1.電和磁的聯(lián)系:(1)奧斯特實驗:將水平導(dǎo)線沿_____方向放在小磁針的上方,通電時小磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動。(2)意義:奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了_____________,首次揭示了電與磁的聯(lián)系。2.磁場:(1)產(chǎn)生:磁體、_________周圍都存在著磁場。(2)基本性質(zhì):對放入其中的_____或_________產(chǎn)生力的作用。磁體與磁體之間、磁體與_________之間以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過_____發(fā)生的。
3.磁感線:(1)定義:在磁場中畫出的一些有方向的曲線,曲線上每一點的切線方向都跟這點的___________的方向一致。(2)特點:①磁感線是為研究磁場方便而假想的具有_____的曲線,實際并不存在。②磁感線的疏密程度表示磁場_____,磁場強的地方磁感線_____,磁場弱的地方磁感線_____。
③磁感線上每一點的_____方向就是該點的磁場方向。④磁感線在空間不能_____,也不能相切和中斷。⑤磁場中的任何一條磁感線都是_____曲線,在磁體外部由__極指向__極,在磁體內(nèi)部由__極指向__極。
4.幾種電流磁場磁感線的確定:(1)通電直導(dǎo)線:右手握住導(dǎo)線,讓伸直的拇指所指的方向與_____方向一致,彎曲的四指所指的方向就是___________的方向。(如圖甲) 　　甲
(2)環(huán)形電流:讓右手彎曲的四指與_________方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上_______的方向。(如圖乙)
(3)通電螺線管:右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向跟_____的方向一致,拇指所指的方向就是螺線管_____磁感線的方向。 (如圖丙)
主題一 　磁場和磁感線任務(wù)1 磁場及其性質(zhì)【生活情境】如圖甲所示,把一段直導(dǎo)線懸掛在蹄形磁鐵的兩極之間,通以電流。如圖乙所示,兩平行直導(dǎo)線通以同向或反向電流。
【問題探究】從圖甲可以觀察到什么現(xiàn)象?從圖乙可以觀察到什么現(xiàn)象?提示:從圖甲可以觀察到通電直導(dǎo)線發(fā)生移動;從圖乙可以觀察到同向電流互相吸引,反向電流互相排斥。
任務(wù)2 磁感線的特點【實驗情境】 在條形磁鐵上面放一塊玻璃板,玻璃板上面均勻撒上一層細鐵屑,輕敲玻璃板,觀察現(xiàn)象。
【問題探究】(1)細鐵屑分布有怎樣的規(guī)律性?提示:細鐵屑有規(guī)律地排列起來,磁極處分布密集,其他位置分布稀疏。(2)如果說有規(guī)律地排列起來的細鐵屑是條形磁鐵磁感線的“模擬”,那么,應(yīng)該怎樣用磁感線來描述磁場呢?提示:可以類比用電場線描述電場一樣, 在磁場中畫一些有方向的曲線, 使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應(yīng)強度的方向一致, 這樣的曲線叫磁感線。利用磁感線就可以形象地描述磁場。
【結(jié)論生成】磁感線的特點:(1)磁感線在磁體的外部都是從N 極出來進入S極,在磁體的內(nèi)部則是由S極指向N極,形成一條閉合曲線。(2)在磁場中,某一點有唯一確定的磁場方向,所以兩條磁感線不能相交或相切。(3)磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線,為形象、直觀、方便地研究磁場提供了依據(jù)。(4)磁感線越密集表示磁場越強,磁感線越稀疏表示磁場越弱。
【典例示范】(多選)下列說法正確的是 (　　)A.磁場看不見、摸不著,所以它并不存在,它是人們?yōu)榱搜芯繂栴}方便而假想出來的B.同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引C.磁體和通電導(dǎo)體都能產(chǎn)生磁場D.若小磁針始終指向南北方向,則小磁針的附近一定沒有磁體
【解析】選B、C。磁場是一種“場”物質(zhì),它和我們常見的分子、原子組成的物質(zhì)不同,它是以一種“場”的形式存在,A錯誤;由磁極間相互作用的基本規(guī)律及電流的磁效應(yīng)可知,B、C正確;若磁體放在小磁針的南方或北方,小磁針仍可能始終指向南北方向,D錯誤。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】(多選)關(guān)于磁場和磁感線的描述,下列說法中正確的是(　　)A.磁極與磁極之間、磁極與電流之間都可以通過磁場發(fā)生相互作用B.磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向,它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致C.磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā),到S極終止D.磁感線可以用細鐵屑來顯示,因而是真實存在的
【解析】選A、B。磁場是一種特殊物質(zhì),磁極、電流間發(fā)生作用都是通過磁場發(fā)生的,故A對;磁感線是為形象描述磁場而假想的線,不是真實存在的,故D錯;磁感線的切線方向表示磁場的方向,磁感線的疏密表示磁場的強弱,故B對;磁感線是閉合曲線,在磁體外部由N極指向S極,在磁體內(nèi)部由S極指向N極,故C錯。
主題二電流周圍的磁場任務(wù)1 安培定則【生活情境】安培定則有兩個重要的方向:大拇指指向和四指環(huán)繞的方向,結(jié)合這兩個方向討論。
【問題探究】(1)對于通電直導(dǎo)線兩個方向有何意義?提示:拇指所指的方向與電流方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。(2)對于環(huán)形電流和通電螺線管兩個方向有何意義 ?提示:右手彎曲的四指與環(huán)形電流或通電螺線管電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。
任務(wù)2 安培定則的應(yīng)用【實驗情境】
【問題探究】直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管有哪些相似和不同?
【結(jié)論生成】1.三種電流磁場的特點:(1)直線電流: 通電導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓。離導(dǎo)線越近磁場越強,離導(dǎo)線越遠磁場越弱。(2)環(huán)形電流: 環(huán)形電流的磁場類似于條形磁鐵的磁場。由于磁感線均為閉合曲線,所以環(huán)內(nèi)磁感線條數(shù)與環(huán)外相等,故環(huán)內(nèi)磁場強,環(huán)外磁場弱。(3)通電螺線管:通電螺線管外部的磁場跟條形磁鐵外部的磁場分布情況相同,兩端分別為N極和S極;管內(nèi)是勻強磁場,磁場方向由S極指向N極。
2.安培定則中的“因果”關(guān)系:(1)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。(2)在判定環(huán)形電流磁場方向時,四指指“原因” ——電流方向,拇指指“結(jié)果” ——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向。
【典例示范】當導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流,小磁針靜止時北極指向讀者的是(　　)
【解析】選C。通電直導(dǎo)線電流從左向右,根據(jù)安培定則,則有小磁針所處的位置磁場方向垂直紙面向里,所以小磁針靜止時北極背離讀者,故A錯誤;通電直導(dǎo)線電流豎直向上,根據(jù)安培定則,磁場的方向為逆時針(從上向下看),因此小磁針靜止時北極背離讀者,故B錯誤;環(huán)形導(dǎo)線的電流方向如題圖C所示,根據(jù)安培定則,則有小磁針所處的位置磁場方向垂直紙面向外,所以小磁針靜止時北極指向讀者,故C正確;根據(jù)安培定則,結(jié)合電流的方向,則通電螺線管的內(nèi)部磁場方向由右向左,則小磁針靜止時北極指向左,故D錯誤。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】如圖所示,小磁針放置在螺線管軸線的左側(cè),當螺線管通以恒定電流時,不計其他磁場的影響,小磁針靜止時N極的指向是(　　) A.向右　　　　B.向左　　　　C.向上　　　　D.向下【解析】選B。根據(jù)安培定則可以判斷通電螺線管左側(cè)為N極,右側(cè)為S極,因此左側(cè)小磁針靜止時N極指向左側(cè),故選B
1.(多選)如圖所示,關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用,下列說法正確的是(　　) A.甲圖中,電流不產(chǎn)生磁場,電流對小磁針的力的作用是通過小磁針的磁場發(fā)生的B.乙圖中,磁體對通電導(dǎo)線的力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的C.丙圖中電流間的相互作用是通過電流的磁場發(fā)生的D.丙圖中電流間的相互作用是通過電荷的電場發(fā)生的
【解析】選B、C。題圖甲中,電流對小磁針的力的作用是通過電流的磁場發(fā)生的;題圖乙中,磁體對通電導(dǎo)線的力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的;題圖丙中,一個電流對另一個電流力的作用是通過該電流的磁場發(fā)生的。綜上所述,選項B、C正確。
2.(多選)如圖表示磁場的磁感線,依圖分析磁場中a點的磁感應(yīng)強度比b點的磁感應(yīng)強度大的是(　　) 【解析】選A、C。磁感線的疏密可表示磁感應(yīng)強度的大小。
3.(多選)如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向的虛線從小磁針上方飛過,并與小磁針方向平行,能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者,那么這束帶電粒子可能是(　　)A.向右飛的正離子B.向左飛的負離子C.向右飛的負離子D.向左飛的正離子
【解析】選C、D。帶電粒子沿水平方向的虛線從小磁針上方飛過,并與小磁針方向平行,能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者,則知電流的磁場在小磁針所在處是垂直于紙面向外的,由安培定則可知,電流的方向水平向左。因此,如果這束帶電粒子是正離子,則向左飛行;如果是負離子,則向右飛行。故選C、D。
4.下列各圖中,已標出電流I、磁感應(yīng)強度B的方向,其中符合安培定則的是(　　)

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