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第13讲 电生磁
知识要点：
1. 电流周围存在磁场。
2. 通电直导线和通电螺线管周围存在磁场及其磁感线的形状。
3. 通电螺线管的磁极和电流方向的判断。
4. 影响电磁铁磁性强弱的因素。
思维导图：
一、直线电流的磁场
1. 奥斯特实验（1820年）证明了通电直导线周围存在磁场。
2. 直线电流周围的磁感线是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些
同心圆在与直导线垂直的平面上，越靠近通电直导线，磁场越强，
反之越弱。
3. 电流产生的磁场方向与电流方向有关，可用右手螺旋定则（安培定
则）来判定：用右手握住导线，让大拇指指向电流方向，四指弯曲的方
向即为磁感线的环绕方向。
难点解析：由于地磁场的存在，小磁针静止时指向南北，为使实验现象
更明显，通电直导线应沿南北方向放置。
二、通电螺线管的磁场
1. 通电螺线管周围的磁感线形状类似于条形磁体周围的磁感线形状（闭
合的曲线，外部由N极指向S极，内部由S极指向N极）。
2. 通电螺线管两端磁极的极性随电流方向的改变而改变。
3. 用右手螺旋定则来判定通电螺线管的磁极和电流方向之间的关系：用
右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一
端就是通电螺线管的北极。
难点解析：在判断通电螺线管磁极的极性时，四指的环绕方向必须跟螺
线管中电流的环绕方向一致，N极和S极一定在通电螺线管的两端。
三、通电螺线管与电磁铁
1. 带有铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
2. 影响通电螺线管磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数、有无铁芯。
通电螺线管的线圈匝数越多，电流越大，通电螺线管的磁性越强；插入
铁芯，通电螺线管的磁性大大增强。
3. 通电螺线管和电磁铁的辨析。
名称 通电螺线管 电磁铁
构造 螺线管、电源 螺线管、铁芯、电源
有无铁芯 无 有
磁性强弱 较弱 较强
磁场方向 在磁体外部，总是由N极指向S极
知识点一：直线电流的磁场
　如图甲所示，在观察奥斯特实验时，小明注意到置于通电直导线
下方的小磁针的N极向纸内偏转。小明由此推测：如图乙所示，若电子
沿着水平方向平行地飞过小磁针上方时，则小磁针也将发生偏转。小明
推测的依据是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，你认
为小磁针的N极会向 　　　　（填“纸内”或“纸外”）偏转。
　电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场，磁场方向
与电流方向有关，据此进行分析。
　如图甲所示的实验表明，当导线中有电流通过时，小磁针
发生偏转，说明电流周围存在磁场。当电子沿着水平方向平行地飞过小
磁针上方时，电子发生定向移动而形成电流，电流周围存在磁场，所以
小磁针会发生偏转。当电流向右时，小磁针的N极向纸内偏转；当电子
定向向右移动时，由于电流方向与电子的定向移动方向相反，所以形成
的电流方向向左，因此小磁针的受力方向与电流向右时相反，则小磁针
的N极会向纸外偏转。
　电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场　纸外
　掌握电流的磁效应并能判断通电直导线的磁场方向是解题
的关键，同时要注意电流方向与电子的定向移动方向相反。
　如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的上方，接入电
路后，闭合开关，观察到小磁针发生偏转。
（1）本实验探究的是 。
（2）改变直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向也发生改变，表
明 。
通电直导线周围是否存在磁场
通电直导线周围的磁场方向与电流方向有关
（3）下列关于此实验的说法中正确的是 （填字母，下同）。
A. 该实验必须在地球的赤道上进行
B. 通电直导线必须竖直放置
C. 通电直导线应该水平东西方向放置
D. 通电直导线应该水平南北方向放置
（4）当开关闭合时，小磁针N极的转向是 。
A. 向纸内旋转约90° B. 向纸外旋转约90°
C. 顺时针不停地转动 D. 逆时针不停地转动
D
B
知识点二：通电螺线管的磁场
　通电螺线管和磁体A磁极附近的磁感线分布情况如图所示，小磁针
处于静止状态，则（　　）
A. 小磁针的b端为N极 B. 通电螺线管的左端为N极
C. 电源的“+”极为c端 D. 电源的“+”极为d端
　在磁体外部，磁感线从磁体的北极出来，回到南极，据此
确定磁体A右端的极性和通电螺线管的N、S极，从而确定小磁针的N、S
极；利用右手螺旋定则确定螺线管中电流的方向，从而可确定电源的
正、负极。
　由于在磁体外部磁感线从磁体的北极出来，回到南极，所
以磁体A的右端为S极，通电螺线管的左端为S极，则其右端为N极；根据
通电螺线管外部磁感线的方向可知，小磁针的a端为N极，b端为S极；由
右手螺旋定则可知，电流从螺线管的左边流入、右边流出，则c端为电
源的正极、d端为电源的负极。
　C
　本题考查磁感线的方向、右手螺旋定则的应用，需熟练掌
握右手螺旋定则。
　如图所示，两个线圈套在光滑的玻璃管上，导线柔软，可
以自由滑动，闭合开关S后，则（　A　）
A
A. 两线圈左右分开
B. 两线圈向中间靠拢
C. 两线圈静止不动
D. 两线圈先左右分开，再向中间靠拢
知识点三：影响通电螺线管磁性强弱的因素
　如图所示，盛有水的烧杯放置在电磁铁的A端上，烧杯中的水面上
漂浮着一个空心铁球。当电磁铁的磁性强弱发生改变时，烧杯中的空心
铁球会上下浮动。现闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向右滑动，下
列有关说法中正确的是 （　　）
A. 电磁铁的A端为S极，烧杯中的水面上升
B. 电磁铁的A端为S极，烧杯中的水面下降
C. 电磁铁的A端为N极，烧杯中的水面上升
D. 电磁铁的A端为N极，烧杯中的水面下降
　根据右手螺旋定则可知螺线管磁极的极性；将滑动变阻器
的滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，则由欧姆定律
可判断通过螺线管的电流的变化情况，从而可判断螺线管磁性强弱的变
化情况；由受力分析判断铁球所受浮力的变化情况，进而判断烧杯中水
面的变化情况。
　由右手螺旋定则可知，电磁铁的B端为N极，则A端为S极；
将滑动变阻器的滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，
由欧姆定律可知，电路中的电流减小，则电磁铁的磁性减弱，故铁球所
受磁力减小；铁球受到重力G、磁力F磁及浮力F浮的作用，且处于静止状
态，所以G+F磁=F浮，因为F磁减小，所以F浮也减小，故烧杯中的水面下
降。
　B
　理解右手螺旋定则、影响通电螺线管磁性强弱的因素、浮
力大小的影响因素，并能对铁球进行受力分析是解题的关键。
　如图所示为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图。
（1）当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强，则螺线
管的A端为 极。
S
（2）为了验证通电螺线管的磁性与某一因素有关，老师先将开关S接a
进行了相关实验，再将开关S从a切换到b，则应将滑动变阻器的滑片
向 （填“上”或“下”）滑动到某一位置，才能达到需要的电流。
下
　学习了电与磁的知识后，小科了解到相互靠近的通电导线之间会
产生相互作用力。那么这个力的大小和方向与哪些因素有关呢？他将两
根导线（可伸长）平行放置后固定（如图甲中A所示），然后依次通上
如图甲中B、C、D所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。
（1）分析图甲中 　　　　（填字母）所示的现象，可知通电导线之间
的相互作用力的方向与电流方向有关。
（2）得到通电导线之间的相互作用力的大小与电流大小有关的结论，
你的依据是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　。
（3）如图乙所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑的水平
桌面上，然后闭合开关S，则该星形回路将 　　　　（填字母）。
A. 不会变形 B. 会变形，所围的面积增大
C. 会变形，所围的面积减小
（4）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与电流大
小有关外，可能还与哪些因素有关？ 　　　　　　　　（写出一个即
可）。
　（1）要探究通电导线之间的相互作用力的方向与电流方
向的关系，需控制电流大小相同，电流方向不同，据此可得答案。
（2）要探究通电导线之间的相互作用力的大小与电流大小的关系，需
控制电流方向相同，电流大小不同，据此可得答案。（3）根据相邻两
根导线中的电流方向，结合图甲所示两根导线的相互作用力的方向进行
分析。（4）本小题答案开放，只要合理即可。
　（1）图甲中B所示的两根导线中的电流方向相同，且两根
导线向中间靠拢，说明两根导线相互吸引；图甲中C所示的两根导线中
的电流方向相反，且两根导线向两侧排斥，由此可知，通电导线之间的
相互作用力的方向与电流方向有关。（2）对比图甲中C、D两图，D中
电流为3 A，C中电流为2 A，D中电流大于C中电流，而且D中两根导线向
两侧排斥发生的形变程度比C中大，说明D中两根导线间的相互作用力也
较大。
（3）由题意知，当电流通过导线时会产生磁场，此时角上相邻靠近的
两根导线中电流的方向相反，所以它们相互排斥，故所围的面积会增
大。（4）通电导线间的相互作用力的大小除了与电流大小有关外，可
能还与导线的长度、导线间的距离等因素有关。
　（1）B、C　（2）对比图甲中C、D所示的现象，可知电流
越大，导线的形变程度越大　（3）B　（4）导线间的距离（或导线的
长度等，合理即可）
　本题探究影响相互靠近的通电导线之间的相互作用力的大
小和方向的因素，能根据图甲中的现象得出正确的结论是解题的关键。
1. 一根长直铜导线在靠近（未碰到）一个原来静止的小磁针的过程中
（　C　）
A. 小磁针不动，导线中一定没有电流通过
B. 小磁针不动，导线中一定有电流通过
C. 小磁针转动，导线中一定有电流通过
D. 小磁针转动，导线中一定没有电流通过
C
2. 如图所示，电磁铁左侧的c为条形磁铁，右侧的d为软铁棒，a是电源
的正极。下列判断中正确的是（　D　）
A. c、d都被吸引 B. c、d都被排斥
C. c被吸引，d被排斥 D. c被排斥，d被吸引
D
3. 小明利用如图所示的装置探究通电导线周围的磁场分布情况，通电后
多次敲击塑料板，他观察到铁粉的分布是以直导线上的点为圆心的同心
圆，则磁场强度与同心圆半径的关系图像是（　D　）
A. B.
C. D.
D
4. 如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计的作用下向右做
匀速直线运动。闭合开关，当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方的过
程中，将滑动变阻器的滑片逐渐向上移动。下列判断中正确的是
（　C　）
A. 电磁铁的上端是N极，下端是S极
B. 电磁铁的磁性逐渐减弱
C. 铁块对地面的压强逐渐减小
D. 地面对铁块的摩擦力逐渐增大
C
5. 在如图所示的电路中，要使螺线管的磁性最强，开关S1、S2的连接状
态应是（　C　）
A. S1接1，S2接3 B. S1接1，S2接4
C. S1接2，S2接3 D. S1接2，S2接4
C
6. 如图所示，在螺线管内放入一枚小磁针（涂红的一端为N极），当开
关S闭合后，小磁针北极的指向将（　A　）
A. 不动 B. 向纸外旋转90°
C. 向纸内旋转90° D. 旋转180°
A
7. 如图所示，弹簧测力计甲、乙的挂钩上分别挂着一个条形磁体和一个
铁块，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧测力计甲的
示数 （填“变大”“变小”或“不变”，下同），弹簧测力计乙的示
数 。
变小
变大
8. 医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度。准备手
术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代。心肺机的功能之一是用电
动泵替代心脏，推动血液循环。如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞
一端，利用与固定磁铁之间的相对运动带动电动泵中的活塞，抽送血
液。图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内
自由开启，反向则封闭管路。请说明电动泵的工作过程：
（1）当电动泵工作时，血液从阀门 抽进，从阀门 送出。
（2）当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为 极，活塞处
于 （填“抽血”或“送血”）状态。
K2
K1
N
送血
9. 如图所示，先闭合开关S2，再闭合开关S1，则电磁铁的磁性将
（　C　）
A. 不变 B. 减弱 C. 增强 D. 无法判断
C
10. 如图所示，在竖直放置的矩形通电线框中悬挂一个能自由转动的小
磁针。当通以图中所示方向的电流时，小磁针的N极将（　A　）
A. 转动90°，垂直指向纸内 B. 转动90°，垂直指向纸外
C. 转动180°，指向左边 D. 静止不动，指向不变
A
【解析】由右手螺旋定则可知，矩形通电线框中磁感线的方向是垂直于
纸面向内。因为小磁针静止时N极的指向与矩形通电线框中磁感线的方
向是一致的，所以小磁针最终静止时N极应该是垂直指向纸内，即从图
中位置转动90°。
11. 如图所示为一台由非铁磁性物质制成的天平，天平左盘中的A是一铁
块，B是一电磁铁。未通电时，天平处于平衡状态，给B通电，铁块A被
吸起。
（1）B的 （填“上”或“下”）端为S极。
（2）当A被B吸起，向上做匀速运动时，天平 （填“保持平
衡”“左盘下降”或“右盘下降”）。
上
保持平衡
12. 物理学中用磁感应强度B来描述磁场的强弱，它的国际单位制单位是
特斯拉（符号是T）。某兴趣小组为了探究电磁铁产生的磁场强弱与什
么因素有关设计了如图甲所示的电路，R2的阻值为10 Ω，R为磁敏电
阻，其阻值随磁感应强度B变化的图像如图乙所示。
（1）当S1断开、S2闭合时，电压表的示数为3 V，则此时电流表的示数
为 A。
【解析】（1）由题图乙可知，当B=0 T时，R=10 Ω，根据欧姆定律可
得，电流表的示数I=
0.3
（2）再闭合S1，电磁铁的右端为 极；移动滑动变阻器R1的滑片，
当电流表的示数为0.2 A时，该磁敏电阻所在位置的磁感应强度
为 T。
=30 Ω，则此时R=R总-R2=30 Ω- 10 Ω=20 Ω，对照题图乙可知，此时的磁感应
强度为0.4 T。
N
0.4
（3）闭合S1和S2，将R1的滑片向左移动时，电流表的示数 （填
“变大”“变小”或“不变”）。
【解析】（3）闭合S1和S2，将R1的滑片向左移动时，其接入电路的阻值
减小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，通过电磁铁的电流增大，电
磁铁的磁性增强，由题图乙可知，磁敏电阻R的阻值随磁感应强度的增
大而增大，因此电流表的示数变小。
变小
13. 在制造精密电阻时，常常采用双线绕法，即把电阻丝从螺线管的一
端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么
（　A　）
A. 螺线管的左、右两端都没有磁极
B. 螺线管的左端为N极，右端为S极
C. 螺线管的左端为S极，右端为N极
D. 螺线管的左端有磁极，右端无磁极
A
【解析】两个线圈的绕向相同，电流方向相反，所以其磁场方向相反。
又因为两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所
以每个线圈产生的磁场强弱相同。两者磁性强弱相同，磁场方向相反，
相互抵消，所以螺线管的左、右两端都没有磁极。
14. 1820年，奥斯特用铂丝连接伏打堆（相当于电源）的两端，铂
丝水平地沿南北方向放置，在铂丝的下方放置一个被玻璃罩封闭的
小磁针，闭合电路后，小磁针发生了轻微的偏转，如图甲所示。他
提出了以下猜想：
猜想1：可能是因为电流使导线产生了热，加热玻璃罩内的空气，引起
了对流，从而导致小磁针的偏转。
猜想2：可能是因为电流产生了磁场，从而导致小磁针的偏转。
奥斯特通过实验很快就否定了猜想1，又做了如图乙、丙所示的两组
实验。
（1）丙组中小磁针将 （填字母）。
A. 顺时针偏转，偏转角度变大
B. 顺时针偏转，偏转角度变小
C. 逆时针偏转，偏转角度变大
D. 逆时针偏转，偏转角度变大
A
（2）奥斯特通过在玻璃罩和上方的导线之间加入金箔、玻璃等介质，
观察到 的现象，从而否定猜想1。
（3）许多科学家在探究电流能否产生磁场的过程中，将导线放置在小
磁针上方，位置关系如图丁所示，发现小磁针始终不发生偏转，请简要
说明理由： 。
小磁针仍发生偏转
通电导线正下方的磁场方向与地磁场方向相同

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