文档内容
20.2 电生磁（导学案）
【学习目标】
1. 通过实验了解电流周围存在着磁场。
2. 探究通电螺线管外部磁场的方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。
3. 会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
【学习重点】
1. 电流的磁效应是；2. 通电螺线管的磁场。
【学习难点】
运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 奥斯特实验：通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应，该现象在1820年被丹麦的物理学
家奥斯特发现。奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关.
2. 通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，其两端的极性跟螺线管中电流
的方向有关.
3. 安培定则的内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端
就是螺线管的N 极.
【合作探究】
探究一、电流的磁效应
1. 奥斯特实验
（1）探究电与磁是否存在联系
【想想做做】①如图甲所示，将一枚转动灵活的小磁针放置在直导线下方。然后使导线和电池触
接，连通电路，观察小磁针的变化。
②如图乙所示，把电源切断后，观察小磁针的变化。
③如图丙所示，改变导线中电流的方向，观察小磁针有什么变化？
④实验分析小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小
磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。电流方向改变时，
小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向发生了改变。进一步说明电流的磁场方向跟电流的方向有
关。
（2）探究归纳：
①电流周围存在着磁场；
②电流的磁场方向跟电流的方向有关。
2. 电流的磁效应
通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和
磁之间存在着联系，即“电生磁”。
【例题1】某同学利用图所示装置进行了一系列实验，闭合开关前、小磁针的指向如图甲所示；闭
合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验、闭合开关后、小磁
针的偏转如图丙中箭头所示。
（1）由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生________；
（2）由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的_____有关。
【答案】（1）磁场；（2）方向。
【解析】（1）由甲、乙两图可知，开关闭合后，电路中有电流通过，小磁针的指向发生变化，可
以得出结论电流周围可以产生磁场。
（2）由乙、丙两图可知，电路中电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，可以得出电流周围的磁
场方向与电流方向有关。
探究二、通电螺线管的磁场
【想一想】既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？怎样才能使电流的磁
场变强呢？
1. 螺线管
如果将导线绕在圆筒上，就做成了螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，
磁场就会增强得多。
螺线管演示器 将导线绕在圆筒上2. 实验探究：通电螺线管的磁场特点
（1）实验一
如图所示，用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管（或用螺线管演示器），在纸板上均匀地撒满铁屑，
给螺线管通电后，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。
实验现象与分析：如图所示，可以看到小铁屑有规则地排列起来。从铁屑的分布情况来看，通电
螺线管外部的磁场和条形磁体相似。
实验一 实验二
（2）实验二
将小磁针放到通电螺线管周围不同的位置，包括螺线管内部，在纸板上记下小磁针在各个位置时
的N极指向。
实验现象：看到周围小磁针的N极指向不同，内部小磁针N极指向相同（均选填“相同”或“不
相同”），如图所示。
现象分析：从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一
端；内部磁感线的方向与外部磁感线的方向相反，如图所示。
（3）实验三
在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，对照上次实验中的现象，观察小磁针的N极指向与
原来是否相同。
实验现象：小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。
现象分析：小磁针的N极指向改变，说明磁场方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了。
由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
探究归纳：通电螺线管的磁场特点
（1）通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两
个磁极。（2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
3. 探究通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系
（1）设计并进行实验
取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如
图所示。
（2）实验现象分析
①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极
性相同（选填“相同”或“不相同”）；
②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极
性不同（选填“相同”或“不相同”）。
（3）探究归纳：
通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。
切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法无关，与电流由哪端流入无关（均选填“有关”或
“无关”）！
【例题2】在探究“通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）按照图甲布置实验器材，螺线管通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管的周围存在___；
小磁针放在螺线管四周不同位置，在图上记录了磁针___极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
（2）小明做了如图乙所示的实验，由实验现象得出：通电螺线管的磁极极性与_______有关。
【答案】（1）磁场，N（或北极），（2）电流方向.
【解析】（1）按照图甲布置实验器材，螺线管通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管的周围存
在磁场，是小磁针受力发生偏转。小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到
螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针N极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。
探究三、安培定则【想一想】通过前面的学习，知道通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。你能想
出一些办法描述通电螺线管的极性与电流方向间的关系吗？
1. 安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法
（1）蚂蚁的方法：如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。
（2）猴子的方法：如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N 极就在我的前方。
蚂蚁的方法 猴子的方法 我们的方法
我们应该怎样判断呢？对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也
叫右手螺旋定则）来判断。
（3）安培定则
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端
就是通电螺线管的N 极。
2. 安培定则的应用
（1）根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性.
（2）由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向.
（3）根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线.
（4）提示：
①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两
端的极性就相同。
②N极和S极一定在通电螺线管的两端。
③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。
【例题3】在图中根据磁感线的方向，标出通电螺线管的N、S极和电源的“+”、“-”极。
【答案】见右图.
【解析】在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极。所以螺线管的左端为N极，
右端为S极。根据安培定则：伸出右手，使右手大拇指指向通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方
向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的。所以电源的右端为正极，左端为负极，如图所示.【归纳整理】
第2节 电生磁
【精讲点拨】
1. 奥斯特在世界上第一个发现了电与磁之间的联系，开创了电磁学的发展。
2. 通电螺线管外部磁场方向是由N极出来指向S极，内部磁场方向则由S极指向N极。
3. 通电螺线管周围的磁场与条形磁体十分相似，但它们也有不同的地方。
相同点：（1）都有吸附铁类物质的性质；（2）条形磁体的磁极位置与通电螺线管相同；（3）都
有同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的特点；（4）把二者悬挂起来都有指示南北的性质。
不同点：（1）条形磁体属于永磁体，而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性；（2）条形磁体
的南北极是固定的，而通电螺线管的南北极与电流方向有关；（3）条形磁体磁场的强弱一般情况下是
不变的，而通电螺线管的磁场强弱与电流的大小有关。
4. 对于画在纸面上的螺线管，手握不方便，可作如下改进：
（1）伸开右手掌，掌心对着螺线管；
（2）让四指指向线圈中电流的方向；
（3）则拇指所指的一端为通电螺线管的N极。
【课堂练习】
1. 如图所示是著名的奥斯特实验。（1）实验探究的是通电导线周围是否存在_________。
（2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的_______极.
（3）接通电路后，观察到小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，
这表明通电导线周围磁场的方向与________的方向有关.
（4）实验中小磁针的作用是____________。
【答案】（1）磁场；（2） S；（3）电流；（4）检验磁场是否存在。
【详解】（1）实验探究的是通电导线周围是否存在磁场.（2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的
S极；（3）接通电路后，小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明
通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关.（4）实验中小磁针的作用是检验磁场是否存在。
2. 在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说
明通电螺线管周围有______，通过小磁针静止时_____极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，
小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与________有关.
【答案】磁场，N，电流方向。
【详解】闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场；通过小磁针静止时N极的指
向，可确定该点的磁场方向；调换电源正负极，即改变电流方向，小磁针偏转方向也改变，说明通电
螺线管的磁场方向与电流方向有关。
3．如图所示，闭合开关S，A、B、C、D四个小磁针静止时指向正确的是（ ）
A. 小磁针A B. 小磁针B C. 小磁针C D. 小磁针D【答案】C。
【详解】根据电源的正、负极在图上标出通电螺线管中的电流方向；根据电流方向，利用安培定
则判断通电螺线管左端为N极，右端为 S极。
根据磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，画出磁体周围的磁感线。磁场中任一点处小磁针静
止时北极指向和该点的磁感线方向一致，所以小磁针A的N极应向左，小磁针B的N极应指向右上方，
小磁针C的N极应指向右下方，小磁针D的N极应向左。只有小磁针C的指向正确。所以选C。
4．如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。
则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ）
A. N，S，N，N B. S，N，S，S
C. S，S，N，S D. N，N，S，N
【答案】D。
【详解】先判断通电螺线管的左端B为N极，右端C为S极；根据甲与螺线管间的磁感线的形状
可以判断是同名磁极的磁场，所以A为N极；根据C与D间的磁感线可知是异名磁极，所以D为N极。
所以ABC错误，选项D正确。
5. 如图所示，请根据图中信息标出电源的正极，用箭头标出A点磁感线的方向。
【答案】见右图。
【详解】由图知，右边磁体的左端为N极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为N极，
由安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；
由于规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向上。
6. 由图知，右边磁体的左端为N极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为N极，由安培
定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；由于
规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向上。【答案】见右图。
【详解】由题意可知，通电螺线管的左端为N极，由异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为S
极，左端为N极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，且由安培定则可知，电流从通电螺线管的右
端流入，左端流出，故可知电源左端为负极，右端为正极，如图所示.
7. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中，小明进行了如下操作：
（1）如图所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑．
①由图可知通电螺线管的磁场与___________相似．
②放入小磁针的作用：__________________.
（2）改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状_______（选填“没有改变”或“发生改变”），
小磁针指向与原来________（选填“相同”或“相反”）．
【答案】（1）条形磁体，确定通电螺线管的磁极；（2）没有改变，相反。
【详解】（1）①由图可知通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似；②放入小磁针的作用是
确定通电螺线管的磁极。
（2）改变电流方向，不会改变铁屑的分布形状，但小磁针指向与原来相反。
8. 在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
①小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是
_____________________；
②闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在_______；③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是________。
【答案】①确定通电螺线管周围磁场的方向；②磁场；③改变螺线管中的电流方向，观察小磁针
的指向变化情况。
【详解】①因为小磁针放入磁场中，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使
用小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的方向。
②闭合开关后观察到小磁针按一定的规律发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。
③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，验证方法是改变螺线管中电流方向，观察小磁针的指
向变化情况。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
