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第十六讲　电与磁
磁现象　磁场
1.磁现象
（1）磁体：能够吸引　铁　、钴、镍等物质的物体。
（2）磁极：磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。能自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫作　南　极或S极，指北的那个磁极叫作　北　极或N极。
（3）磁极间相互作用的规律：同名磁极相互　排斥　，异名磁极相互　吸引　。
（4）磁化：有些物体在磁体或电流的作用下获得磁性的现象。
2.磁场和磁感线
（1）定义：磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，能使磁针偏转，我们把它叫作磁场。磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。
（2）性质：对放入其中的磁体产生力的作用。
（3）方向：放在磁场中的小磁针静止时　北　极所指的方向就是该点磁场的方向。
（4）磁感线：为了描述磁场的强弱和方向而假想出的带箭头的曲线。磁体外部的磁感线都是从磁体的　N　极出发，回到磁体的　S　极。
（5）磁感线的特点：①磁感线可以表示磁场的强弱，其密集处磁场较强，稀疏处磁场较弱；②磁感线布满磁体周围的所有空间，并且磁感线不相交。
（6）几种磁体的磁感线分布图
3.地磁场
（1）地球是一个巨大的磁体。地球周围存在着磁场——地磁场。
（2）地磁的南极在地理　北极　附近，地磁的北极在地理　南极　附近。
（3）磁偏角：最早由我国宋代学者　沈括　发现。
电生磁
1.奥斯特实验
（1）通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的　磁效应　。1820年，丹麦物理学家奥斯特最早发现了电与磁之间的联系。
（2）如图，当导线中有电流通过时，小磁针偏转；当导线中的电流方向改变时，小磁针偏转方向改变。说明通电导线周围存在　磁场　，磁场方向与　电流　方向有关。
2.通电螺线管
（1）安培定则：如图所示，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　N　极。
（2）通电螺线管和条形磁体的磁场比较
条形磁体 通电螺线管
不同点 永久磁体 通电时有磁性，断电时无磁性
N、S极是固定的 N、S极与电流方向有关
磁性强弱是固定的 磁性强弱与线圈匝数和电流大小有关
相同点 ①都有吸引磁性材料的性质；②磁极位置相同，都在两端；③水平悬挂起来都有指南北方向的现象；④都有两极，且都有“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的特点
电磁铁　电磁继电器
1.电磁铁
（1）定义：内部插有铁芯的通电螺线管叫作电磁铁。有电流通过时有磁性，无电流通过时无磁性。铁芯的作用是增强磁性。
（2）影响电磁铁磁性强弱的因素
①电流：线圈匝数一定时，电流越　大　，磁性越强。
②线圈匝数：电流一定时，线圈匝数越多，磁性越　强　。
（3）特点：磁性的有无可由通断电来控制；磁性的强弱可由电流的大小和线圈的匝数来控制；磁极可以通过改变电流的方向来控制。
（4）应用：电铃、电磁起重机、电磁继电器、空气开关、一些自动控制设备、磁浮列车等。
2.电磁继电器
（1）构造：由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。（如图所示）
（2）实质：利用　电磁铁　控制工作电路的通、断，相当于开关。
（3）工作原理：当控制电路中有电流通过电磁铁线圈时，电磁铁吸引衔铁，使触点闭合，工作电路接通。
（4）应用：用低压电路的通、断间接地控制高压电路的通、断。可实现远距离控制，与其他元件配合实现自动控制。
电动机
1.磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系。
2.应用：电动机、扬声器、电流表、电压表。
磁生电
1.电磁感应现象
（1）定义：　闭合　电路的一部分导体在磁场中做　切割磁感线　运动时，导体中就产生　电流　。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作　感应电流　。
（2）感应电流产生的条件：①闭合电路；②部分导体做切割磁感线运动。
（3）感应电流的方向：与导体的　运动　方向和　磁场　方向有关。
（4）应用：发电机、动圈式话筒。
2.电动机与发电机的区别
电动机 发电机
工作原理 通电导线在磁场中受到力的作用 电磁感应
原理图 及结构图
区别 电路中有电源 电路中无电源
能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能
【温馨提示】
（1）改变电动机转动方向的方法：改变电流或磁场方向。
（2）提高电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增大电流、换用磁性更强的磁体。
（3）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈持续转动。
磁现象、磁场
1.小明在《梦溪笔谈》中读到：“以磁石磨针锋，则能指南。”于是将缝衣针在磁铁上摩擦后，穿过扣子的两孔，放在支架上，使其轻轻转动，待它静止时发现针尖指南，如图所示，下列说法中正确的是（　C　）
A.磁针能指南北是因为地磁场有磁感线
B.磁针只有针尖位置磁性最强
C.针尖是磁针的S极
D.磁针针尖所指的方向为地磁场的南极
2.东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”司南即指南针，如图所示，“柢”为指南针的　S　极。指南针之所以指南北，是因为它受到　地磁场　的作用。指南针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离，世界上最早记录这一现象的人是　沈括　。
3.如图所示，请在图中标出磁体的磁极和磁感线的方向。
电磁铁
4.某通电螺线管的磁感线方向如图所示，图中通电螺线管的N极在　右　端，电源的正极在　左　端。（均选填“左”或“右”）
5.1820年丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了通电导体周围存在　磁场　，据此人们研制出了电磁继电器。如图所示是一个水位自动报警器的原理图，水位上升到金属块A之后，　红　（选填“红”或“绿”）灯亮。
电磁现象
6.如图所示是有关“电和磁”的实验，下列说法中正确的是（　D　）
A.图甲中导体ab在磁场中只有水平方向运动时，电流表指针才会偏转
B.图乙中电流方向和磁场方向同时改变时，导体ab的运动方向改变
C.图丙中扬声器的工作原理与图甲的相同，都是将机械能转化为电能
D.图丁中电铃的工作原理是电流的磁效应
7.如图所示是动圈式话筒的构造示意图，膜片和线圈相连，线圈两端的导线接入扩音机。当你对着话筒说话或唱歌时，我们就能通过扬声器听到你的声音。下列有关说法错误的是（　B　）
A.对着膜片说话能产生电流，利用了电磁感应现象
B.动圈式话筒的工作原理与电动机的原理相同
C.对着膜片说话时，线圈中产生的是交变电流
D.对着膜片说话时，将机械能转化为电能
　　　
探究通电螺线管外部磁场的方向
　某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
（1）在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的　北极　（选填“南极”或“北极”），说明地球周围存在磁场。
（2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，　轻敲　玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示，铁屑的分布情况与　条形　磁体周围铁屑的分布情况相似。
（3）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极指向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极指向与图乙中小磁针N极指向相反，说明通电螺线管的极性与　电流　的方向有关。
（4）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施：　调节滑片，增大通电螺线管线圈中的电流　（写出一种方法即可）。
（5）用四根手指的指向表示电流方向，拇指的指向表示通电螺线管的北极，图丁中能判定通电螺线管外部磁场方向的手势是　A　（选填“A”或“B”）。
　　　
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
　如图是“探究感应电流产生的条件”的实验装置。
（1）实验中，ab棒的材料可能是　铝　（选填“塑料”或“铝”）。
（2）装置图中，蹄形磁体间的磁场方向是　竖直向下　（选填“竖直向上”或“竖直向下”）的，该实验中通过观察　灵敏电流计的指针是否偏转　来判断电路中是否有感应电流的产生，还可以通过观察　灵敏电流计指针偏转方向　来判断感应电流的方向。
（3）连接好电路后，实验小组的同学进行探究，并将实验中观察到的现象记录在下表中：
实验 序号 开关 状态 磁场 方向 导体ab棒 运动方向 灵敏电流 计指针
1 断开 向下 左右运动 不偏转
2 向上
3 闭合 向下 上下运动 不偏转
4 向下 向左运动 向右偏转
5 向下 向右运动 向左偏转
6 向上 向左运动 向左偏转
7 向上 向右运动 向右偏转
①分析实验1、2、3可知，灵敏电流计指针不偏转，电路中　没有　（选填“有”或“没有”）感应电流的产生；
②分析实验1、4、5可知，产生感应电流的条件之一是开关　闭合　（选填“闭合”或“断开”）；
③分析实验3、4、5可知，产生感应电流的另一个条件是导体做　切割磁感线　运动；
④由实验4、5（或6、7）可以得出，感应电流的方向与导体　切割磁感线的方向　有关；若改变ab棒运动方向的同时，也改变磁场方向，则感应电流的方向　不变　（选填“改变”或“不变”）。
（4）在上述实验过程中，能量的转化情况是　机械　能转化为　电　能。利用这一原理，人们在生产生活中制成了　发电机　。
（5）保持ab棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与　磁场方向　的关系。
（6）若实验过程中，发现不论如何移动导体ab棒，电流计的指针均未发生偏转，经检查发现电路中的仪器正常且连接无误。则该原因可能是　产生的感应电流太小　，改进措施是　换用灵敏度更高的电流计（或换磁性更强的蹄形磁铁或加快导体切割磁感线的速度）　（答出一点即可）。
【拓展设问】
（7）本实验中　不可以　（选填“可以”或“不可以”）用小灯泡代替电流计，原因是　产生的感应电流较小，小灯泡不一定会发光　。
（8）小明还想进行下一步的探究，设计了如下实验：保持磁场强弱和方向不变，让ab棒以不同的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流计指针偏转幅度大小。他想探究的问题是　感应电流的大小与导体切割磁感线运动的速度是否有关　。第十六讲　电与磁
磁现象　磁场
1.磁现象
（1）磁体：能够吸引 、钴、镍等物质的物体。
（2）磁极：磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。能自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫作 极或S极，指北的那个磁极叫作 极或N极。
（3）磁极间相互作用的规律：同名磁极相互 ，异名磁极相互 。
（4）磁化：有些物体在磁体或电流的作用下获得磁性的现象。
2.磁场和磁感线
（1）定义：磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，能使磁针偏转，我们把它叫作磁场。磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。
（2）性质：对放入其中的磁体产生力的作用。
（3）方向：放在磁场中的小磁针静止时 极所指的方向就是该点磁场的方向。
（4）磁感线：为了描述磁场的强弱和方向而假想出的带箭头的曲线。磁体外部的磁感线都是从磁体的 极出发，回到磁体的 极。
（5）磁感线的特点：①磁感线可以表示磁场的强弱，其密集处磁场较强，稀疏处磁场较弱；②磁感线布满磁体周围的所有空间，并且磁感线不相交。
（6）几种磁体的磁感线分布图
3.地磁场
（1）地球是一个巨大的磁体。地球周围存在着磁场——地磁场。
（2）地磁的南极在地理 附近，地磁的北极在地理 附近。
（3）磁偏角：最早由我国宋代学者 发现。
电生磁
1.奥斯特实验
（1）通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的 。1820年，丹麦物理学家奥斯特最早发现了电与磁之间的联系。
（2）如图，当导线中有电流通过时，小磁针偏转；当导线中的电流方向改变时，小磁针偏转方向改变。说明通电导线周围存在 ，磁场方向与 方向有关。
2.通电螺线管
（1）安培定则：如图所示，用 握住螺线管，让四指指向螺线管中 的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的 极。
（2）通电螺线管和条形磁体的磁场比较
条形磁体 通电螺线管
不同点 永久磁体 通电时有磁性，断电时无磁性
N、S极是固定的 N、S极与电流方向有关
磁性强弱是固定的 磁性强弱与线圈匝数和电流大小有关
相同点 ①都有吸引磁性材料的性质；②磁极位置相同，都在两端；③水平悬挂起来都有指南北方向的现象；④都有两极，且都有“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的特点
电磁铁　电磁继电器
1.电磁铁
（1）定义：内部插有铁芯的通电螺线管叫作电磁铁。有电流通过时有磁性，无电流通过时无磁性。铁芯的作用是增强磁性。
（2）影响电磁铁磁性强弱的因素
①电流：线圈匝数一定时，电流越 ，磁性越强。
②线圈匝数：电流一定时，线圈匝数越多，磁性越 。
（3）特点：磁性的有无可由通断电来控制；磁性的强弱可由电流的大小和线圈的匝数来控制；磁极可以通过改变电流的方向来控制。
（4）应用：电铃、电磁起重机、电磁继电器、空气开关、一些自动控制设备、磁浮列车等。
2.电磁继电器
（1）构造：由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。（如图所示）
（2）实质：利用 控制工作电路的通、断，相当于开关。
（3）工作原理：当控制电路中有电流通过电磁铁线圈时，电磁铁吸引衔铁，使触点闭合，工作电路接通。
（4）应用：用低压电路的通、断间接地控制高压电路的通、断。可实现远距离控制，与其他元件配合实现自动控制。
电动机
1.磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系。
2.应用：电动机、扬声器、电流表、电压表。
磁生电
1.电磁感应现象
（1）定义： 电路的一部分导体在磁场中做 运动时，导体中就产生 。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作 。
（2）感应电流产生的条件：①闭合电路；②部分导体做切割磁感线运动。
（3）感应电流的方向：与导体的 方向和 方向有关。
（4）应用：发电机、动圈式话筒。
2.电动机与发电机的区别
电动机 发电机
工作原理 通电导线在磁场中受到力的作用 电磁感应
原理图 及结构图
区别 电路中有电源 电路中无电源
能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能
【温馨提示】
（1）改变电动机转动方向的方法：改变电流或磁场方向。
（2）提高电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增大电流、换用磁性更强的磁体。
（3）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈持续转动。
磁现象、磁场
1.小明在《梦溪笔谈》中读到：“以磁石磨针锋，则能指南。”于是将缝衣针在磁铁上摩擦后，穿过扣子的两孔，放在支架上，使其轻轻转动，待它静止时发现针尖指南，如图所示，下列说法中正确的是（　C　）
A.磁针能指南北是因为地磁场有磁感线
B.磁针只有针尖位置磁性最强
C.针尖是磁针的S极
D.磁针针尖所指的方向为地磁场的南极
2.东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”司南即指南针，如图所示，“柢”为指南针的 极。指南针之所以指南北，是因为它受到 的作用。指南针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离，世界上最早记录这一现象的人是 。
3.如图所示，请在图中标出磁体的磁极和磁感线的方向。
电磁铁
4.某通电螺线管的磁感线方向如图所示，图中通电螺线管的N极在 端，电源的正极在 端。（均选填“左”或“右”）
5.1820年丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了通电导体周围存在 ，据此人们研制出了电磁继电器。如图所示是一个水位自动报警器的原理图，水位上升到金属块A之后， （选填“红”或“绿”）灯亮。
电磁现象
6.如图所示是有关“电和磁”的实验，下列说法中正确的是（　D　）
A.图甲中导体ab在磁场中只有水平方向运动时，电流表指针才会偏转
B.图乙中电流方向和磁场方向同时改变时，导体ab的运动方向改变
C.图丙中扬声器的工作原理与图甲的相同，都是将机械能转化为电能
D.图丁中电铃的工作原理是电流的磁效应
7.如图所示是动圈式话筒的构造示意图，膜片和线圈相连，线圈两端的导线接入扩音机。当你对着话筒说话或唱歌时，我们就能通过扬声器听到你的声音。下列有关说法错误的是（　B　）
A.对着膜片说话能产生电流，利用了电磁感应现象
B.动圈式话筒的工作原理与电动机的原理相同
C.对着膜片说话时，线圈中产生的是交变电流
D.对着膜片说话时，将机械能转化为电能
　　　
探究通电螺线管外部磁场的方向
　某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
（1）在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的 （选填“南极”或“北极”），说明地球周围存在磁场。
（2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关， 玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示，铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。
（3）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极指向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极指向与图乙中小磁针N极指向相反，说明通电螺线管的极性与 的方向有关。
（4）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施： （写出一种方法即可）。
（5）用四根手指的指向表示电流方向，拇指的指向表示通电螺线管的北极，图丁中能判定通电螺线管外部磁场方向的手势是 （选填“A”或“B”）。
　　　
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
　如图是“探究感应电流产生的条件”的实验装置。
（1）实验中，ab棒的材料可能是 （选填“塑料”或“铝”）。
（2）装置图中，蹄形磁体间的磁场方向是 （选填“竖直向上”或“竖直向下”）的，该实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流的产生，还可以通过观察 来判断感应电流的方向。
（3）连接好电路后，实验小组的同学进行探究，并将实验中观察到的现象记录在下表中：
实验 序号 开关 状态 磁场 方向 导体ab棒 运动方向 灵敏电流 计指针
1 断开 向下 左右运动 不偏转
2 向上
3 闭合 向下 上下运动 不偏转
4 向下 向左运动 向右偏转
5 向下 向右运动 向左偏转
6 向上 向左运动 向左偏转
7 向上 向右运动 向右偏转
①分析实验1、2、3可知，灵敏电流计指针不偏转，电路中 （选填“有”或“没有”）感应电流的产生；
②分析实验1、4、5可知，产生感应电流的条件之一是开关 （选填“闭合”或“断开”）；
③分析实验3、4、5可知，产生感应电流的另一个条件是导体做 运动；
④由实验4、5（或6、7）可以得出，感应电流的方向与导体 有关；若改变ab棒运动方向的同时，也改变磁场方向，则感应电流的方向 （选填“改变”或“不变”）。
（4）在上述实验过程中，能量的转化情况是 能转化为 能。利用这一原理，人们在生产生活中制成了 。
（5）保持ab棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 的关系。
（6）若实验过程中，发现不论如何移动导体ab棒，电流计的指针均未发生偏转，经检查发现电路中的仪器正常且连接无误。则该原因可能是 ，改进措施是 （答出一点即可）。
【拓展设问】
（7）本实验中 （选填“可以”或“不可以”）用小灯泡代替电流计，原因是 。
（8）小明还想进行下一步的探究，设计了如下实验：保持磁场强弱和方向不变，让ab棒以不同的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流计指针偏转幅度大小。他想探究的问题是 。

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