第2節電生磁 一 丹麥物理學家奧斯特發現的電流磁效應 是科學史上的重大發現 揭開了物理學史上的一個新紀元 奧斯特不只是一位著名的物理學家 還是一位優秀的教師 他的講課有表演 有分析 他非常重視實驗 他說過 我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課 因為歸根到底 所有的科學進展都是從實驗開始的 奧斯特 1777 1851 奧斯特 思考 如何形象表示磁體周圍空間各點的磁場方向和強弱 在一塊玻璃板上均勻撒一些鐵屑 然后把玻璃板放在條形磁體上 觀察鐵屑的分布有什么變化 輕敲玻璃板 觀察鐵屑的分布有什么變化 復習 復習 帶電體和磁體有一些相似的性質 這些相似是一種巧合呢 還是它們之間存在著某些聯系呢 同種電荷互相排斥 異種電荷互相吸引 同名磁極相互排斥 異名磁極相互吸引 一 奧斯特實驗 科學家們基于這種想法 一次又一次地尋找電與磁的聯系 1820年丹麥物理學家奧斯特終于用實驗證實通電導體的周圍存在著磁場 這一重大發現轟動了科學界 使電磁學進入一個新的發展時期 實驗電路圖 演示實驗 將直導線與小磁針平行并放在小磁針的上方和下方 觀察 點擊觀看實驗視頻 1 當直導線通電時產生什么現象 2 斷電后發生什么現象 3 改變通電電流的方向后發生什么現象 觀察到的現象 通電時小磁針發生偏轉 填會或不會 斷電時小磁針轉回到指南北的方向 說明 通電電流方向相反 小磁針偏轉方向 說明 觀察到的現象 通電導線周圍存在磁場 也相反 磁場方向與電流方向有關 會 實驗 研究直線電流的磁場 通電直導線周圍的磁場 直線電流周圍的磁感線是一些以導線上各點為圓心的同心圓 這些同心圓都在與導線垂直的平面內 安培定則 一 右手直握直導線 電流方向拇指指 四指環指磁感線 總結奧斯特實驗 總結奧斯特實驗 1 現象 導線通電 周圍小磁針發生偏轉 電流方向改變 小磁針偏轉方向相反 2 規律 通電導線周圍存在磁場 磁場方向與電流方向有關 二 通電螺線管的磁場 觀察鐵屑的分布和小磁針的指向 在板上均勻撒滿鐵屑在螺線管兩端各放一個小磁針 通電后觀察小磁針的指向 輕輕敲板 觀察鐵屑的排列 改變電流方向再觀察一次 演示 想一想 通電前小磁針如何指向 通電后發生什么現象 答 原來小磁針指南北 通電后磁針偏轉 想一想 通電后 輕輕敲板 鐵屑為什么會產生規則排列 鐵屑的排列與什么現象一樣 答 鐵屑磁化變成 小磁針 輕敲使鐵屑可自由轉動 使鐵屑按磁場進行排列 其排列與條形磁體的排列相同 通電螺線管相當于條形磁體 想一想 改變通電方向 小磁針的指向有什么不同 說明什么 答 小磁針指向相反 說明通電螺線管兩端的極性與通電電流方向有關 通電螺線管的磁感線 總結通電螺線管中的磁場實驗 安培定則 二 通電螺線管相當于一個條形磁體 其極性和電流方向的關系符合 安培定則 右手螺旋定則 用右手握螺線管 讓四指彎向螺線管電流的方向 則大拇指所指的那端就是螺線管的北極 1 在所示圖中 標出通電螺線管的N極和S極 N S N S 練習 2 如圖所示的通電螺線管 周圍放著能自由轉動的a b c d 當它們靜止時極性正確的是 N為黑色 a 練習 3 標出如圖所示各圖中通電螺線管的正確繞線法 并標出N S極 練習 4 如圖所示螺線管內放一枚小磁針 當開關S閉合后 小磁針的北極指向將 A 不動B 向外轉90 C 向里轉90 D 旋轉180 A 練習 5 1820年 丹麥物理學家在靜止的小磁針上放置一根與磁針平行的導線 給導線通電時 小磁針立即 切斷電流時 小磁針又 其實驗說明 練習 奧斯特 轉動 復原 通電導線周圍存在磁場 一 復習 1 首先發現電流磁效應的科學家是 奧斯特 2 奧斯特的實驗說明 通電導體和磁體一樣 周圍也存在著磁場 3 通電螺線管的磁感應線分布與十分相似 條形磁鐵 4 通電螺線管的極性跟電流方向之間的關系 可以來判定 右手螺旋定則 5 右手螺旋定則 用右手握住螺線管 四指彎向螺線管中電流的方向 則大拇指所指的那端就是螺線管的N極 S N N S 影響電磁鐵磁性強弱的因素 第三節 什么是電磁鐵 1 定義 2 構造 電磁鐵是一個帶有鐵芯的螺線管 結構和特點 電磁鐵在通電時有磁性 斷電后就隨之消失 通常制成條形或蹄形 3 制作電磁鐵 用細漆包線在大鐵釘上順一個方向繞制一定匝數的線圈 再用棉線在漆包線表面纏繞一層 使漆包線不致松散 這樣就制成了一個電磁鐵 4 研究電磁鐵 如何進行科學探究 提出問題 建立假設 設計實驗 收集資料 作出解釋 交流評價 提出問題 電磁鐵磁性強弱跟哪些因素有關 猜想與假設 可能與電流大小 線圈匝數 電磁鐵長度 粗細 有無鐵芯有關 怎樣判斷電磁鐵磁性強弱 設計實驗 進行實驗得出結論 采用方法 控制變量法 間接測量法 吸引大頭針個數或比較彈簧的伸長長度 步驟 研究電磁鐵的磁性跟哪些因素有關 先猜測 兩個因素 1 電流 2 線圈匝數 思考 怎樣用實驗來進行研究 實驗與收集數據 研究電磁鐵 通電時電磁鐵 電磁鐵通電時 磁性 斷電時磁性 閉合和斷開開關 吸引大頭針 不吸引大頭針 斷電時電磁鐵 有 消失 建立假設 電磁鐵的磁性強弱可能跟哪些因素有關 電磁鐵的磁性強弱 電流的大小 線圈匝數的多少 研究電磁鐵磁性強弱的影響因素 是否帶鐵芯 電流的方向 實驗 研究電磁鐵的磁性強弱跟電流的關系 越強 大 增多 思路 實驗 多 多 越多 越強 研究電磁鐵的磁性跟線圈匝數的關系 思路 研究電磁鐵的磁性跟鐵芯的關系 實驗 現象 插入鐵芯后吸引越 結論 當電流電磁鐵線圈的匝數一定時 磁性 思路 多 插入鐵芯 大大增強 有 越強 越多 越強 大 消失 通斷電 改變電流大小 改變電流方向 練習 1 通電螺線管的磁性強弱與 和 有關 電流的大小 線圈的匝數 有無插入鐵芯 2 減弱 如圖所示 當滑動變阻器的滑片向右移動時 電磁鐵中的磁性將 3 將電磁鐵 滑動變阻器 電源與開關接成成閉合回路 若將變阻器的滑片向右移動 那么螺線管上端懸掛鐵塊的彈簧將 A 不變B 縮短C 伸長D 不能判斷 思考 若懸掛的鐵塊改為磁鐵 情況又將怎樣呢 N 如圖所示 要使電磁鐵磁性最強 正確的接法是 D 4 閉合開關 A B兩電磁鐵吸引大頭針的數目有何不同 為什么 B A 做一做 1 如圖當開關S閉合后 要使電磁鐵磁性增強 可采用的方法是 A滑片P向左移動B滑片P向右移動C減少線圈的匝數D增加通電的時間2 使通電螺線管磁性增強的操作是 A把線圈的匝數