电流的磁场单元练习题

电流的磁场单元练习题（共11篇）

篇1：电流的磁场单元练习题

【例1】磁体之间的相互作用是通过磁场发生的.对磁场认识正确的是( )

A.磁感线有可能出现相交的情况 B.磁感线总是由N极出发指向S极

C.某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致

D.若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零

[针对训练1].地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁铁，小磁铁的南极指向地磁场的南极;②地磁场的北极在地理南极附近;③赤道附近地磁场的方向和地面平行;④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的;⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的.以上关于地磁场的描述正确的是( )

A.①②④ B.②③④ C.①⑤ D.②③

二、对磁感应强度B的理解及磁感应强度B的叠加

1.磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样，跟该位置放不放通电导线无关，因此F

不能根据公式B=B与F成正比，与IL成反比.

IL

2.磁感应强度B的定义式也是其度量式，但用来测量的小段通电导线必须垂直放入磁场，如果小段通电导线平行放入磁场，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零.

3.磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向. 4.磁感应强度B与电场强度E的比较

电场强度E是描述电场强弱的物理量，磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量.这两个物理量比较如下表

【例2】 下列关于磁感应强度大小的说法，正确的是( )

A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同

D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 【例3】如图3所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是( )

A.a点 B.b点 C.c点 D.d点

[针对训练2] 如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心，r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点.已知a点的`实际磁感应强度为0，则下列叙述正确的是( )

A.直导线中的电流方向垂直纸面向里

B.b2 T，方向斜向上，与B的夹角为45° C.c点的实际磁感应强度也为0

D.d点的实际磁感应强度与b点相同

三、安培定则的应用及磁场方向的确定

【例4】.如图5所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针的北极N(黑色一端)指示出磁场方向正确的是( )

A.a、c

B.b、c

C.c、d

D.a、d

四、安培力大小的计算及其方向的判断 1.安培力大小

(1)当I⊥B时，F=BIL (2)当I∥B时，F=0

注意：(1)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图所示)

(2)对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零.

2.安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面.

【例5】 如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )

A.方向沿纸面向上，大小为B.方向沿纸面向上，大小为(C.方向沿纸面向下，大小为(D.方向沿纸面向下，大小为

2+1)ILB 2-1)ILB +1)ILB 2-1)ILB

[针对训练3] 如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1;当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )

A.FN1FN2，弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2，弹簧的伸长量减小

五、安培力作用下导体运动方向的判定

于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动?

[针对训练4]. 图中的D是置于电磁铁两极极间的一段通电直导线，电流方向垂直与直面向里。在电键K接通后，导线D所受磁场力的方向是：( ) A、竖直向上 B、竖直向下 C、水平向左 D、水平向右

[针对训练5]. 两条长直导体杆ab和cd异面垂直相隔一小段距离，ab固定，cd可以自由活动。当两根导体杆通有如下图所示方向电流时，导体杆cd将( )

A. 顺时针转动，同时靠近ab B. 顺时针转动，同时离开ab

C. 逆时针转动，同时离开ab D. 逆时针转动，同时靠近ab

六、安培力作用下通电导体的平衡问题

1.解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力.

2.画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键.

3.由于安培力、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图.

【例7】如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0

=

2.5

Ω

，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求：

(1)通过导体棒的电流;

(2)导体棒受到的安培力大小; (3)导体棒受到的摩擦力.

[针对训练6].如图所示，水平导轨间距为L=0.5 m，导轨电阻忽略不计;导体棒ab的质量m=1 kg，电阻R0=0.9 Ω，与导轨接触良好;电源电动势E=10 V，内阻r=0.1 Ω，电阻R=4 Ω;外加匀强磁场的磁感应强度B=5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成α=53°角;ab与导轨间动摩擦因数为μ=0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，取重力加速度g=10 m/s2，ab处于静止状态.已知sin 53°=0.8，cos 53°=0.6.求：

(1)通过ab的电流大小和方向; (2)ab受到的安培力大小; (3)重物重力G的取值范围.

[针对训练7].如图所示为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度.

(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少?(重力加速度为g) (2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接?

(3)若k=2.0 N/m，ab=0.20 m，cb=0.050 m，B=0.20 T，此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)

(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大?

篇2：电流的磁场单元练习题

构建“人文·物理·社会”三维课堂，在引导学生探究物理知识的同时，渗透以人为本的培养理念，沪科版九年级16.1《电流的磁场》公开课教案。让“研究性学习”走进课堂，走入学科教学，切实增强课堂教学的开放性、民主性、生成性。以“随堂探究卷”为桥，架师生互动平台，提供一种切实可行的质性评价手段。

【三维目标】

1．知识目标：了解磁体、磁极以及磁极间的相互作用；感知磁体周围存在磁场并会用磁感线表示磁场的方向和强弱；初步了解地磁场。

2、技能目标：培养学生用磁感线形象描述磁场这一抽象概念的思维能力，物理教案《沪科版九年级16.1《电流的磁场》公开课教案》。

3、情感态度价值观：通过了解我国古代的磁文明，激发学习热情；通过介绍我国近代“磁文明的衰落” 提升学生的人文素养，渗透“爱国主义教育”。

【教学重难点】感知磁场，并会用磁感线描述磁场。

篇3：《恒定电流》单元练习

1．如图1所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线。若在两电阻两端加相同的电压，关于它们的电阻值及发热功率比较正确的是（ ）

A．电阻R₁的阻值较大

B．电阻R₂的阻值较大

C．电阻R₁的发热功率较大

D．电阻R₂的发热功率较大

2．两个小灯泡，分别标有“1A、4W”和“2A、1W”的字样，则它们均在正常发光时的电阻阻值之比为（ ）

A．2∶1 B．16∶1

C．4∶1 D．1∶16

3．由于供电电网电压的降低，用电器的功率降低了19％，这时供电电网上电压比原来降低了（ ）

4．铅蓄电池的电动势为2V，这表示( )

A．电路中每通过1C电量，电源把2J的化学能转变为电能

B．蓄电池两极间的电压为2V

C．蓄电池能在1s内将2J的化学能转变成电能

D．蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池（电动势为1．5V）的大

5．如图2所示，因线路故障，按通K时，灯L₁和L₂均不亮，用电压表测得U_ab=0，U_bc=0，U_cd=4V。由此可知开路处为（ ）

A．灯L₁B．灯L₂

C．变阻器 D．不能确定

6．一段长为L，电阻为R的均匀电阻丝，把它拉制成3L长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把它们并联在一起，其电阻值为（ ）

A．R／3B．3R

C．R／9 D．R

7．一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是（ ）

A．电动机的输出功率为U₂／R

B．电动机的发热功率为I₂R

C．电动机的输出功率为IU-I₂R

D．电动机的功率可写作IU=I₂R=U₂/R

8．在图3电路中，电源的电动势是E，内电阻是r，当滑动变阻器R3的滑动头向左移动时（ ）

A．电阻R1的功率将加大

B．电阻R2的功率将减小

C．电源的功率将加大

D．电源的效率将增加

9．图4所示电路中，A、B两端电压恒定，电流表内阻可忽略不计，定值电阻与滑动变阻器的全部电阻相等，均为R，当滑动键P从变阻器的上端C一直移到下端D的过程中，电流表示数情况应是（ ）

A．先减小后增大

B．先增大后减小

C．恒定不变

D．始终增大

10．三只阻值相等的电阻连接成图5所示的电路，由于某种原因，其中有一只电阻的阻值发生了变化，导致R_AB＞R_BC则可能的原因是（ ）

A．R₁变小

B．R₂变小

C．R₃变大

D．R₃变小

11．在图6中，A. B两图分别为测灯泡电阻 R的电路图，下述说法正确的是（ ）

A．A图的接法叫电流表外接法，B图的接法叫电流表的内接法

B．A中R测 ＜R真，B中R测＞R真

C．A中误差由电压表分流引起，为了减小误差，就使R<v，故此法测较小电阻好

D．B中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R>>R_A，故此法测较大电阻好

12．如图7所示，当滑动变阻器R₃的滑动片向右移动时，两电压表示数变化的绝对值分别是△U₁和△U₂，则下列结论正确的是（ ）

A．△U₁＞△U₂

B．电阻R₁的功率先增大后减小

C．电阻R₂的功率一定增大

D．电源的输出功率先增大后减小

13．在用螺旋测微器测量金属导线的直径时，下述操作步骤中正确的是（ ）

A．旋动旋钮K使测微螺杆P与小砧A接近，再改旋微调旋钮K′，直至PA并拢，观察可动刻度H的零点与固定刻度G的零点是否恰好重合

B．旋动旋钮K测微螺杆P旋出，把被测金属导线放入螺杆P和小砧A之间的夹缝中，再使劲旋动旋钮K，直到螺杆P和小砧A紧紧夹住导线为止

C．由固定刻度G上读出导线直径的整毫米数，再从可动刻度H上读出其小数部分，读数时，尤其要注意G上半毫米刻度线是否已露出，再将两读数相加即得出导线的直径数值

D．为了减小测量误差，应在导线的同一部位测量3次，求其平均值即得该导线的直线d

14．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既减小偶然误差，又直观、简便的方法是（ ）

A．测出两组I，U的数据，代入方程组E=U₁+I₁r和E=U₂+I₂r中，即可求出E和r

B．多测几组I，U的数据，求出几组E，r，最后分别求出其平均值

C．测出多组I，U的数据，画出U-I图像，再根据图像求E，r

D．多测出几组I，U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电压势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r

二、填空题

15．两导线长度之比为1∶2，横截面积之比为3∶4，电阻率之比为5∶6，则它们的电阻之比为______。

16．在图8所示的电路中，A、D端所加的电压U恒定，R₁＝ R₂＝ R₃= 10Ω。用一只理想的电流表接在B、C之间时其示数为0．75A，则若将电流表接在A、C之间时，其示数为______A，若在B、C之间接一只理想的电压表，其示数为______V。

17．一台电阻为2Ω的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为______，发热功率为______，转化成机械功率为______，电动机的效率为______。

18．四只规格完全相同的灯泡按图9接在电路中，在S断开时，最亮的灯是______，在S闭合时，最亮的灯是____，S由断开到闭合，电流表的示数将______。

19．为了测定干电池的电动势和内电阻，现有下列器材：a．1．5V干电池两节；b．电压表（0V～3V～15V）；c．电流（0A～0．6A～3．0A）；d. 滑动变阻器（0Ω～20Ω）；e．滑动变阻器（0Ω～1000Ω）；f．电阻箱（0Ω～9999．9Ω）；g．电键、导线等。

（1）除电池外，应选用器材：____，____，____，____。

（2）将下列实验步骤按次序排列：____。

A．打开电键

B．按照电路图接好电路，电压表用0V～3V，电流表用0A～0．6A。

C．移动滑键减小电阻，使电流表指针有较明显的偏转，记录电流表和电压表的读数。

D．把滑动变阻器的滑键滑到一端使阻值最大。

E．再移动滑键减小电阻，记录一组电流表、电压表的示数，以后逐渐减小

20．有一个未知电阻Rx，用图10中（a）和（b）两种电路分别对它进行测量，用（a）图电路测量时，两表读数分别为6V，6mA，用（b）图电路测量时，两表读数分别为5.9V，10mA，则用______图所示电路测该电阻的阻值误差较小，测量值Rx=______Ω ，测量值比真实值偏______（填：“大”或“小”）。

三、计算题

21．在图11的电路中，若R₁=4Ω，R3=6Ω，电池内阻r=0.6Ω，则电源产生的总功率为40W，而输出功率则 37．6W。求：电源电动势和电阻R₂。

22．如图12所示电路中，电源电动势E=15V，内电阻 r= 1Ω，R₁=R3=10Ω，R₂=4Ω，求：

①当电键K断开时电流表和电压表的读数，R₁及R₂消耗功率各为多少？

②当K闭合时，电流表和电压表的读数，电源的总功率及输出功率各为多少？

《恒定电流》单元检测答案

一、选择题

1、BC 2、B 3、C 4、AD 5、C 6、D 7、AD 8、C 9、A 10、B 11、ABCD 12、AC 13、AC 14、C

二、填空题

15、5∶9 16、1.5，5

17、1100W，200W，900W，82%

18、L₁，L₄，增大

19、（1）b(0～3V)，c(0～0.6A)，d，g

（2）BDFCEA

20、a，1000，大

三、计算题

21、E=20V，P2=7Ω

22、（1）1A，4V，10W，4W

篇4：电流的磁场,教案示例

（一）教学目的

1．知道电流周围存在着磁场。

2．知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。

3．会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。

（二）教具

一根硬直导线，干电池2～4节，小磁针，铁屑，螺线管，开关，导线若干。

（三）教学过程

1．复习提问，引入新课

重做第二节课本上的图14－9的演示实验，提问：

当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？

（观察到小磁针发生偏转。因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。）

进一步提问引入新课

小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？这就是我们本节课要探索的内容。

2．进行新课

(1)演示奥斯特实验说明电流周围存在着磁场

演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。（课本上第115页的图14－15）

提问：观察到什么现象？

（观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置。）

进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？

师生讨论：通电后导体周围的小磁针发生偏转，说明通电后导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一样，周围也存在着磁场。

教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。

板书：第四节 电流的磁场

一、奥斯特实验

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14－17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：

二、通电螺线管的磁场

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：

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：

三、安培定则

1．作用：可以判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系。

2．判定方法：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。

教师演示具体的判定方法。

练习：如图所示的两个通电螺线管，用安培定则判定它们的两极。

可以引导学生分别按上图将导线在铅笔上绕成螺线管，先弄清螺线管中电流的指向，再用安培定则判定出两端的极性。

通过以上练习，强调：螺线管的绕制方向不同，螺线管中电流的方向也不同。3．小结（略）

4．作业：

1．完成课本上的“想想议议”。

篇5：电流的磁场教学案例解读

高淳县东坝中学 王道玉

案例

1、提出问题、作出猜想

教师演示实验：把一段通电导线绕在铁钉上，让它吸引大头针。师 同学们看见什么？ 生 吸引大头针。

师 同学们讨论一下，为什么会吸引大头针？你能提出一个什么问题？

（学生小组讨论，分析现象产生的原因，）生 电流周围和磁铁周围一样，都有磁场吗？ 生 电能生磁吗？

师 很好！同学们猜一猜电流周围有磁场吗？

生 有，上面实验中通电导线能吸引大头针就像磁铁吸引大头针一样。

2、实验方案设计

师 怎样设计实验？同学们以组为单位讨论一下。

（学生观察桌上的实验器材，同时以组为单位进行方案设计，最后各小组选出代表发言。）

师 已有磁铁，如何得到电流？ 生 给一根导线通电就行。师 要注意什么问题吗？

生 短路，在电路中接入一个小灯泡或接入一滑动变阻器就可以了。师 怎样用实验来研究电流周围有磁场呢？

生 给导线通电后，将小磁针放在导线的附近，看小磁针的指向有什么变化，如果有，就可以证明电流可以产生磁场。

师 怎么放置小磁针呢？讨论一下。

学生讨论后回答平行，垂直，斜放，放在导线的上方，放在导线的下方。

（在这一环节里，教师注意了对学生的培养，鼓励学生大胆进行设想，并尽可能多的想出各种放法。）

3、进行实验

在这一环节中，由于学生对实验设计方案讨论比较充分，大部分学生都能很快进行实验，但有的组实验进行的不算顺利，出现了各种各样的问题。比如，有的实验器材不好用，有的组实验操作时出现了失误，如滑动 变阻器的滑片放在了阻值最大的位置上，使电路中的电流太小；而有的组电池电量明显不足，使实验现象不明显。还有两组实验中，导线连接处接触不良，造成无电流现象。教师对过别的组进行实验指导，同时让不同小组的同学互相帮助，特别是让实验成功小组的同学帮助没有获得成功的组。

教师引导学生在实验操作过程中出现问题的同学对自己的实验进行总结，找出原因。由于学生亲自做实验，而且出现了问题后有进行了调整，因此很轻松的找到了实验过程中出现问题的原因。

师 通过实验，同学们对电流能产生磁场有了一定的了解，在实验中发现了什么新的问题？有什么疑问需要解决的？请大家提出来一起讨论吧。

生 其他同学的实验有问题，我认为实验应该多做几次后才能得出正确的结论。

（提出这个问题，立即引起同学们的争论，教师表扬了该同学，指出了实验多做几次的重要性。）

4、设计螺线管

师 电流能够产生磁场，同学们再我们研究电流的磁场时你比较关心的问题是什么？

生 它的磁场是什么样的？如何增大电流的磁场？

师 可以小组讨论并进行设想：如何增大电流的磁场？

学生讨论后发言 可以使电流大些，也可以再给另外一根导线通电后将两根导线放在一起。

师 那样操作起来是很不方便的，你有什么办法使它更方便吗？ 生 用一根导线绕上几圈，通电后磁性会更强些。

师 同学们现在就可以利用你手边的材料亲自制作一个通电螺线管。（学生制作过程中注意了合作）

师 完成的同学请展示你的作品，并通电试试，看能否使小磁针发生偏转。

5、研究通电螺线管的磁场

师 我们已经找到了电和磁之间的联系之一：电能生磁，也制成了这种很方便的产生磁的装置——通电螺线管，讨论一下，为什么通电螺线管在磁场中会比单个的一根通电导线的磁场要强？

生 电流大才使磁性加强。

生 由于多根导线的磁场加在一起，所以磁性会更强。（教师对回答正确的同学给予肯定表扬）

师 刚才有同学提出想知道电流的磁场是什么样的，那么我们就用自己制成的通电螺线管去研究这个问题。请你们思考一下，说说如何去研究？怎么做才最方便？ 生 用许多小磁针，放在不同的地方，看北极指向有什么变化。生 用一个小磁针放在不同的地方，看北极指向有什么变化。（教师要求按照两个同学的方法进行实验，并对个别同学的实验操作进行简单的提示，最终由同学们做出分析，共同得出了结论：通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场是一样的。）

6、判断通电螺线管的南北极

师 条形磁铁有南北极，那么通电螺线管也会有南北极。用什么方法知道你的通电螺线管的南北极？

生 仍然利用小磁针进行判断。

生 把通电螺线管用细线吊起来，根据它静止时两端的指向进行判断。

教师引导学生用实验的方法进行研究，学生都能判断南北极。两个通电螺线管，让学生判断南北极，大部分学生都无法进行判断，教师指导学生看书后对其进行判断，并让学生说出判断的方法，学生在叙述上出现了说不清的现象，无疑书中P40页的两幅图使学生运用出现了障碍，于是播放FLASH动画——安培定则，请同学们运用这种方法再进行了判断，结果很准确。

7、小结（略）

反思及认识

1、课题引入是通过实验现象，教师根据学生的思维能力和已有的知识，直接引导学生提出问题“电流周围有磁场吗？”，并对现象产生的原因进行分析，教师在教学中起到了很好的引领作用。

2、在探究电流周围是否有磁场时，主要研究电流产生的磁场和磁场方向。在方案设计上教师鼓励学生大胆进行设计，提出解决问题的方法，在实验探究过程中根据教师所给的器材，通过实验研究了电流产生的磁场与那些因素有关，教师关注的是学生学习过程的体验。教师给学生创设了充分发表自己见解的机会，有效地培养了学生分析问题、解决问题的能力。

3、在教学过程中适时进行表扬，鼓励交流，鼓励质疑，课堂气氛和谐、民主、融洽，创造了一个良好的探究环境。

篇6：物理磁场对电流的作用教案

1.通过演示实验，确认磁场对电流有力的作用。

2.了解通电导体在磁场中受到力的方向跟哪些因素有关。

3.通过演示实验，知道矩形线圈在磁场中的转动情况。

4.知道直流电动机的构造及工作原理，了解换向器的作用。

5.通过观察演示实验，培养学生的观察能力和分析问题能力。激发学生探究自然规律的兴趣。

教学重点：磁场对电流的作用;通电导体在磁场中的受力方向与什么有关

教学难点：磁场对通电线圈的作用分析;直流电动机换向器的作用分析

教学过程：

一、预习交流：

1.磁场对电流有 的作用。力的方向与 和 有关。

2.直流电动机的构造：磁极、线圈、换向器、电刷。

3.直流电动机通电转动时，

工作原理：________________________________。

能量转化：________________________________。

平衡位置是指_____________________________________________________。

转向跟________________和________________有关。

转速跟________________和________________有关。

二、互动突破：

活动一：观察磁场对通电直导线的作用

(1)如图所示组装实验器材。

(2)给直导线通电，会发现直导线 。

(3)磁场方向不变，改变直导线中的电流方向，会发现直导线 。

(4)电流方向不变，改变磁场方向，会发现直导线 。

实验表明：磁场对电流 ，力的方向与 和 有关。

活动二：观察磁场对通电线圈的作用

观察与思考：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示。闭合开关，观察到的现象是：

通电线圈 (能/不能)在磁场中转动;

通电线圈 (能/不能)在磁场中持续转动下去。

活动三：怎样才能使通电线圈在磁场中持续转动?

(1)信息快递：

通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到磁场的作用力是一对 ，这个位置称为 。

(2)分析：当线圈刚转过平衡位置时，如果立即改变______________________，那么通电线圈就能在磁场力的作用下继续转动下去。完成这一任务的装置就是____________。它的作用是________________________________________________________________。

(3)直流电动机的工作原理是 ，它工作时将 能转化为 能。

三、当堂评价：

完成“WWW”

四、总结提高：

五、当堂训练：

1.通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟 和 有关.如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向 ;如果这两者的方向同时改变，则力的方向______。

2.电动机是利用______________________的原理制成的.电动机工作时主要是把______能转化为_________能.直流电动机是用 定期改变线圈中的电流方向，从而使电动机能够连续不停地转动.

3.下列设备中没有使用电动机的是( )

A.电风扇、收录机 B.空调器、计算机

C.电冰箱、微波炉 D.电话机、电视机

4.通电导体在磁场里所受力的方向( )

A.跟电流方向和磁感线方向有关 B.只跟电流方向有关，跟磁感线方向无关

C.只跟磁感线方向有关，跟电流方向无关 D.跟电流方向和磁感线方向都无关

篇7：《电流的磁场》教学设计

关键词：电流的磁场；探究教学；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）1（S）-0071-3

《电流的磁场》是初中物理（苏科版几年级下册[2009年8月第2版]）第十六章《电磁转换》第二节的内容。本节课的任务是通过实验，体验和探究通电直导线和通电螺线管周围的磁场。学生在课前已掌握磁极之间的相互作用规律、磁场的基本性质、条形磁铁周围的磁场分布等相关知识，并具备电学实验的相关操作技能。

本节课是在学生学完磁铁周围的磁场基础上，进一步学习的电流的磁场，要突出的重点是通电螺线管的磁场。本课的教学方法是通过实验探究并与条形磁铁磁场进行对比，帮助学生理解。要突破的难点是判别通电螺线管周围的磁场方向，概括出有手螺旋定则。

本设计重视学生科学情意的教育，能激发学生积极探索的欲望，特别是通过让每位学生自己绕制螺线管，借助实物，结合多媒体动画，实现对有手螺旋定则深入的了解，在探究的过程中培养学生的各种能力。

教师实验器材

电磁铁、电源、导线、开关、铁钉、两个小磁针、直导线、条形磁铁、细线、白色圆筒。

学生实验器材

两节干电池组成的电源、开关、两个小磁针、导线（包括两根带夹子的）、直导线、铜丝、铁棒、小铁钉。

1、展示问题模型，引导学生猜测出通电导体周围存在磁场

教师要学好物理，首先要学会观察和思考，先来看一个实验：我手上拿着一个元件。它是由缠有铜丝的塑料筒和铁棒组成，让铁钉靠近它，铁钉没有被吸引，当把它连接在电路中通上电流，再让铁钉靠近它，同学们发现了什么？断开开关，又看到了什么？在日常生活中，磁铁周围是存在磁场的，请问这是磁铁吗？

教师什么物体周围和磁铁一样也存在磁场呢？请同学猜测一下。

目的锻炼学生观察问题、表达问题、对比、猜测能力。

2、用所给器材设计实验，探究通电直导线周围存在磁场

教师好，今天就跟大家一起来学习电流的磁场（引入课题）。

通电的直导线周围存在磁场吗？你会设计什么样的实验证明呢？

引导得出：连接电源、开关、导线，把小磁针放在导线周围，闭合开关，观察小磁针是否发生偏转。若发生偏转，则说明通电导线周围存在磁场；若没有偏转，则说明它周围不存在磁场。

教师（看课件，图1）为了让实验效果更好一些，实验中让小磁针离导线近一些，同时注意开关闭合的时间不要太长。

学生开始实验。

教师你们的小磁针是顺时针还是逆时针偏转的呢？

教师请两组同学来对比实验，找找偏转方向不一样的原因。

教师（看课件，点击，如图2）通过这两次实验，大家得出什么结论？

学生回答后再板书：

通电直导线周围存在磁场，且电流磁场的方向与电流的方向有关。

教师这是丹麦物理学家奥斯特在1820年发现的，它揭示了电与磁的联系和磁现象的电本质，为物理学的发展开辟了一个新的领域。这个实验我们称为奥斯特的发现。

目的锻炼学生创新意识，实验设计、实验探究、实验动手能力。

3、探究通电螺线管外部磁场分布

教师发现通电直导线周围存在磁场后，许多物理学家就致力于这方面的研究，因为它的磁性很弱，远没有达到人们的要求。人们在不断的实践中发现如果把导线绕在圆筒上，就成了螺线管，也叫线圈。通电后的螺线管有什么价值呢？接下来大家一起探究通电后的螺线管周围的磁场。先回顾一下条形磁铁周围磁场的探究过程（看课件，如图3），分两步：一是探究磁场的分布，二是探究磁场的方向。那通电螺线管外部磁场的分布又该怎样探究呢？

教师很好。再跟大家一起探究通电螺线管周围的磁场分布，请大家仔细观察（看课件，如图

4、播放探究通电螺线管周围的磁场分布视频）。

教师通电螺线管周同的磁场分布与什么物体周围的磁场分布相似？

目的锻炼学生知识迁移能力。

4、绕制螺线管。用小磁针探究通电螺线管的N、S极

教师很棒。与条形磁铁相似，同学们手中有一根细铜丝，把它缠绕在圆筒上，就做成一个螺线管，为增强它的磁性，我们把它缠绕在铁棒上，看看有几种绕法。

教师请同学画出相应的绕法示意图。

教师条形磁铁周围的磁场是有方向的，那通电螺线管周围的磁场方向是怎样的呢？若能判定出它的N、S极，就可解决这个问题。现在给螺线管通上方向不同的电流。给同学们两个小磁针，请你探究出这四种情况下，通电螺线管的N、S极。

教师探究前先回答这样几个问题：

（1）如何判断小磁针的N、S极，且红色的一端是小磁针的什么极？

（2）小磁针分别放在通电螺线管的什么位置？如何根据小磁针磁极判断螺线管A、B端各是N极还是S极？

教师实验前有一些注意事项（课件，如表1）。

教师好，接下来进行小组实验，第一小组探究第一张图，第二小组探究第二张图，第i小组探究第三张图，第四小组探究第四张图。

学生进行实验（放点轻音乐），如图5。

教师请同学汇报结果。仔细观察我们的文验结果，同学们发现通电螺线管周围的磁场方向与什么有关？

学生磁场方向与线圈的绕法和线圈中的电流方向有关。

教师通过实验探究可以得出什么结论？

学生回答后板书：

通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场相似且磁场方向与线圈的绕法和线圈中的电流方向有关。

目的锻炼学生合作交流、实验探究、实验操作的能力。

5、掌握安培定则

教师若每次都要通过小磁针来确定磁场方向，太麻烦！我们探究得出了通电螺线管的N、S极。有没有什么快捷方便的方式把它和线圈中的电流方向结合起来呢（留一些时间给学生思考，再介绍安培定则）？

物理学家安培，总结出安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。

这是什么意思呢？请同学们伸山右手一起来操作一下。手有两种握法，正握和反握，配合四张图，练习一下。

教师再做两道练习（根据动画模拟加深认识）。

教师请同学们完成学案上的习题。

6、通电螺线管应用于生活

教师绕在铁棒上的通电螺线管在生活中有什么用处呢？来看一段视频，看我们是否也研制出了电磁起重机？同学们用刚才缠绕好的通电螺线管试一试。

教师通电螺线管在生活中还有哪些应用呢？如果让你来将通电螺线管应用于生活，你会设计在哪些领域呢？

目的让学生感知到物理来自于生活，也应用于生活。

本节课是在已有的电学知识和简单的磁现象知识基础上展开的，将电和磁联系起来，这是初中物理电磁学部分的一个重点。也是可持续发展的物理学习的必要基础。

本节课主要包括三个重要的知识点：通过实验探究得出通电直导线周围存在磁场；通过实验（8）探究通电螺线管的磁场：会应用安培定则。

篇8：电流磁场教学反思

（一）本节课的成功之处：

1、新课引入环节中选用的材料，符合初中学生年龄特征和已有的生活经验，是发生在学生身边的物理现象。本节课一大亮点就是利用手电筒引入新课，整节课围绕手电筒这一主线展开。首先出示塑料外壳手电筒和金属外壳手电筒，提出，“对于手电筒在电学方面你最想了解什么？”用大家非常熟悉的，而且生活中经常使用的手电筒把同学们带入神密的电学世界，就因为选用的材料非常贴近生活，是学生熟悉的手电筒，所以他们感到亲切。这有助于点燃学生兴趣的火花，同时也消除了他们对电的恐惧感。在结课时又回扣到引课的问题中，课件展示内部结构，学生感觉本节课学习对于手电筒的大部分问题都解决了，收获丰富，兴趣盎然，激发起进一步探索的兴趣。

2、趣味小实验利用的比较好，同时引起了师生的兴趣。这个实验不仅由新奇的实验现象能引起学生的兴趣与注意，更重要的是能突出做这个小实验的目的，让学生知道电流是有方向的。

3、 “电流形成”的视频材料选择的较好。电荷这种微观粒子人们是无法看到的，再好的实验也不能看见电荷极其运动。利用多媒体模拟电荷及其运动，向学生展示电流的形成过程，使得抽象的物理知识变的具体想形象，更便于学生理解电流。

4 、对简单的电路连接及画电路图，采用先让学生探索，教师再纠错的教学方法，这样做达到了以下效果。

（1）、 能充分曝露学生学习上的问题，使教学更有针对性；

（2）、 不约束学生的思维，适合中学生好表现的年龄特点，有助于激发学生的求知欲，培养终身探索的兴趣；

（3）、 让学生在探索并解决问题过程中，体味成功的快乐。

因此在今后的教学中一定要注重学生能力的培养，加强素质教育，以课程改革为标准，做到教师的主导作用，发挥学生的主体地位。

（二）本节课的不足之处：

1.学生巩固、练习这一环节训练还不到位。由于安排了实验，学生对本节课电荷量、电流的公式的训练只是草草收场。

2.在电流和电路的基础知识上花费了大量的时间，过于重视基础知识的传授。

（三）改进的地方：

1、备课时应充分考虑学生的基础，注重课堂上时间的分配。

篇9：物理选修1-1电流的磁场教案

［三维目标］

一、知识与技能：

1.了解奥斯特实验，知道电流周围存在磁场。

2.掌握安培定则，会判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。

二、过程与方法：

通过探究性实验的方法培养学生比较、分析、归纳的能力

三、情感、态度价值观：

培养学生的学习热情和实事求是的科学态度

［教学重点］

1.知道电流周围存在磁场。

2.会用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。

［教学难点］ 会用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。［教学方法］ 探究、讨论、讲授、练习

［教具］：多媒体课件、实物投影仪、奥斯特实验器材、通电螺线管、环形导线、铁屑等 ［课时安排］1课时 ［教学过程］

一、组织教学

二、新课引入：

回顾：电荷间的相互作用与磁极间的相互作用以及它们对物质的吸引。

电和磁之间除了表面上的一些相似性外，是否还存在着更深刻的联系呢？这节课我们就通过实验来探究这个问题。

三、新课教学：

1．电流的磁效应

大家谈：有哪些方法能使静止的小磁针发生偏转？ 演示实验：通电导线周围的小磁针发生偏转

问题：通过这个现象可以得出什么结论呢？（电流能在周围空间产生磁场）2．电流的磁场方向

问题：当把小磁针放在电流的磁场中时，小磁针的偏转是否有一定的规律？偏转方向与电流的方向有什么关系？

演示实验：奥斯特实验

（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。这现象说明什么？）

结论：电流的磁场方向跟电流的方向有关。观察图片：直线电流磁感线的形状 现象：磁感线是围绕导线的一些同心圆。

靠近导线的磁场较強。

如果用小磁针来判定磁场的方向，可以得到安培定则。

思考：如果把导线做成环形，那么通电时产生的磁场是什么样的呢？ 演示实验：观察环形电流磁感线的形状 视频：环形通电导线中心附近的磁场方向

探究：环形通电导线中心附近的磁场方向的判定方法

思考：由多个环形导线组成的螺线管，通电时产生的磁场又是怎样的呢？ 演示实验：研究通电螺线管的磁场

结论：通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定。通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。

安培发现通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系可以安培定则来判定。

大家也来试试，看看能不能找出这种方法！

四、小结

2.2电流的磁场

1．电流的磁效应：电流能在周围空间产生磁场。磁体不是磁场的唯一来源。2．电流的磁场方向

⑴ 电流的磁场方向跟电流的方向有关。⑵ 判断方法：安培定则

五、练习（课件投影）

六、布置作业：课本38页第3、4题。

附：板书设计

2.2电流的磁场 1．电流的磁效应：

电流能产生磁场的现象，称为电流的磁效应。2．电流的磁场方向

⑴ 电流的磁场方向跟电流的方向有关。

⑵ 直线电流的磁场方向可以用安培定则来判断：右手握住直导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

篇10：《磁场对电流的作用力》教学反思

新课程倡导，教师在教学设计中，要根据不同的课程内容，教学对象来创设不同的教学情境。从而调动学生的学习主动性和积极性，提高教学效益。最重要的是教学形式上更加灵活多变，突出学生的主体地位，淡化教师的作用。因此，本节课利用了多媒体、实验等各种教学方法，调动学生的学习主观能动性，自觉利用物理科学方法，研究问题得出结论。

本节课的教学在设计上先通过实验与思考研究通电导线在磁场中的受力的情况，一方面可以提出磁场对电流有力的作用的初步结论，另一方面通过改变磁场方向，电线中电流的方向，体会到通电导线在磁场中受力的方向与磁场的和电流的方向都有关系。在这一基础上在引导学生归纳和使用左手定则。

本课的教学的关键是要做好通电导线在磁场中受礼力运动的演示实验，在演示的过程中对实验现象对学生提出具有启发性的问题，引导学生总结左手定则。在左手定则的归纳上对学生有一定的难度，教师一定要耐心对学生进行引导，不可由教师对左手定则进行灌输式的给学生。由学生在自己的努力和老师的引导下得到的规律影象更加深刻。

在学生得出了左手定则后，引导学生对左手定则进行运用，再次巩固学生对左手定则的理解。

篇11：电流的磁场单元练习题

关键词： COMSOL软件； 大电流； 磁场分布； 光纤传感器

中图分类号： TH 741.4文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.011

引言

在电网运行过程中，电流测量起着极为重要的作用，它不仅为电力系统提供用于计量的参数，而且为控制和继电保护提供了所必需的信息。现有技术中，对于电流的测量基本上采用以电磁感应原理为基础的电磁式电流互感器，而随着国家电网电压的不断增加，出现了许多不足，例如开路易产生高压，有爆炸的潜在危险。与其相比，光学电流互感器不仅克服了电磁式电流互感器的种种缺点，而且表现出很多的优点，例如体积小，受电磁干扰小等等。所以，光电互感器取代传统的电磁式电流互感器已成为必然。

光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为基础、以光纤为介质的新兴电力计量装置，它通过测量光波在通过磁光材料时其偏振面由于电流产生的磁场的作用而发生旋转的角度来正确反映最初的电流信息。Chu等设计的采用三角形光学玻璃传感头的光学电流传感器[1]可实现3 000 A直流电流的测量，其灵敏度达2.23×10-5 rad/A。Ulmer采用偏振调制方案的混合式光学电流传感器[2]，是把法拉第传感元件置于磁场集中器的气隙之中，其系统的最大测量电流为3 000 A，干涉仪的相位检测灵敏度为5.3×10-6 rad/A。另外，Ning等采用环形传感元件的光学电流传感器[34]也是一种新型电流传感器，它利用反射的原理，该系统的交流电流检测灵敏度为1 A/Hz。

作为光纤传感器重要部分之一的光纤环，它的振动、位置等直接影响着所检测的电流的大小，所以必须将其固定于套筒之中，并且用于固定的套筒材料的磁场特性必须不对测量产生干扰。如果这种材料影响了大电流周围磁场的分布，那么，光电互感器探测到的电流跟实际导线中的电流的大小会产生测量误差，这样，电流互感器就毫无实际作用。所以，套筒材料的正确选取，对电流的的检测、计算都有很大的影响。

关于大电流周围电磁场的问题[5]，美国学者早在1972年对500 kV的输电线路开始使用的时候就提出来了。原苏联Korobkova夫人曾向CIGRE提交了报告，介绍原苏联对在400～500 kV级变压所内工作的45个工作人员进行了健康检查，大部分人由于长期暴露于电磁场中，都出现了头痛疲劳等不同症状。国外学者还采用数值模拟方法进一步研究输电线路周围的电磁场，并研究开发了较为成熟的计算软件包，如NEC电磁场数值计算软件包[6]。

本文针对光纤大电流传感器中磁场探测这一问题，从实际结果出发，建立了外附套筒的大电流周围磁场的三维模型，利用COMSOL软件，分别对比了有无套筒的条件下通电导线周围的磁场的分布，探讨了材料对套筒内部磁场的影响。

1测量原理

1.1法拉第效应

法拉第效应是光学传感检测电流的理论基础。自1977年美国海军研究所（NRL）基于法拉第效应开始执行光纤传感器系统（FOSS）计划以来，光纤传感器便开始在全球范围内受到广泛的重视。

在磁场的作用下，本来不具有旋光性的物质也产生了旋光性（光矢量发生旋转）这种现象称作磁致旋光效应或者法拉第效应。

2仿真模拟

为了研究选用何种材料固定光纤才能对大电流直导线周围产生的磁场的影响最小，本文对套筒的材料为铁、铜、镍等常见材料周围的磁场分布进行了模拟，分别模拟套筒内部的磁场，得到分布曲线，判断哪种材料与空气层周围的磁场的分布最接近，那么该种材料就是要找的材料。本文分别模拟出材料为铁，铜，铝以及镍时套筒内部的磁场，并将其分别与无任何材料时的空气层产生的磁场分布进行对比。

采用COMOSOL软件4.3版本的磁场板块对设计的结构进行仿真模拟。按照通用的直导线的参数，本文选用铜作为大电流直导线的材料，长为1 m，半径为1 cm，交流电流大小为10 kA，频率为50 Hz。本文对铜导线周围50 cm区域的磁场分布进行分析，即建立的空气层的参数是：半径为50 cm，长度为1 m。按照上述模拟参数设置，最终得到的模型如图2所示。

3结果与讨论

影响直导线周围磁场分布的几个重要因素主要有温度[7]、应力、距离和材料等[8]。因此在模拟过程中，将温度、应力和距离固定，从而保证得到的结果仅为材料对磁场分布的影响。

3.1理想直导线周围的磁场与COMSOL模拟的空气层磁场

为了验证仿真的合理性，本文首先对空气层的磁场分布分别采取公式计算和COMSOL软件仿真两种方式进行，对比结果。

将各个参数代入式（5），得到了磁场强度与直导线距离的曲线，再通过COMSOL模拟空气层的磁场强度与导线距离的曲线，图3所示为二者的比较图。

由图3可见，在导线外全部为无限大空气层时，a>0.01 m的情况下，两曲线基本重合，而在a<0.01 m时，由于在理想情况下，表示的也是在直导线外，所以，是按照直导线外磁场分布进行的计算及绘图。在实际情况下，铜导线半径为1 cm，所以当a<0.01 m时，表示的是直导线内。经典公式计算得出的磁场分布和COMSOL软件的模拟结果对比表明，COMSOL软件与实际情况相符合。

由图3可以看出，在外界是空气层的情况下，在大电流直导线垂直平分线外，随着距离的变大，其磁場强度非线性变小。虽然在0.01 mnlc202309041834

3.2套筒参数设定

套筒的参数设置为厚度0.5 cm，剖面长5 cm，宽10 cm与导线的距离为5 cm。

本文对导线周围50 cm范围内的磁场的分布情况进行分析。套筒外的空气层的参数设置为：半径0.5 m，高度1 m。空气层和套筒结合之后的模型如图4所示。

3.3不同材料对应的磁场分布

当套筒材料分别为铁、镍、铜时，导线垂直平分线上的各个点的磁场分布与空气层磁场强度的对比图分别如图5（a）～（c）所示。

由图5可以分析出，铁是可磁化的材料，由其制作出的套筒对直导线周围磁场的分布影响非常大，改变了原来的磁场分布。尽管铜价格便宜，制作成本较低，并且不是可磁化材料，但是它的置入，导致了套筒内部磁场分布的较大改变，所以，也不能选择铜作为套筒的材料。而作为镍合金，虽然镍也是铁磁性材料，但是，其合金中掺杂了各种其他反磁性材料，所以对于套筒内的空气层磁性无影响。所以，选择镍合金作为制作套筒的材料最为适合。

4结论

本文利用COMSOL软件对大电流直导线周围的不同材料的套筒内的磁场进行了模拟，分析了影响套筒内磁场分布的原因。发现磁场分布不仅受到温度、应力、距离的影响，而且受到套筒材料的影响。为了选择制作套筒的材料，在温度、应力、距离都相同的情况下，对不同材料的套筒内的磁场进行了计算模拟并与空气层的磁场进行了比较。研究发现，用镍合金材料制作的套筒内的磁场分布最为接近空气层磁场。换句话说，镍合金材料比较适合用来制作光电传感器中大电流直导线周围用来固定及放置光纤环的套筒。本文的研究结果对光纤大电流传感器的制作，国家电网的电流检测及故障排查等问题提供了一定的数据以及理论依据。

参考文献：

[1]CHU B C B，NING Y N，JACKSON D A.Faraday current sensor that uses a triangularshaped bulkoptic sensing element[J].Opt Lett，1992，17（16）：16671669.

[2]ULMER E A.High accuracy Faraday rotation measurement[C].OSA/IEEE 1988 Technical Digest of Optical Fiber Sensors Topical Meeting.New Orleans Louisiana.：Optical Society of America，Lasers and Electrooptics Society（Institute of Electrical and Electronics Engineers），1988：288290.

[3]NING Y N，CHU B C B，ALACKSON D.Miniature Faraday current sensor based on multiple critical angle reflections in a bulkoptic ring[J].Opt Lett，1991，16（24）：19961998.

[4]宋曼，張辉.数字式全光纤电流互感器系统建模与仿真技术研究[J].光学仪器，2013.35（1）：6064.

[5]许正平，姜槐.电磁场对生物体的影响及可能干预途径[J].中华劳动卫生职业病杂志，2002，20（4）：313317.

[6]RICHIE J E，GANGL III H R.EFIEMFIE hybrid simulation using NEC：VSWR for the WISP experiment[J].IEEE Trans on Electromag.Compat，1995，37（2）：293296.

[7]乔学光，贾振安，傅海威，等.光纤光栅温度传感理论与实验[J].物理学报，2004.53（2）：494497.

[8]曾祥楷，饶云江，余般梅，等.光纤应变、温度、振动同时测量新技术的研究[J].光子学报，2001，30（10）：12541258.