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3.2 电流的磁场
浙教版八年级下册
第3课时
新知导入
影响通电螺线管磁性强弱的因素
线圈匝数的多少
电流大小
有无铁芯
实验
控制变量法、转换法
通电线圈的匝数越多，通过线圈的电流越强，线圈的磁性越强。
插入铁芯，磁性也增强。
新知讲解
电磁铁：
带铁芯的通电螺线管
电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的。将软铁棒插入螺线管内部，当线圈通上电流时，螺线管产生磁性，线圈内部的磁场使软铁棒磁化为磁铁，使磁性增强；当电流切断时，线圈及软铁棒的磁性消失。
电磁铁产生的磁场很容易控制。电磁铁和一般的磁铁有什么不同？
电磁铁磁性的有无，可用通断电来控制；
电磁铁磁性的强弱，可用电流的大小来控制；
电磁铁的磁场方向和极性的变换，可用改变电流方向来控制。
人们利用电磁铁的这些特性设计和制造了许多生活和生产用品。
电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。使用电磁继电器，可以实现用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。
电磁继电器
思考与讨论
图3.2-9是一种常见的使用电磁继电器的控制电路，图甲是控制电路开关断开的状态，图乙是控制电路开关闭合的状态。请向同组同学说明这个电路是如何控制电动机运行的，绿灯亮或红灯亮分别表示电动机处于什么状态。
电磁继电器的结构如图3.2-9所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C和动触点D组成。
当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。
当低压电源开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
实践活动
1. 观察电磁继电器。对照继电器的说明书，认识继电器上的接线柱位置，并思考说明书上写着的电流和电压表示什么意思。
接低压电源接线柱2个
工作电路接线柱3个
控制电路正常工作时，电磁铁的线圈两端接直流6V的电压，通过的电流为30mA。
电磁线圈的额定电压6V
工作电流30mA
触点额定电压220V
触点额定电流1A
说明书
被控制的工作电路两端的电压为220V，电路中的电流是1A。
电磁继电器
2. 把电磁继电器上的线圈与电源、开关相连，组成控制电路。观察通电和断电时电磁继电器的工作情况。注意观察通电时哪两个触点相连，断电时哪两个触点相连。
控制电路
工作电路
接低压电源
通电时，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下，动触点与下触点接通；
断电时，电磁铁无磁性，弹簧拉力，衔铁向上，动触点与上触点接通。
3. 利用另外一个电源和小灯泡组成工作电路，通过电磁继电器来控制小灯泡的亮与灭。
4. 水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置。按以下要求连接图3.2-11所示的水位自动报警器电路：当水位在安全位置以下时，绿灯亮；当水位到达安全位置上限时，红灯亮。
5. 如图3.2-12所示，电磁门锁已广泛应用于日常生活。打开电磁锁的门往往要用刷卡的方式。根据你现有的知识，说明电磁门锁的工作原理，并简要画出原理图。
电磁铁
铁质插销
门锁插槽
弹簧
电源
开关
刷卡时通电，电磁铁有磁性，吸引铁质插销，门打开。
恒温箱
电磁继电器是电磁铁的一种应用，有广泛用途。
（4）可以实现温度自动控制或光动自动控制。
（3）可进行远距离操作
（2）用小电流控制大电流电路工作
（1）用低压电路控制高压电路工作
电磁铁主要工作原理如下：
控制电路开关闭合→电磁铁有电流→电磁铁有磁性→吸引衔铁→工作电路工作；
控制电路开关断开→电磁铁无电流→电磁铁无磁性→弹簧向下拉衔铁→工作电路停止工作。
图 3.2 - 13 所示为电铃的工作原理图，B为衔铁，与弹性片A相连，请根据电磁铁工作的原理，分析电铃如何发出连续的铃声。
思考与讨论
闭合开关，电流通过电磁铁，电磁铁有磁性，吸引衔铁B，使铁锤打击铁铃而发声，同时电路断开，电磁铁失去磁性，由于弹性片的弹性，使电路又重新闭合。上述过程循环重复，电铃持续发生声音。
磁悬浮列车是利用“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理，通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。磁悬浮列车运行时的阻力很小，因此运行速度很快。
科学·技术·工程
磁悬浮列车
磁吸式悬浮
磁斥式悬浮
异名磁极相互吸引
同名磁极相互排斥
1. 与常规的动力来自于机车头的火车不同，磁悬浮列车的动力来自于轨道。轨道两侧装有电磁体，它与列车上的磁铁相互作用。
2. 列车行驶时，车头的磁铁（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥——结果是前面“拉”，后面“推”，使列车前进。
　　
而钢棒被磁化后，磁性能够长久保持，称为硬磁材料。硬磁材料除用来制成永磁体，也可以用来记录信息。
信息的磁记录
磁记录就是利用硬磁材料存储信息的技术。计算机上所用的机械硬盘、磁带式录音机所用的磁带等都是利用硬磁材料来存储信息的。
我们知道铁棒和钢棒都能被磁体磁化。铁棒被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁材料。
计算机硬盘
存储卡
在机械硬盘上存入数据的过程中，首先将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为大小和方向都变化的电流，电流通过读写磁头产生大小和方向都变化的磁场，然后利用这个磁场使盘片上的小颗粒被不同程度地磁化，于是有关磁性变化的信息就记录在盘片上。当需要读取机械磁盘上的信息时，只要将记录信息的盘片通过读写磁头转变成大小和方向变化的电流，再通过计算机等装置将变化的电流转变成声音、图像、数字等信息，从而再现被记录的信息。
机械硬盘能够长久保存大量的信息。磁记录技术给人们的工作和生活带来了很大方便。
机械硬盘主要由磁记录盘片、读写磁头以及其他配件组成。盘片的表面均匀地涂有一层极薄的由硬磁材料制成的小颗粒（磁粉），读写磁头实际上就是一块电磁铁。
磁盘上的信息记录
盘片表面磁性颗粒（小磁体）
(电磁铁)
记录磁场
信息记录在盘片上
声音、图像、数字等信息
电信号
磁性颗粒按记录磁场的方向排列
电磁铁
记录磁场使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列。
科学阅读
电 话
人们对着送话器说话时，送话器会把声音信号转化成强弱变化的话音电流，话音电流沿着导线流入对方的受话器，受话器又把话音电流转化成声音。
电话机主要由送话器和受话器组成，它们之间用一对电话线相连。
送话器相当于话筒；受话器又叫听筒，相当于扬声器。
受话器里有一块电磁铁，当传入受话器的电流流过电磁铁的线圈时，电磁铁能够吸引前面放着的一块薄铁片。由于话音电流是变化的，电磁铁对薄铁片的吸引力也随之发生变化，从而使薄铁片振动规律与话音电流的变化一致，发出话音电流对应的声音，这样就可以听到对方讲话。
电话
吸引力变化
对方讲话时，使话筒中的振动膜忽强忽弱地振动，碳粒间的电阻忽小忽大，使通过听筒的电流忽强忽弱。
由于电流是变化的，电磁铁对薄铁片的吸引力也随着发生变化，从而使薄铁片振动起来，发出声音，这样就可以听到对方的讲话。
振动膜振动
振动膜振动
电流变化
磁场变化
随着科学技术的发展，电话的形态和功能也越来越丰富，例如移动电话（手机）作为网络终端，可以完成声音、视频、网页等信息的传输。
课堂总结
电流的磁场（三）
课堂练习
1.在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路。下列相关说法不正确的是（ ）
A.电磁铁A、B上方都是S极
B.通过电磁铁A和B的电流相等
C.电磁铁A的磁性强于电磁铁B的磁性
D.向右移动滑片P，电磁铁A、B磁性都减弱
A
2.如图当开关S闭合后，要使电磁铁磁性增强，可采用的方法是（ ）
A.滑片P向左移动 B.滑片P向右移动
C.减少线圈的匝数 D.增加通电的时间
A
P
3.将电磁铁、滑动变阻器、电源与开关接成成闭合回路，若将变阻器的滑片向右移动，那么螺线管上端悬挂铁块的弹簧将（ ）
A.不变 B.缩短
C.伸长 D.不能判断
C
N
S
S
N
若悬挂的是条形磁铁呢？
4.在探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中,实验室准备的器材有:电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。小明利用上述器材,制成简易电磁铁甲、乙,并设计了电路,如图所示。(1)实验中通过观察电磁铁________________的不同,可以判断电磁铁的磁性强弱不同。(2)当滑动变阻器滑片向左移动时,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数_________(选填“增加”或“减少”),说明电流越_______,电磁铁磁性越强。(3)根据图中的情境可知,_________(选填“甲”或“乙”)的磁性强,说明电流一定时,__________________,电磁铁磁性越强。吸引大头针的多少增加大甲线圈匝数越多5.把超强磁铁分别吸附在干电池的正负极两端，制成电磁动力“小车”，并将它放入铜质螺线管中，如图甲，“小车”就能沿着螺线管运动。图乙是它的示意图。
(1)在图乙上画出螺线管中的电流方向。
(2)实验中发现，必须将“小车”全部推入螺线管，“小车”才能运动，“小车”运动的原因是________。
(3)进一步探究发现，“小车”运动的方向与电池正负极位置和超强磁铁的极性有关。将如图乙装配的小车放入螺线，则小车的运动方向是________。
(4)要使“小车”运动速度增大，请提出一种方法：________。
+
—
磁铁接触的一段螺线管产生的磁场与干电池前后吸附磁铁的磁场相互作用
向左
增强磁铁的磁性
增加单位长度内螺线管匝数、增加电流电压等
6. 通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用安培定则判定。
（1）图中螺线管的A端是_____极。
（2）螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图所示，则其B端是_____极。
（3）地球周围存在的磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向_____（相同/相反），规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带_____（正/负）电。
N
N
相反
负
7.电磁铁除了上述用途外，在实际中还有广泛的应用。解释电磁起重机和电磁选矿机的工作原理。
电磁起重机
接通电流，电磁铁有磁性，把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了。
电磁选矿机
把铁矿石集中到电磁铁磁性最强的区域，不含铁的矿石，不会被磁场吸引，能将铁矿石与不含铁的矿石分开。
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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