课堂探究

重难点拨

一、奥斯特实验

1.奥斯特实验演示方法

（1）将水平导线沿南北方向放在小磁针的上方，让电流分别由南向北和由北向南通过.

（2）将水平导线沿南北方向放在小磁针的下方，让电流再次分别由南向北和由北向南通过.

2.实验结论：小磁针偏转，但两次偏转情况刚好相反.通电后，通电导线下方的与导线平行的小磁针发生偏转.如图所示.

以上实验说明：①电流存在磁效应；②导线周围的磁场分布与电流的方向有关.

【例1】做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发现小磁针不动，用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动，由此可知通电直导线放置情况是(　　)

A．东西向B．南北向

C．正西南D．正西北

解析：由于地球磁场的作用，小磁针静止时N极指向地理的北极，如果通电导线是南北方向放置的，小磁针静止时将偏离南北方向而指向东西方向.如果通电导线是东西方向放置，通以由东向西的电流，则小磁针北极静止时仍然指向地理的北极；如果通以由西向东的电流，则小磁针静止时北极指向地理的南极.所以本题中的通电导线应是东西方向放置的，选项A是正确的.

答案：A

→拓展探究：小磁针的偏转是由于受到磁场的作用，做奥斯特实验时的磁针既受到地球磁场的作用，又受到通电直导线的磁场力的作用，如果导线东西方向放置（电流也是在东西方向上），则有可能出现小磁针不发生新的偏转，从而误认为电流不能产生磁场，为了有效地演示电流产生的磁场使小磁针偏转的效果，演示奥斯特实验时，要求导线南北方向放置.

二、磁场

1．定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场.

2．磁场的基本性质：对放入其中的磁体和电流产生力的作用.

3．磁场的产生：①磁体能产生磁场；②电流能产生磁场.

4．磁场的方向：

说明：小磁针北极（N极，指北极）受力的方向即小磁针静止时北极所指方向，为磁场中该点的磁场方向.

所有的磁作用都是通过磁场发生的，磁场与电场一样，都是场物质，这种物质并非由基本粒子构成.

　　【例2】 以下说法中正确的是(　　)

A．磁极与磁极间的作用是通过磁场产生的

B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的

C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的

D．磁场和电场是同一种物质

解析：磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的相互作用都不是直接产生的，而是通过磁场实现的，即磁场起了媒介作用，电场只对电荷产生作用.因此磁场和电场不是同一种物质.

答案：A

→误区警示：就作用力而言，电场和磁场都起了媒介的作用;就物质性而言，磁场、电场都不同于普通物质，但客观存在，具有能量，从作用力性质知，磁场和电场不是同一种物质，各自具有不同的特点.磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流有磁场力的作用，电场的基本性质是对放入其中的电荷有电场力的作用，它不会对磁极有力的作用.

三、电流和电流间的相互作用

有互相平行而且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时，观察发生的现象是：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥.

结论：磁体与磁体间、电流与磁体间、电流和电流间的相互作用都是通过磁场来传递的，故电流能产生磁场.

电流之间通过磁场发生相互作用

【例3】 如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生偏转，以下说法正确的是(　　)

A．这个力F是通过磁场产生的

B．这个力F没有反作用力

C．这个力F的反作用力在通电导线上

D．这个力的反作用力作用于蹄形磁铁上

解析：磁极间,电流间,磁极、电流间作用都是通过磁场实现的，所以A是对的.力的作用是相互的，任何一个力都有施力物体和受力物体，导线在蹄形磁铁间受到这个力也不例外，它的施力物体是蹄形磁铁，受力物体是通电导线，所以这个力的反作用力作用于蹄形磁铁上，所以B、C是错的，D是对的.

答案：AD

【例4】如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线中电流方向垂直纸面向内，每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用.则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法正确的是(　　)

A．导线a所受合力方向水平向左

B．导线a所受合力方向水平向右

C．导线c所受合力方向水平向左

D．导线b所受合力方向水平向左

解析：通电直导线同向相吸异向相斥，又根据安培定则可知对a导线Fba是斥力，Fca是引力，Fba>Fca,合力向左;而对b导线，a、c是对称的，合力为零;对c导线，Fbc>Fac,Fbc为斥力,Fac为引力,合力向右，选A．

答案：A

四、关于地磁场

地球本身就是一个大磁体，具有以下几个特点：

1.地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示.

2.地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（By）则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.

3.在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁场强弱程度一致，且方向水平向北.

4.地球上的人类和某些生物常利用地磁场来确定方向.

【例5】关于地磁场，下列叙述正确的是(　　)

A．地球的地磁两极和地理两极重合

B．我们用指南针确定方向,指南针指南的一极是指南针的北极

C．地磁的北极与地理的南极重合

D．地磁的北极在地理的南极附近

解析：地球是一个大磁体,其磁北极(N极)在地理南极附近,磁南极(S极)在地理北极附近,并不重合,指南针指南的一极应是磁针的南极(S极).

答案：D

→特别提醒：若小磁针能浮在空中自由移动，小磁针既不是严格静止在南北方向，又不是严格的水平方向，这说明小磁针所受地磁场的作用力的方向既不是严格的南北方向，也不是严格的水平方向，但差别很小.

触类旁通

1–1在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是 (　　)

A．沿电流方向放置磁针时，使磁针在导线的延长线上

B．沿电流方向放置磁针时，使磁针在导线的正下方

C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方

D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方

解析：把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转.

答案：C

1–2  奥斯特实验说明了(　　)

A．磁场的存在

B．磁场具有方向性

C．通电导线周围存在磁场

D．磁体间有相互作用

解析：本题考查奥斯特实验，奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围能产生磁场，故答案为C.

答案：C

1–3在右图中，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针的上方时，磁针的S极向纸内偏转．这一带电粒子束可能是(　　)

A．向右飞行的正离子束

B．向左飞行的正离子束

C．向右飞行的负离子束

D．向左飞行的负离子束

解析：小磁针N极指向磁针所在处的磁场方向，由题意可知离子束下方的磁场方向是垂直纸面向外，再由安培定则可判定离子束的电流方向由右向左，又根据电流方向与正电荷定向移动方向相同，与负电荷移动方向相反，则可知选项B、C正确.

答案：BC

2–1力是物体间的相互作用，对于磁铁与附近的铁钉，下列说法中正确的是(　　)

Ａ．施力物体只有磁铁，受力物体只有铁钉

Ｂ．只有当磁铁和铁钉接触时，才会产生力的作用

Ｃ．磁铁和铁钉虽然没有接触，但也会产生力的作用

Ｄ．磁铁对铁钉有吸引作用，而铁钉不会吸引磁铁

解析：磁场力是通过磁场作用的，所以磁铁和铁钉不一定要接触才会产生力的作用，故Ｂ错.既然磁场力也是力，则其作用应是相互的，因此，磁铁和铁钉互为施力物体和受力物体，故Ａ错．由于铁钉被磁化而具有磁性，铁钉也会吸引磁铁，故Ｄ错.

答案：Ｃ

2–2磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是(　　)

A．磁体的吸铁性

B．磁极间的相互作用规律

C．电荷间的相互作用规律

D．磁场对电流的作用原理

解析：本题是一道典型的物理知识应用于军事科学的习题,抓住军舰是一个浮动的磁体,当军舰接近水雷时,引起小磁针的转动而引爆水雷,达到摧毁军舰的目的.利用了磁极间的相互作用规律.

答案：B

3–1两个完全相同的环形线圈，如图所示，穿在一根绝缘的光滑水平横杆上，分别通以方向相同、大小不同的电流I1、I2，则(　　)

A．两线圈互相吸引，但电流大的加速度大

B．两线圈互相排斥，但电流大的加速度大

C．两线圈互相吸引，它们的加速度大小相同

D．两线圈互相排斥，它们的加速度大小相同

解析：磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用，通电导体周围能够产生磁场，题图中每个通电导线分别处于对方的磁场之中，受到磁场力的作用，由实验得知，同向电流相吸，异向电流相斥，故正确选项为C.

答案：C

3–2 对以下电磁现象判断正确的是（　　）

A．指南针在大电流输电线路附近时，指示方向不正确

B．两条平行的输电导线有靠近的趋势

C．东西走向的输电导线总是会使小磁针发生偏转

D．柔软的螺线管通电后会产生磁场

解析：大的输电流的导线在其附近产生较强的磁场，会对磁针产生显著的作用，故指南针指示方向不正确，A选项正确.两条平行的输电导线中若电流方向相反，两导线受到相互排斥的磁场力，相互远离，通电螺线管相邻导线电流方向相同，各圈导线之间相互吸引，螺线管缩短，故B选项不正确，D选项正确.东西走向的输电导线产生的磁场方向与地磁场方向平行，小磁针可能不偏转,故C选项不正确.

答案：AD

3–3超导是当今高科技的热点，当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车采用了这种技术．磁体悬浮的原理是(　　)

A．超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同

B．超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反

C．超导体使磁体处于失重状态

D．超导体电流产生的磁力与磁体的重力平衡

解析：由题意知磁体与超导电流的磁场间是斥力；由此可知两者磁场同向．

答案：AD

4－1 关于地磁场,下列说法中正确的是(　　)

A．地理位置的南、北极即为地磁场的南、北极

B．地磁场的磁感线是不闭合曲线

C．在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理南极

D．在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理北极

解析：据地磁场特点知，地理北极即为地磁场南极，即S极，在地球表面磁感线由地理南极指向地理北极，故A、B、C都不对，D是正确的.

答案：D

4－2 在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知(　　)

A．一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针

B．一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针

C．可能是小磁针正上方有电子流自南向北通过

D．可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过

解析：在赤道上空地磁场方向为水平向北，在地磁场的作用下，小磁针只稳定地水平指北，而指北的这一端为小磁针的N极.当小磁针的N极突然向东偏转，说明小磁针所在空间内突然有一指向东边的磁场对小磁针产生磁力的作用.这一磁场既可是磁体产生的，也可是电流产生的.在小磁针正东方向，条形磁铁N极所产生的磁场是经小磁针指向西方，故A选项一定不成立.而条形磁铁S极产生的磁场是经小磁针自西指向东，故B选项可能成立，但不是唯一原因，故B选项不对.当小磁针正上方有电子流通过时，电子流产生的磁场是在垂直于电子流的平面内，以电子流为圆心的同心圆.而小磁针的磁场方向将因电子流水平通过而成水平方向，若电子流水平自南向北，则经过小磁针的磁场方向为水平向东；若电子流水平自北向南，则其经小磁针的磁场方向为水平向西.由此可知C选项正确.

答案：C