9年级下册北师大版物理 第十四章 第三节 电流的磁场 逐字稿-4,062字

  师:同学们好。今天我们来学习北师大版九年级物理第14章第三节电流的磁场。大家看,这里有一小磁针,由于受到地磁场的作用,小磁针指向南北方向。现在用条形磁体靠近小磁针,因为条形磁体周围存在磁场,小磁针受到磁场力的作用,所以小磁针发生了偏转。当用磁性材料钢钉靠近小磁针时,由于小磁针吸引磁性材料钢钉,小磁针也受到力的作用,同样会发生偏转。这里有一非磁性材料铜线,当把铜线靠近小磁针时,小磁针不发生偏转,因为小磁针没有受到铜线所给的磁场力。那么,铜线靠近小磁针时,小磁针真的不能发生偏转吗?请同学们再次观察。

  同学们看,小磁针发生了偏转。大家不难发现,老师手里拿了一个电源,使得铜线中有电流通过,可见电流可以产生磁场,使小磁针受到磁场力而发生偏转。电流能产生磁场这一现象,我们称之为电流的磁效应。

  最早发现这一规律的是丹麦物理学家奥斯特。1820年,奥斯特通过大量实验发现了电流可以产生磁场。奥斯特不仅是著名的物理学家,也是一位优秀的物理老师,电流的磁效应就是他在一次课堂上偶然发现的,之后经过大量实验,揭示了电和磁之间的联系。下面我们就来演示一下奥斯特的实验。在观察实验过程中,请同学们认真思考看到了什么现象,仔细分析产生这一现象的原因,从而得出结论。

  将一根导线平行地拉在两枚静止的小磁针之间,观察导线通电时小磁针的偏转情况,然后改变电流方向,再观察一次。

  我们观察到,当导线中有电流通过时,原本指向南北方向的小磁针不再指向南北方向,这说明小磁针受到了磁场力。当开关断开时,导线中没有电流,小磁针仍然指向南北方向,这表明通电导线周围存在磁场,即电流可以产生磁。当我们改变电流方向时,发现小磁针的偏转方向也发生了改变,这说明电流周围的磁场方向与电流的方向有关。所以我们得出结论:电流周围存在磁场,且磁场的方向与电流的方向有关。

  在奥斯特发现通电直导线周围存在磁场这一现象后,第二年英国科学家戴维将通电导线绕成了螺线管,研究通电螺线管周围的磁场特点。那么,通电螺线管周围的磁场有什么特点呢?我们一起来看实验。

  在固定螺线管的玻璃板上撒铁粉,敲击玻璃板,此时铁粉的分布没有明显变化。接通电源,闭合电路开关,再敲击玻璃板,可以看见玻璃板上的铁粉逐渐有规律地排列起来,和条形磁体的磁场形状相似。在螺线管周围放小磁针,通电前它们都指示南北方向。闭合开关后,小磁针有了新的指向,由此说明此时螺线管左端是南极,右端是北极。对调螺线管中电流的方向,闭合开关后,可以发现小磁针的指向和上一次相反。

  在通电螺线管的内部和外部都放入一些小磁针,通电后发现通电螺线管内部和外部的小磁针的N极指向相反。通过实验我们不难发现,通电螺线管周围存在磁场,其磁场特点与条形磁体周围磁场特点相似,通电螺线管内部的磁场与外部的磁场方向相反。我们还发现,当通电螺线管中电流方向改变时,通电螺线管周围的磁场方向也发生改变,这说明通电螺线管两端的极性与电流的方向有关,这就是通电螺线管磁场的特点。

  既然通电螺线管的磁场方向与电流的方向有关,那么我们应该如何判断通电螺线管的极性呢?我们可以用右手螺旋定则来进行判断。右手螺旋定则的方法是:用右手握住螺线管,让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致,则大拇指所指的那一端即为通电螺线管的N极,或者说大拇指所指的方向就是通电螺线管内部的磁场方向。

  我们可以将通电螺线管想象成一个立体模型。同学们看,这是一个通电螺线管,电流方向这样缠绕。根据右手螺旋定则,将四指弯曲与电流的方向一致,大拇指所指的这一端为通电螺线管的N极,则对应一端为通电螺线管的S极。若我们改变电流方向,同样将通电螺线管构建成一个立体模型,此时通电螺线管中的电流方向是这样缠绕的。根据右手螺旋定则,四指弯曲方向与电流方向一致,则大拇指所指的这一端为通电螺线管的N极,对应另一端为通电螺线管的S极。同学们可以利用手边的工具,比如线绳等,仿照老师的方法建构立体模型,练习通电螺线管的判定方法——右手螺旋定则。

  好,同学们学会了吗?下面我们来练习用右手螺旋定则判断通电螺线管两极的极性。

  好,同学们完成了吗?我们一起来看一下。判断通电螺线管内电流的方向,根据右手螺旋定则,四指环绕方向与电流方向一致,大拇指所指的这一端为通电螺线管的N极,所以我们判断右边为N极,左边为S极,大家判断对了吗?好,第二个、第三个的磁极如图所示,第四个也如图所示,同学们都判断对了吗?好,下面我们针对本节课的学习内容做些练习。如图所示,把一根直导线平行地放在小磁针的正上方,当导线中通有方向水平向左的电流时,小磁针的N极向外偏转。若改变直导线中电流的方向,则小磁针的N极相对于纸面是怎样的呢?我们不难发现,当直导线中的电流方向发生改变,直导线所产生的磁场方向也将发生改变。当电流方向水平向左时,小磁针的N极向外偏转,那么此时方向将会反向偏转。所以这一题的正确答案应该选择C。好,我们来再看一下第2题,如图所示,请根据小磁针静止时的指向判断出电源的正负极,同学们请思考并作出判断。

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