2019-2020学年高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 3 探究电流周围的磁场课件 沪科版选修3-

第5章磁场与回旋加速器5.3探究电流周围的磁场第5章磁场与回旋加速器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.(重点)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1.观察直线电流磁场的分布直线电流磁场的磁感线是一些以_____________为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线______的平面上，如图所示.导线上各点垂直2.探究通电线圈的磁场(1)环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的__________.在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面______.闭合曲线垂直(2)①通电螺线管外部磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也是从______出来，进入______.②螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线______，方向由______指向______，并和外部的磁感线连接，形成闭合曲线.北极南极平行南极北极3.安培定则(1)判定直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系时，安培定则表述为：用______握住导线，让大拇指指向电流的方向，则弯曲的四指所指的方向就是________的环绕方向.(2)判定环形电流和通电螺线管的电流方向和磁感线方向之间的关系时要统一表述为：让弯曲的四指所指的方向跟______方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流或通电螺线管______磁感线的方向(这里把环形电流看作是一匝的线圈).右手磁感线电流内部4.直线电流周围的磁感应强度的大小B∝____.5.通电螺线管的磁场B∝______.nIIr二、探究磁现象的本质1.安培分子电流假说在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种______电流——分子电流，分子的两侧相当于两个磁极.2.磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场是一样的，都是由______的运动产生的.环形电荷根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该带什么电呢？提示：根据地磁分布和安培定则知地球应带负电.三种常见电流磁场的特点学案导引1.谁发现电流周围存在磁场的？通过什么现象说明这一点？2.电流磁场和磁体磁场有区别吗？怎样判断电流磁场的方向？1.三种常见的电流的磁感线安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏安培定则立体图横截面图纵截面图通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极(1)由于各种磁体周围的磁场都是磁极处磁场最强，所以在两极磁感线最密.(2)没有磁感线的地方，并不表示那里没有磁场存在，通过磁场中任一点总能而且只能画出一条磁感线.(3)图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外.2.安培定则(右手螺旋定则)的应用方法(1)分清“因”和“果”：在判定直线电流磁场的方向时，大拇指指“原因”：电流方向；四指指“结果”：磁场绕向.在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”：电流绕向；大拇指指“结果”：环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极.(2)优先采用整体法：一个任意形状的电流(如三角形、矩形)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场.再根据安培定则确定磁场的方向，即磁感线的方向.如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.[思路点拨]解答本题可按以下思路分析：[解析]根据安培定则，可以确定甲中电流方向垂直纸面向里，乙中电流的方向从下向上，丙中电流方向是逆时针，丁中磁感线的方向向下，戊中磁感线方向向左，已中磁感线的方向向右.[答案]应用安培定则时，关键要明确在直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场中，弯曲的四指指向各代表什么方向，拇指指向各代表什么方向.1.(多选)下列所示各图中，小磁针的指向正确的是()解析：选ABD．小磁针N极受力方向是该点的磁感应强度方向，由安培定则及地磁场、条形磁铁、蹄形磁铁磁场分布可知选项A、B、D正确.探究磁现象的本质学案导引安培如何从分子电流的角度理解铁棒被磁化或被消磁的？1.安培分子电流假说内容安培认为，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，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极，如图所示.2.安培假说对有关磁现象的解释(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章.它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当软铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了.(2)磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失.分子电流假说揭示了电和磁的本质联系.为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()[思路点拨]解此题的关键有两点：(1)地磁场的N极、S极与地理位置北极和南极的关系.(2)正确的应用安培定则.[解析]地磁场是从地理的南极附近出来，进入地理的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北可知，B正确.A图地表上空磁场方向向南，故A错误.C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，故C、D错误.[答案]B2.(多选)用安培分子电流假说可以解释下列哪些现象()A．永久磁铁的磁场B．直线电流的磁场C．环形电流的磁场D．软铁棒被磁化的现象解析：选AD．安培分子电流假说是为解释磁体的磁现象而提出的，所以选项A、D是正确的.而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动形成的宏观电流产生的.分子电流和宏观电流虽然都是由运动电荷引起的，但产生的原因是不同的.典型问题——安培定则与力学知识的综合(多选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示.下列说法正确的是()A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变[思路点拨]解答本题可按以下思路分析：[解析]分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与地磁场之间的作用情况.一方面，可以将地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示.另一方面，可利用安培定则判定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理可判定螺线管与地磁场之间的作用情况，故正确选项为A、C．[答案]AC题干中的“在地球南极附近”是磁极的北极是解决本题的关键所在，如果忽略了这一点也必将忽略了地磁场的存在，从而找不到解答本题的思路.