高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 2 探究电流周围的磁场导学案 沪科版选修3-1-沪科版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

学案2探究电流周围的磁场[目标定位]1.了解直线电流、环形电流、通电线圈的磁感线分布，并会运用安培定则判定电流的磁场方向.2.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说.一、电流的磁场[问题设计]1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，电流周围的磁场具有什么特征？仔细观察实验，说明电流的磁场的特点.(1)让一直导线垂直穿过一块水平硬纸板，将小磁针放置在水平硬纸板各处，接通电源.观察小磁针在各处的指向，分析直线电流的磁感线的特点.(2)用相同的方法研究环形电流磁场的磁感线的分布，也可用细铁屑模拟磁感线的分布，分析其磁感线的特点.(3)用细铁屑模拟通电螺线管的磁感线分布，分析其磁感线的特点.答案见要点提炼.[要点提炼]电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断.1.直线电流的磁场：让右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.这个规律也叫右手螺旋定则.特点：以导线上各点为圆心的同心圆，圆所在平面与导线垂直，越向外越稀疏.(如图1所示)图12.环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.特点：内部比外部强，磁感线越向外越疏.(如图2所示)图23.通电螺线管的磁场：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺旋管中心轴线上磁感线的方向.特点：内部为匀强磁场，且内部比外部强.内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极.(如图3所示)1图3二、探究磁现象的本质[问题设计]磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的.[要点提炼]1.安培分子电流假说法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流.每个物质微粒由于分子电流的存在都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.(如图4所示).图42.当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图5甲所示)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙所示).图53.安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的.一、对安培定则的理解与应用例1如图6所示，a是直线电流的磁场，b是环形电流的磁场，c是通电螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.图6解析根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向为逆时针方向，c中螺线管内部磁感线方向向左(图略).答案见解析针对训练如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是()2答案D解析依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确.二、磁感应强度矢量的叠加例2如图7所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是()图7A.直导线中的电流方向垂直纸面向外B.b点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45°C.c点的实际磁感应强度也为零D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同解析由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1T，由安培定则知A项对，另由平行四边形定则知B项也正确.答案AB三、对磁现象的本质的认识例3关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A.除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的B.根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极C.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D.磁就是电，电就是磁；有磁必有电，有电必有磁解析永久磁铁的磁场也是由运动的电荷产生的.故A错误.没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时分子电流的取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形成磁极.故B正确.由安培分子电流假说知C正确.磁和电是两种不...