《揚子江》
【作者】文天祥【朝代】宋
幾日隨風北海遊，回從揚子大江頭。
臣心一片磁針石，不指南方不肯休。
《揚子江》是南宋詩人文天祥創作的一首七言絕句。這首詩首二句紀行，敘述他自鎮江逃脫，回到長江口的艱險經歷。末二句抒情，以「磁針石」比喻忠於宋朝的一片丹心。這首詩語言淺近，運用比興手法，觸景生情字，裡行間表現出堅定不移的愛國主義精神。
」臣心一片磁針石，不指南方不肯休」通過上一節課的學習，我們知道在靜止狀態下，指南針可以穩定地指向南北方向，那麼我們將通電的導線靠近一隻靜止的指南針又會發生什麼現象呢？這就是我們這一課將要學習的內容《電流的磁場》：
通電導線能夠影響指南針的指向，這一現象早在1820年，奧斯特就曾在做實驗的過程中發現過。
奧斯特實驗
如圖所示，在靜止的小磁針的上方拉一根與磁針平行的導線，給導線通電時，磁針會偏轉，改變電流方向，重做實驗，磁針會改變偏轉的方向 。
上面的實驗現象說明，通電導線周圍存在磁場，其方向與電流的方向有關，這種電流周圍存在磁場的現象稱為電流的磁效應。這是丹麥物理學家奧斯特在1820年首先發現的，後來人們把這個實驗稱為奧斯特實驗。
典型例題：如圖甲所示，一個不能打開的盒子外面露出一段細長的導線，在不損壞導線的情況下，用圖乙中（a）、（b）兩個實驗所對應的結論來判斷導線中是否有電流，下列說法中正確的是（ ）
A．只有（a）能 B．只有（b）能
C．（a）（b）都能 D．（a）（b）都不能
【分析】判斷電路中是否有電流通過，通常的做法有：用電流表測電流或串聯一個燈泡觀察亮度，由於不能斷開導線，因此可用電流的磁效應來設計實驗：①通電直導線周圍存在磁場；將導線平行於小磁針的正上方，通過觀察小磁針是否發生偏轉來進行判斷。②利用鐵釘等工具製作電磁鐵，通過電磁鐵對磁性物體的吸引作用來設計實驗。
【解答】解：由圖可知，（a）由a圖可知，直導線在磁場中運動說明導線中有電流，若在磁場中不動說明導線沒有電流；（b）中的小磁針在通電導線的周圍，閉合開關後，小磁針會發生偏轉，就能說明導線中有電流，這是電流的磁效應。故選：C。
【點評】本題利用了電流的磁效應來判斷導線中是否有電流通過，能將所學知識應用於解決實際問題，是我們應該重視的。
單根導線所產生的實驗現象並不明顯，於是科學家就將導線繞在圓筒上做成螺線管，也叫線圈。那麼通電螺線管周圍磁場的分布有什麼特點呢？
實驗表明：通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場相似。其兩端的極性跟電流方向有關，電流方向與磁極間的關係可由安培定則（右手螺旋定則）來判斷。
典型例題：圖甲是「探究通電螺線管外部的磁場分布」的實驗裝置。
（1）為了使通電螺線管的磁場 ，可以在螺線管中插入一根鐵棒。
（2）閉合開關，小磁針A靜止後的指向如圖甲所示，小磁針的左端為 極。在通電螺線管四周不同位置擺放多枚小磁針後，我們會發現通電螺線管外部的磁場與 磁體的磁場相似。
（3）如果把一根導線繞成螺線管，再在螺線管內插入鐵芯，就製成了一個電磁鐵。圖乙所示的實例中沒有應用到電磁鐵的是 （填實例名稱）。
【分析】（1）影響電磁鐵磁性強弱的因素：電流的大小、線圈的匝數、是否有鐵芯插入。電流越大，匝數越多，有鐵芯插入，磁性越強；（2）根據螺線管中的電流方向，利用安培右手定則確定通電螺線管的兩極，再利用磁極間的作用規律可以確定小磁針的N、S極；通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似；（3）帶有鐵芯的通電螺線管就是電磁鐵。
【解答】解：（1）通電螺線管磁性的強弱與電流的大小、線圈的匝數及是否有鐵芯插入有關，所以為了使通電螺線管的磁場增強，可以在螺線管中插入一根鐵棒；（2）根據圖示的線圈繞向可知，螺線管外側電流的方向是從下到上，利用安培定則可知通電螺線管左側為N極、右側為S極；由於異名磁極相互吸引，所以當小磁針自由靜止時，所以小磁針的左端為S極，右端為N極；通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，都是具有兩個磁性較強的磁極；（3）通電時，電磁鐵有電流通過，產生了磁性，把小錘下方的彈性片吸過來，使小錘打擊電鈴發出聲音，同時電路斷開，電磁鐵失去了磁性，小錘又被彈回，電路閉合，不斷重複，電鈴便發出連續擊打聲，應用了電磁鐵；水位自動報警器是通過控制電磁鐵中電流有無來控制工作電路用電器的開關，應用了電磁鐵；動圈式話筒的原理是電磁感應現象，沒有應用到電磁鐵。故答案為：（1）增強；（2）S；條形；（3）動圈式話筒。
【點評】本題考查了影響電磁鐵磁性強弱的因素、磁極間的相互作用及安培定則的應用以及電磁鐵的應用，屬於綜合性題目。
安培定則
通電螺線管的極性可以這樣來判斷：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，如下圖，這種判斷方法稱為安培定則。
①一定使用右手；
②四指握成拳頭狀，大拇指伸出；
③四指表示電流方向，大拇指表示螺線管北極（N極）的方向。
典型例題：（2018•南通）如圖，小磁針靜止在通電螺線管的正上方，請在圖中標出電源的正、負極和磁感線方向。
【分析】先根據磁極間的作用規律確定通電螺線管的NS極；通電螺線管的磁場與條形磁體的磁場相似，其周圍的磁感線從N極出發、回到S極；知道通電螺線管的NS極，利用右手螺旋定則確定電流方向，而在電源外部電流從電源正極流出、經用電器回到負極，據此確定電源的正負極。
【解答】解：（1）由異名磁極相互吸引可知，通電螺線管的左端為N極、右端為S極；（2）通電螺線管的左端為N極、右端為S極，其周圍的磁感線從N極出發、回到S極，則圖中磁感線方向指向右；（3）通電螺線管的左端為N極、右端為S極，由右手螺旋定則可知電流從螺線管的右側流入、從左側流出，所以電源右端為正極、左端為負極。如圖所示：
【點評】本題考查了磁極間的作用規律、磁感線的方向規定、右手螺旋定則的應用，屬於基礎題目。
通電導體可以產生磁場，在實際生活中有著廣泛的應用，其中電磁鐵和電磁繼電器就是兩種重要的應用，下面我們來分別介紹一下：
①定義：
在有電流通過時有磁性，沒有電流通過時就失去磁性。我們把這種磁體叫做電磁鐵。
電磁鐵的發明歷程
1822年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克在奧斯特實驗的啟發下發現，當電流通過其中有鐵棒的繞線時，能使繞線中的鐵棒磁化，吸引鐵釘一類的東西，這是電磁鐵原理的最初發現。
1831年，美國電學家亨利用絕緣導線代替裸銅導線，一圈圈緊密地繞在鐵棒上製成電磁鐵，由於線圈密集，產生的磁場很強，體積不大的電磁鐵能吸起1噸重的鐵塊。
②影響電磁鐵磁性強弱的因素：
體積不大的電磁鐵竟然可以吸起1噸重的鐵塊，那麼，電磁鐵的磁性強弱會與什麼有關呢？
線圈匝數一定時，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強；電流一定時，外形相同的螺線管，匝數越多，電磁鐵的磁性越強。
③電磁鐵的優點：
磁性有無可控、磁場強弱可控、磁極可變。
④電磁鐵的應用：
電磁鐵在生活中已經廣泛應用，最直接的應用之一就是電磁起重機。磁懸浮列車、電動機、發電機、電鈴、空氣開關、電控門鎖、感應式閥門、洗衣機自動上水排水閥門、電磁繼電器等，裡面都有電磁鐵。
電磁繼電器的工作電路
①概念：
電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置。其主要包括電磁鐵（A），銜鐵（B）、彈簧（C）、動觸點（D）、靜觸點（E）等。
②原理：
如圖，閉合低壓控制電路的開關S，電流通過電磁鐵A的線圈產生磁場，從而把銜鐵B吸引下來，使動、靜觸點D與E接觸，工作電路閉合，電動機工作。當斷開低壓開關S時，線圈中的電流消失，電磁鐵的磁性消失，銜鐵B在彈簧C的作用下與電磁鐵A分離，使動、靜觸點D與E脫開，工作電路斷開，電動機停止工作。
③作用：
電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。
習題1：如圖所示，上端為S極的條形磁體懸掛在一輕彈簧上。閉合開關條形磁體處於靜止狀態後，下端位於螺線管的上方。下列措施可以使條形磁體向上運動的是（ ）
A．滑片P向右緩慢移動
B．在螺線管中插入鐵芯
C．增大電源電壓
D．將a、b間電源的正負極對換位置
習題2：小磁針靜止時的指向如圖所示，由此可知（ ）
A．a端是通電螺線管的N極，c端是電源正極
B．a端是通電螺線管的N極，c端是電源負極
C．b端是通電螺線管的N極，d端是電源正極
D．b端是通電螺線管的N極，d端是電源負極
習題3：如圖所示，回形針處於靜止狀態，通電螺線管（電流方向見圖）的下端為 極。回形針因處在通電螺線管所產生的 中而被磁化，它的上端為 極。
習題4：如圖所示，條形磁鐵放在水平木桌上，電磁鐵右端固定並與條形磁鐵在同一水平面上。閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P逐漸向右移動時，條形磁鐵仍保持靜止，此時電磁鐵的左端為 極，條形磁鐵受到的摩擦力 （選填「變大」、「變小」或「不變」），方向水平 。（選填「向左」或「向右」）
習題5：如圖所示，閉合開關，小磁針靜止在通電螺線管正上方、根據通電螺線管的N、S極，在圖中標出電源正極和小磁針N極。
習題6：在探究「通電螺線管的外部磁場」的實驗中，小明在螺線管周圍擺放了一些小磁針。
（1）通電後小磁針靜止時的分布如圖甲所示，由此可看出通電螺線管外部的磁場與 的磁場相似。
（2）小明改變通電螺線管中的電流方向，發現小磁針指向轉動180°，南北極發生了對調，由此可知：通電螺線管外部的磁場方向與螺線管中 方向有關。
（3）小明繼續實驗探究，並按圖乙連接電路，他先將開關S接a，觀察電流表的示數及吸引大頭針的數目；再將開關S從a換到b，調節變阻器的滑片P，再次觀察電流表的示數及吸引大頭針的數目，此時調節滑動變阻器是為了 ，來探究 的關係。
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