2018滬科選修31 53　探究電流周圍的磁場 學(xué)案

1、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(diǎn))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(diǎn))3了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，知道安培分子電流假說(難點(diǎn))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(diǎn)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

2、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(qiáng)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(yùn)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

3、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

4、電直導(dǎo)線周圍磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)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)

5、溫度升高或者受到敲擊時分子發(fā)生運(yùn)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(diǎn)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(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，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5­3­1A若a接電源正極，b接負(fù)極，彈簧測力

6、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(diǎn)撥：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

7、意的兩點(diǎn)(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(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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)

8、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5­3­2A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(qiáng)度是矢量，磁感應(yīng)強(qiáng)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

9、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(diǎn)為b、d兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，ac垂直bd，且abadac，則a點(diǎn)的磁場方向為()圖5­3­3A垂直紙面向外B垂直紙面向里C沿紙面由a指向bD沿紙面由a指向d思路點(diǎn)撥：先根據(jù)安培定則確定電流b、c、d在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向根據(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(diǎn)上所產(chǎn)生的磁場方向，如圖所示：直導(dǎo)線b在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與直導(dǎo)線d在a點(diǎn)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(diǎn)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5

10、3;3­4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(diǎn)，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5­3­4A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(qiáng)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5&

11、#173;3­5所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖，圖中O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線ab的中點(diǎn)，M、N為ab的中垂線上的兩點(diǎn)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(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小跟該點(diǎn)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5­3­5AM點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同BM點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反CO點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D若在N點(diǎn)放一小磁針，靜止時其北極沿ON指向O點(diǎn)BC由安培定則、通電直導(dǎo)線周圍磁場特點(diǎn)及矢量的合成知BM垂直MN向下，BN垂直MN向上，且BMBN；而O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

12、BO0，B、C對，A錯；若在N點(diǎn)放一小磁針，靜止時其北極垂直MN向上當(dāng) 堂 達(dá) 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5­3­6A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5­