如圖所示，右端為N極，左端為S極，在a點，磁場方向向右，則小磁針在a點時，N極向右；在b點，磁場方向向右，則小磁針在b點時，N極向右；在c點，磁場方向向右，則小磁針在c點時，N極向右． 【答案】　(1)右　(2)右　(3)右