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第二十章　电与磁
20.1　磁现象　磁场
【学习目标】
1．了解简单的磁现象．
2．通过实验认识磁极及磁极间的相互作用．
3．知道磁感线可以用来形象地描述磁场；会用磁感线描述磁体周围的磁场分布状况．
知识点一、磁现象
1．物体吸引铁、钴、镍的性质称为磁性，具有磁性的物体称为磁体（包括磁石、小磁针、通电螺线管等）．
2．磁体中磁性较强的两端称为磁极，磁体有两个磁极．我们把指南的磁极称为南极（S极），指北的磁极称为北极（N极）．
3．磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
在磁体或电流的作用下，使原来没有磁性的物体获得磁性的过程，叫做磁化．
1.用手拿住铁棒甲去靠近水平悬挂着的铁棒乙的一端，发现乙向甲靠拢，可以判定（D）
A．甲必有磁性
B．乙必有磁性
C．甲、乙都有磁性
D．甲、乙中至少有一根有磁性
2.如图，把一个条形磁体从中间断开，下列说法中正确的是 （C）
A．变成两个没有磁性的条形铁块了
B．一块只有S极，另一块只有N极
C．变成两个小条形磁体了
D．以上说法都不对
3.如图所示，磁体吸引住两根铁钉的一端，那么两根铁钉的自由端将会 （B）
A．互相吸引，如丙图所示
B．互相排斥，如乙图所示
C．既不吸引，也不排斥，如甲图所示
D．以上都不对
知识点二、磁场
1．磁体周围存在磁场．
2．磁场的基本性质：对放入其中的磁体（如小磁针）有力的作用．
3．在物理学中，把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向．
4．磁感线
（1）如图所示，在条形磁体和蹄形磁体的上面放置一块玻璃，玻璃上面放置一些小磁针或撒一层铁屑．轻轻敲打玻璃，可以看到小磁针或铁屑有规律地排列．
（2）我们把铁屑的排列情况，用一些带箭头的曲线画出来，这些曲线叫　磁感线　．条形磁体和蹄形磁体周围磁感线的分布如图．
5．磁场是真实存在的，磁感线是用来描述磁场的曲线，实际上并不存在．
6．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱．
7．磁体外部的磁感线总是从磁体的N极发出，回到磁体的S极．
8.磁感线上任意一点的磁场方向与此处小磁针静止时N极的指向相同．
1.标出下图中小磁针的N极．
2.下列选项中磁体两极间磁感线的画法正确的是（A）
A B C D
3.下面两图分别画出了两个磁极间的磁感线，请在图中标出磁极的名称，并画出A、B点的小磁针静止时的北极（标出小磁针的N极）．
知识点三、地磁场
1.小磁针静止时N极指向北，是因为受到 的吸引，可以说，地球就是一个巨大的_____形磁体。它的周围存在着 ，我们把这个磁场叫做 。
2.地磁北极在地理的____附近，地磁场的南极在地理的_______附近。地理的南北极与地磁的南北极并不 ，所以磁针指示的南北方向与地理的南北方向有一个偏差角度，我们称为 ，世界上第一个清楚准确地论述磁偏角的是我国宋代科学家________。
1.关于地磁场，下列说法正确的是（ ）
地磁场的N极在地球的地理北极附近
地球周围的磁感线从地球地理北极附近出发，回到地球地理南极附近
仅在地磁场的作用下，可自由转动的小磁针静止时，N极指向地理的南极附近
宋代科学家沈括最早发现了地磁场的两极与地理的两极并不完全重合
【典型例题】
1．根据如图所示的小磁针静止时的指向和磁感线的分布可知 （B）
A．甲、乙都是S极
B．甲、乙都是 N极
C．根据磁感线的分布可判定甲、乙是异名磁极
D．两个磁体周围的磁场是由磁感线组成的
2.如图所示，在水平地面上的磁体的上方，有一个挂在弹簧测力计上的小磁体（下部为N极），小辉提着弹簧测力计沿图示水平路线从A缓慢移到B，则下列选项中能反映弹簧测力计示数F随位置变化的是 （C）
　　A　 B
C D
3.把普通钢棒磁化有多种方法，比如用强力的磁铁来磁化．钢棒是由大量的原子组成的，每个原子都有 N、S极，因此它相当于一个磁性很弱的“小磁铁”．未被磁化前，钢棒内“小磁铁”的排列杂乱无章，此时钢棒对外不显磁性．用一个强力条形磁体按图中的箭头方向滑动，钢棒就被磁化，磁化后各个“小磁铁”按图所示同向排列，此时钢棒具有磁性，相当于条形磁体．下列说法正确的是（D）
A．被磁化后（乙图）的钢棒左端是S极
B．被磁化前（甲图）的钢棒右端是N极
C．若把小磁针放在甲图中的A点处，静止时小磁针的N极一定向外
D．若把小磁针放在乙图中的B点处，静止时小磁针的右端是N
4.如图所示，几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上。关于比较甲、乙两图中桌面受到的压力的大小，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中桌面受到的压力比乙图大 B．乙图中桌面受到的压力比甲图大
C．两图中桌面受到的压力相等 D．无法确定
第二十章　电与磁
20.2　电生磁
【学习目标】
1.通过实验了解电流周围存在磁场.
2.探究通电螺线管外部的磁场方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似.
3.会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性.
知识点一、电流的磁效应
1.奥斯特实验
如图所示，当直导线触接电池通电时，你能看到什么现象？当改变电流的方向时，又能看到什么现象？
甲图中，小磁针发生偏转；乙图中，小磁针回到原来的位置；丙图中，小磁针偏转方向改变．
2.通电导线周围存在磁场，磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应．
3.电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现的．奥斯特实验第一次揭示了电与磁之间的联系，即电可以生磁．
知识点二、通电螺线管的磁场
1.实验1: 在螺线管中通入电流，把小磁针放到螺线管四周不同的位置，观察小磁针所指的方向(如图甲所示)．
结论：通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似．
甲
2.实验2：如图乙所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，通电后观察小磁针的指向．改变电流方向，发现小磁针的指向改变(选填“改变”或“不变”)．
结论：通电螺线管的磁场方向与电流方向有关．
乙
知识点三、安培定则
1.通过图甲，我们能判断出螺线管的右端是改变极；若改变电流方向，其磁极方向改变．根据该现象，我们可以通过螺线管中的电流方向判断螺线管的磁极：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的北(N)极，这就是安培定则。
甲　　　　　　　　　　乙
2.根据图中螺线管的电流方向，标出螺线管的N极和S极，并标出小磁针静止时N极的位置．
3.如图所示，请你根据电源极性判断电流方向，再根据通电螺线管中电流的方向判定螺线管的极性．
4.如图所示，按小磁针的指向判定螺线管的极性、电流的方向和电源的“＋”“－”极．
5.为了确定标示不清的铅蓄电池的正、负极，小军同学将该电池和一个螺线管相连，闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示，由此可以判断，c端是铅蓄电池的改变极，螺线管外部的磁感线从改变端出来．
6.如图所示，螺线管的左端是N极，应如何绕线？
7.闭合开关S后，通电螺线管A和永磁体B间的磁场分布如图所示．请你画出通电螺线管的绕线方法并标出永磁体B的N极．
第二十章　电与磁
20.3　电磁铁　电磁继电器
【学习目标】
1.能描述电磁铁，说明电磁铁的特点和工作原理.
2.能通过实验得出电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关.
3.能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用.
知识点一、电磁铁
1．内部插有铁芯的螺线管叫做电磁铁，它是利用电流的磁效应工作的．
2．说明：(1)铁芯磁化后对螺线管起加强磁性的作用；(2)铁芯必须由软铁制成(保证断电后磁性会消失)．
知识点二、电磁铁的磁性
1．实验1：探究影响电磁铁磁性强弱的因素
实验中，通过吸引大头针的数量来判断电磁铁磁性的强弱，这里运用了转换法．
实验目的 实验电路
(1)探究电磁铁磁性的有无 ①操作：按右图连接电路，分别闭合、断开开关，观察现象. ②现象：通电时，电磁铁吸引(选填“吸引”或“不吸引”)大头针(图甲)；断电时，电磁铁不吸引(选填“吸引”或“不吸引”)大头针(图乙). ③结论：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性．
(2)探究电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系 ①操作：按右图连接电路，调整滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流大小，观察现象. ②现象：电流较小时，电磁铁吸引大头针的数量较少(图甲)；电流较大时，电磁铁吸引大头针的数量较多(图乙). ③结论：线圈匝数相同时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强．
(3)探究电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系 ①操作：按右图连接电路，闭合开关，观察现象. ②现象：电流大小相等时，电磁铁线圈匝数越多，吸引大头针的数量越多(电磁铁甲)；电磁铁线圈匝数越少，吸引大头针的数量越少(电磁铁乙). ③实验结论：电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强．
(4)讨论：如何设计实验探究电磁铁的磁性强弱跟铁芯大小的关系？答：使电路中的电流、线圈匝数保持一定，换用大小不同的铁芯插入螺线管中，观察电磁铁吸引大头针数量的多少并进行比较.
小结
1．影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流大小、线圈匝数、铁芯的大小．
2．电磁铁的优点：
(1)电磁铁的磁性有无可以通过电流的通、断来控制．
(2)电磁铁磁极的极性可以通过改变电流方向来控制．
(3)电磁铁的磁性强弱可以通过改变通入电磁铁的电流大小和线圈匝数来控制．
2．电磁铁的应用：电磁起重机、电铃、磁悬浮列车和电磁继电器等．
1.如图所示，小华在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，使用两个由相同的大铁钉绕制成的电磁铁进行实验，下列说法中正确的是(　B　)
A．要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片向右滑动
B．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
C．电磁铁B的磁性较强，所以通过它的电流较大
D．若将两个电磁铁的上部靠近，它们会相互吸引
2.某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素．他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示．
(1)如图甲所示，闭合开关，电磁铁A的钉尖是S(选填“N”或“S”)极；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引更少(选填“更多”“不变”或“更少”)的大头针．
(2)如图乙所示，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强．
知识点三、电磁继电器
1．电磁继电器结构：如图所示，由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成．
　
2．工作原理：电磁铁通电时，具有磁性，吸引衔铁，使动触点和下触点接触，工作电路闭合；电磁铁断电时，失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路．
3．作用：利用低电压、弱电流电路的通断，来间接控制高电压、强电流的电路，从而实现远距离操纵和自动控制，其本质就是利用电流的磁效应原理工作。
4.某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器，如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达BBBB(选填“A”或“B”)处时，红BBB(选填“绿”或“红”)灯发光报警，此时电磁铁的上端是NBBB(选填“N”或“S”)极．
5.粮仓为了防止谷物缓慢氧化积聚热量过多而发生火灾，用带金属丝的水银温度计和电磁继电器安装成自动报警器，如图所示，正常情况下绿灯亮，当仓内温度升高时红灯亮，同时电铃响，以此来报警．请按上述要求把各元件连成电路．
6.如图所示的实验装置，开关S闭合后，下列说法错误的是（　　）
A．通电螺线管上端为N极 B．弹簧测力计示数会变大
C．若滑动变阻器滑片P向左滑动，弹簧测力计示数变大
D．若改变电路中的电流方向，弹簧测力计示数变大
7.如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，阻值变大，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，阻值变小，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，阻值变小，指示灯变亮
8.如图所示是直流电铃原理图，关于电铃工作时的说法不正确的是（　　）
A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极
B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生弹性形变
C．小锤打击铃碗时，电磁铁仍具有磁性
D．小锤打击铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
9.如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会___________；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会___________（以上两空均选填“变长”、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

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