2.通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时,通电螺线管的磁性也发生改变。
提问:采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢?同学们看书、讨论,弄清安培定则的作用和判定方法。板书:
1.通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。
提问:怎样判断通电螺线管两端的极性呢?它的极性与电流的方向有没有关系呢?
演示实验:将小磁针放在螺线管的两端,通电后,请同学们观察小磁针的N极指向,从而引导学生判别出通电螺线管的N、S极。
再改变电流的方向,观察小磁针的N极指向有没有变化,从而说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。
引导学生讨论后,教师板书:
1.实验表明:通电导线和磁体一样,周围存在着磁场。
提问:我们知道,磁场是有方向的,那么电流周围的磁场方向是怎样的呢?它与电流的方向有没有关系呢?
重做上面的实验,请同学们观察当电流的方向改变时,小磁针N极的偏转方向是否发生变化。
提问:同学们观察到什么现象?这说明什么?
(观察到当电流的方向变化时,小磁针N极偏转方向也发生变化,说明电流的磁场方向也发生变化。)
板书:2.电流的磁场方向跟电流的方向有关。当电流的方向变化时,磁场的方向也发生变化。
提问:奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的,但在当时这一重大发现却轰动了科学界,这是为什么呢?
学生看书讨论后回答:
因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的,而是紧密联系的,从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的,这一发现,有力推动了电磁学的研究和发展。
(2)研究通电螺线管周围的磁场
奥斯特实验用的是一根直导线,后来科学家们又把导线弯成各种形状,通电后研究电流的磁场,其中有一种在后来的生产实际中用途最大,那就是将导线弯成螺线管再通电。那么,通电螺线管的磁场是什么样的呢?请同学们观察下面的实验:
演示实验:按课本图11-13那样在纸板上均匀地撒些铁屑,给螺线管通电,轻敲纸板,请同学们观察铁屑的分布情况,并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。
提问:同学们观察到什么现象?
学生回答后,教师板书:
人们在通电螺线管中插入铁芯,发现通电螺线管的磁性加强,这种带铁芯的通电螺线管叫电磁铁.电磁铁是使用很广泛的电器元件。人们根据需要制造出各种型号的电磁铁,有的利用它自动控制电路的接通和断开;有的利用它自动控制电器的工作;有的利用它自动控制磁性的强弱,有的利用它自动改变磁场的方向……
丹麦物理学家,电流磁效应的发现者。1777年8月14日生于丹麦鲁兹克宾城的一个药剂师家庭,1794年考入哥本哈根大学,1799年获哲学博士学位。1801-1803年间他先后到德国和法国游学,1806年他担任哥本哈根大学物理学教授,1824年,他倡议成立丹麦自然科学促进会,1829年出任哥本哈根理工学院院长,直到1851年3月9日在哥本哈根逝世。奥斯特从事物理学和化学许多方面的研究,主要贡献是发现电流磁效应。自从库仑根据电荷可以传导,磁荷不能传导的事实断定电和磁是不相同的实体以后,当时的一些物理学家都认为电和磁不会有任何联系。奥斯特在康德的哲学思想引导下,坚信电力和磁力有着共同的根源。他从1807年开始研究电和磁的关系,受1751年富兰格斯所证明的莱顿瓶放电使钢针磁化的事实启发,认识到电向磁转化不是不可能的,他决心要把这种可能变为现实。
1820年4月的一天晚上,他在做讲座快要结束时,发现接上电池的导线附近的磁针发生大的振动,他感到十分震惊,他把电流方向倒过来,磁针朝相反方向偏转。他完全楞住了,并紧紧抓住了这一现象,苦苦进行了连续3个多月的研究,做了60多个实验,终于在1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文。他向科学界宣布了“电流的磁效应“:一根通电的导线会绕磁极旋转;反之,一个磁铁会绕一根固定的导线旋转。奥斯特发现的这种向旋转力,与当时已知的诸如万有引力、静电力和磁力都沿纵向直线进行的作用方式截然不同。他的发现为制造电动机奠定了理论基础。
奥斯特20年前的信念,终于靠一次偶然的发现在一夜之间得到证实。对此拉格朗日说过:“这样的偶然性仅仅被那些理应得到它们的人碰上。”机遇属于有准备的头脑。
3、特点:
(1)可以通过电流的通断,来控制其磁性的有无。
(2)可以通过改变电流的方向,来改变其磁极的极性。
(3)可以通过改变电流的大小或匝数的多少来控制其磁性的强弱。
2、工作原理:电磁铁是根据电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁场大大增强的原理工作的。
1、定义:内部插有铁志的通电螺线管叫做电磁铁。
3、判断方法:
(1)标出螺线管上电流的环绕方向。
(2)用右手握住螺线管,让四指弯向电流的方向。
(3)则大拇指所指的那端就是通电螺线管的北极。
2、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北极。
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