20.1 电生磁
1、奥斯特实验证明：通电导线的周围存在着 ，磁场的方向跟 的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。这一现象是由丹麦物理学家 在1820年发现的。
2、把导线绕在圆筒上，做成螺线管，也叫线圈，在通电情况下会产生磁场。通电螺线管的磁场相当于 磁体的磁场，通电螺线管的两端相当于 磁体的两个磁极。
3、通电螺线管的磁场方向与 方向有关。磁场的强弱与 、 、有无铁芯有关。
4、在通电螺线管里面加上一根铁芯，就成了一个 。电磁铁磁场的强弱与电流的强弱、线圈的匝数有关。可以制成电磁起重机、扬声器和吸尘器等。
5、判断通电螺线管的磁场方向可以使用安培（右手）定则：将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管， 的方向就是该螺线管的N极。
类型一 通电直导线周围的磁场
1．某同学研究电流产生的磁场，闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是（ ）
A．由甲、乙两图可得电流可以产生磁场
B．由甲、乙两图可得电流产生的磁场方向与电流方向有关
C．由甲、乙两图可得电流产生的磁场强弱与电流大小有关
D．由甲、丙两图可得电流产生的磁场方向与电流方向有关
【答案】：A。
【解析】：
A、当小磁针受到地磁场的作用时，一端指南一端指北如图甲，当导线中电流向左时，小磁针的N极向纸外偏转如图乙，所以，甲乙两图可说明电流周围存在磁场，故A正确。
BC、甲乙只能说明通电导体周围存在磁场，没有改变导体中的电流方向，不能说明电流产生的磁场跟电流方向和电流大小有关。故BC错误。
D、甲丙两图只能说明通电导体周围存在磁场，没有改变导体中的电流方向，不能说明电流产生的磁场跟电流方向，故D错误。
2．物理学家奥斯特通过实验最早发现了电和磁这对“双胞胎”的联系。我们在进行他的这个实验的过程中，要想使现象更明显，闭合开关前，导线与小磁针摆放位置关系最合适的是（ ）
A．导线在小磁针上面任意摆放
B．导线与小磁针在同一水平面
C．一上一下摆放，且相互垂直
D．一上一下摆放，且相互平行
【答案】：D。
【解析】：
通电直导线的磁场要使小磁针发生转动，开始时直导线的磁场方向要与小磁针的方向不同，所以根据通电直导线产生磁场的特点可知，小磁针与导线一上一下平行放置，小磁针最容易发生转动，现象最明显，故D正确。
类型二 通电螺线管的磁场
3．如图所示，用细线将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，当给导线通电时发生的现象是（ ）
A．螺线管转动，最后A端指南，B端指北
B．线管静止不动
C．螺线管转动，最后A端指北，B端指南
D．螺线管会在任意位置静止
【答案】：A。
【解析】：根据图示的螺线管线圈的绕向和螺线管中电流的方向，利用安培定则可以确定螺线管的A端为S极，B端为N极。
在地磁场的作用下，螺线管将会发生转动，最后静止时，螺线管的N极（B端）指向北，螺线管的S极（A端）指向南。
4．如图所示，电磁铁上方附近有一点A，可以自由转动的小磁针位于电磁铁右方附近，闭合开关S前，小磁针静止时N极指向地球的北方。下列说法正确的是（ ）
A．闭合S前，小磁针N极所指方向是地磁场的N极
B．闭合S后，电磁铁右端为S极，上方A点的磁场方向向右
C．闭合S后，小磁针N极指向右，上方A点的磁场方向向左
D．闭合S后，向左移动滑片P，螺线管的电磁场对小磁针的作用力减小
【答案】：C。
【解析】：
A、地理的北极在地磁的南极附近，因此闭合S前，小磁针N极所指方向在地磁场的S极附近，故A错误；
BC、闭合S后，由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极，左端为S极；
在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左，
根据同名磁极相互排斥，可知闭合S后，小磁针N极指向右，故B错误，C正确；
D、向左移动滑片P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，电磁场对小磁针的作用力增大，故D错误；
类型三 安培定则及其应用
5．对于通电螺线管极性的标注，如图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】：C。
【解析】：由图可知：
A、电流从螺线管右侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端应为S极，故A错误；
B、电流从螺线管右侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端为N极，左端应为S极，故B错误；
C、电流从螺线管右侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端应为N极，左端为S极，故C正确；
D、电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端为N极，左端应为S极，故D错误。
6．甲、乙两个线圈套在同一根玻璃棒上，且能够自由滑动，按图所示连接电路。当开关闭合后，这两个线圈（ ）
A．将向左右分开
B．将向中间靠拢
C．均静止不动
D．先向左右分开，再向中间靠拢
【答案】：B。
【解析】：根据安培定则判断，左线圈的左端为S极，右端为N极；右线圈的左端是S极，右端也是N极，也就是说，中间靠近的位置，两线圈的极性不同，因为异名磁极相互吸引，则这两个线圈将向中间靠拢。
一．选择题（共6小题）
1．第一个发现通电导线周围有磁场的科学家是（ ）
A．托里拆利 B．法拉第 C．牛顿 D．奥斯特
【答案】：D。
【解析】：A、托里拆利做了托里拆利实验，是世界上第一个准确测出大气压值的人，故A不符合题意；
B、法拉第发现了电磁感应现象，故B不符合题意；
C、牛顿发现了牛顿运动定律，故C不符合题意；
D、1820年，奥斯特意外地发现当给导线通电时，能使旁边的小磁针改变偏转的方向，从而发现了通电导线周围能够产生磁场，故D符合题意。
2．如图所示是某同学探究“通电直导线周围是否存在磁场”的实验装置，通电后小磁针发生了偏转。关于这个实验，下列说法正确的是（ ）
A．首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是法拉第
B．小磁针的作用是检验通电直导线周围是否存在磁场
C．实验中直导线是沿东西方向放置的
D．把小磁针放在直导线的上方，通电后小磁针不发生偏转
【答案】：B。
【解析】：
A、首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是奥斯特，故A错误；
B、小磁针偏转，说明通电导线周围存在磁场，所以小磁针的作用是检验通电直导线周围是否存在磁场，故B正确；
C、在该实验中为了避免地磁场对实验的影响，导线应沿南北方向放置（电流产生的磁场沿东西方向），小磁针才会偏转，故C错误；
D、把小磁针放在直导线的上方时，通电后小磁针仍然受磁场力的作用，会发生偏转，故D错误。
3．如图所示为探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验装置，开关断开时小磁针甲、乙静止时的指向如图所示，闭合开关后，则下列说法正确的是（ ）
A．通电螺线管上各匝线圈相互远离
B．小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
C．为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒
D．当断开开关后，螺线管磁性增强
【答案】：B。
【解析】：A、通电螺线管上各匝线圈之间没有相互作用，所以不会远离，故A错误；
B、由图可知，电流从左端流向右端，则螺线管中电流应该是从左前方流入，右后方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管右端应为N极；
因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，则小磁针甲的S极将向螺线管靠近，其N极远离螺线管，故小磁针甲不转动；小磁针乙沿顺时针方向偏转，故B正确。
C、可以充当“芯”的材料是铁，通电螺线管中插入铁棒后，铁棒被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁棒也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强；故C错误，
D、当断开开关后，螺线管磁性消失。故D错误。
4．如图所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．小磁针甲静止时N极指向右端，小磁针乙静止时N极指向左端
B．小磁针甲静止时N极指向左端，小磁针乙静止时N极指向右端
C．小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端
D．小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向左端
【答案】：B。
【解析】：由电源的正负极可知，电流从螺线管的左后方流入，右前方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管右端应为N极，左端为S极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以小磁针甲静止时N极指向左端，S极指向右，小磁针乙静止时N极指向右端，S极指向左，故B正确，ACD错误。
5．如图所示，上端为S极的条形磁体悬挂在一轻弹簧上。闭合开关条形磁体处于静止状态后，下端位于螺线管的上方。下列措施可以使条形磁体向上运动的是（ ）
A．滑片P向右缓慢移动
B．在螺线管中插入铁芯
C．增大电源电压
D．将a、b间电源的正负极对换位置
【答案】：D。
【解析】：A、开关闭合，根据安培定则可知，通电螺线管的上端为S极，异名磁极相互吸引，条形磁体向下运动；
滑片P向右缓慢移动时，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，条形磁铁的吸引力增大，所以条形磁体继续向下运动，故A不符合题意。
B、在螺线管中插入铁芯，电磁铁磁性增强，条形磁铁的吸引力增大，所以条形磁体继续向下运动，故B不符合题意。
C、增大电源电压，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，条形磁铁的吸引力增大，所以条形磁体继续向下运动，故C不符合题意。
D、将a、b间电源的正负极对换位置，根据安培定则可知，通电螺线管的上端为N极，同名磁极相互排斥，条形磁体向上运动，故D符合题意。
6．如图所示，将条形磁铁固定在静止的小车上，电路连接完整后，闭合开关S时，小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向左运动，则下列变阻器接入电路的方式正确的是（ ）
A．a接e、d接f B．a接e、b接f C．c接e、d接f D．c接e、b接f
【答案】：A。
【解析】：根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的左端为N极，与固定在静止的小车上的条形磁铁相互排斥；
当变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向左运动，说明斥力增大，则此时电路中的电流变大，磁性增强，则电阻变小，根据变阻器的接法，一上一下可知，a接e、d接f，如图所示：
二．填空题（共5小题）
7．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”（血泵）的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向活塞筒外开启，S2只能向活塞筒内开启。线圈中的电流从B流向A时，螺线管的左边是 N （选填“N”或“S”）极，活塞柄向 右 运动（选填“左”或“右”），血液的流向是 从②流向① （选填“从②流向①”或“从③流向②”）状态。
【答案】：N；右；从②流向①。
【解析】：
已知线圈中的电流从B流向A时，由右手螺旋定则可知，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，故活塞柄抽向右运动，使得阀门S2关闭，S1打开，则血液由②流向①。
8．如图所示，在通电螺线管下方的地面上放有一条形磁体。开关S闭合后，滑动变阻器滑片向a端移动，通电螺线管的磁性将 增强 ，条形磁体对地面的压力将 增大 。
【答案】：增强；增大。
【解析】：开关S闭合后，滑动变阻器滑片向a端移动，滑动变阻器连入电路中的电阻减小，电流增大，故电磁铁的磁性将增强；
由安培定则可知电磁铁的下端是N极，与条形磁体N极相互排斥，故条形磁体对地面的压力将增大。
9．酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由 奥斯特 （选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为 N （选填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应 大于 （选填“大于”“等于”或“小于”）密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 左 （选填“左”或“右”）滑动。
【答案】：奥斯特；N；大于；左。
【解析】：在通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，即发现电流周围存在磁场。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是奥斯特发现的；
由图看出，电流从电磁铁上端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极。
若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，由图可知，衔铁这段电磁吸力的力臂小于密封罩的重力的力臂，根据杠杆的平衡条件，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力；
提不起，则应将滑动变阻器滑片向左移动，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，衔铁这段电磁吸力就会变大。
10．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1和S2时，小磁针N极指向右端，则电磁铁的左端为 N 极，电源右端为 正 极。要使指示灯变亮，滑动变阻器的滑片应向 左 滑动。
【答案】：N；正；左。
【解析】：已知小磁针N极指向右端，根据磁极间的相互作用可知，电磁铁的左端N极，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电源右端为正极，左端为负极，
闭合开关S1和S2，要使指示灯变亮，则电路电流变大，巨磁电阻的阻值减小，磁场的磁性增强，电流变大，电阻变小，则使滑片P向左滑动。
11．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知，当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则B端是磁体的 N 极，断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的 北方 （选填“北方”或南方”）。
【答案】：N；北方。
【解析】：当闭合电路并关S后，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极，
由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知，B端是磁体的N极；
由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，由于受地磁场的影响，磁体静止时，B端（N极）会指向地理的北方。
三．实验探究题（共1小题）
12．小刚利用电池组、小磁针和若干导线等器材做了如图所示的实验
（1）由图甲与图乙可知 通电导体周围存在磁场 。
（2）由图乙与图丙可知 电流产生的磁场的方向与电流方向有关 。
（3）如果移走图乙中的小磁针，通电导线周围 存在 （选填“存在”或“不存在”）磁场。
（4）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关小磁针 会 （选填“会”或“不会”）发生偏转。
【答案】：（1）通电导体周围存在磁场；
（2）电流产生的磁场的方向与电流方向有关；
（3）存在；（4）会。
【解析】：（1）由图甲可知，电路没有电流时，小磁针不偏转，说明没有磁场；根据图乙可知，电路中有电流时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场；
（2）根据图甲和图丙可知，电流产生的磁场与电流方向有关；
（3）如果移走图乙中的小磁针，导体中仍有电流，因此通电导线周围是存在磁场的；
（4）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关小磁针会发生偏转，并且偏转方向发生改变。
220.1 电生磁
1、奥斯特实验证明：通电导线的周围存在着 ，磁场的方向跟 的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。这一现象是由丹麦物理学家 在1820年发现的。
2、把导线绕在圆筒上，做成螺线管，也叫线圈，在通电情况下会产生磁场。通电螺线管的磁场相当于 磁体的磁场，通电螺线管的两端相当于 磁体的两个磁极。
3、通电螺线管的磁场方向与 方向有关。磁场的强弱与 、 、有无铁芯有关。
4、在通电螺线管里面加上一根铁芯，就成了一个 。电磁铁磁场的强弱与电流的强弱、线圈的匝数有关。可以制成电磁起重机、扬声器和吸尘器等。
5、判断通电螺线管的磁场方向可以使用安培（右手）定则：将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管， 的方向就是该螺线管的N极。
类型一 通电直导线周围的磁场
1．某同学研究电流产生的磁场，闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是（ ）
A．由甲、乙两图可得电流可以产生磁场
B．由甲、乙两图可得电流产生的磁场方向与电流方向有关
C．由甲、乙两图可得电流产生的磁场强弱与电流大小有关
D．由甲、丙两图可得电流产生的磁场方向与电流方向有关
2．物理学家奥斯特通过实验最早发现了电和磁这对“双胞胎”的联系。我们在进行他的这个实验的过程中，要想使现象更明显，闭合开关前，导线与小磁针摆放位置关系最合适的是（ ）
A．导线在小磁针上面任意摆放
B．导线与小磁针在同一水平面
C．一上一下摆放，且相互垂直
D．一上一下摆放，且相互平行
类型二 通电螺线管的磁场
3．如图所示，用细线将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，当给导线通电时发生的现象是（ ）
A．螺线管转动，最后A端指南，B端指北
B．线管静止不动
C．螺线管转动，最后A端指北，B端指南
D．螺线管会在任意位置静止
4．如图所示，电磁铁上方附近有一点A，可以自由转动的小磁针位于电磁铁右方附近，闭合开关S前，小磁针静止时N极指向地球的北方。下列说法正确的是（ ）
A．闭合S前，小磁针N极所指方向是地磁场的N极
B．闭合S后，电磁铁右端为S极，上方A点的磁场方向向右
C．闭合S后，小磁针N极指向右，上方A点的磁场方向向左
D．闭合S后，向左移动滑片P，螺线管的电磁场对小磁针的作用力减小
类型三 安培定则及其应用
5．对于通电螺线管极性的标注，如图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6．甲、乙两个线圈套在同一根玻璃棒上，且能够自由滑动，按图所示连接电路。当开关闭合后，这两个线圈（ ）
A．将向左右分开 B．将向中间靠拢
C．均静止不动 D．先向左右分开，再向中间靠拢
一．选择题（共6小题）
1．第一个发现通电导线周围有磁场的科学家是（ ）
A．托里拆利 B．法拉第 C．牛顿 D．奥斯特
2．如图所示是某同学探究“通电直导线周围是否存在磁场”的实验装置，通电后小磁针发生了偏转。关于这个实验，下列说法正确的是（ ）
A．首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是法拉第
B．小磁针的作用是检验通电直导线周围是否存在磁场
C．实验中直导线是沿东西方向放置的
D．把小磁针放在直导线的上方，通电后小磁针不发生偏转
3．如图所示为探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验装置，开关断开时小磁针甲、乙静止时的指向如图所示，闭合开关后，则下列说法正确的是（ ）
A．通电螺线管上各匝线圈相互远离
B．小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
C．为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒
D．当断开开关后，螺线管磁性增强
4．如图所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．小磁针甲静止时N极指向右端，小磁针乙静止时N极指向左端
B．小磁针甲静止时N极指向左端，小磁针乙静止时N极指向右端
C．小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端
D．小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向左端
5．如图所示，上端为S极的条形磁体悬挂在一轻弹簧上。闭合开关条形磁体处于静止状态后，下端位于螺线管的上方。下列措施可以使条形磁体向上运动的是（ ）
A．滑片P向右缓慢移动
B．在螺线管中插入铁芯
C．增大电源电压
D．将a、b间电源的正负极对换位置
6．如图所示，将条形磁铁固定在静止的小车上，电路连接完整后，闭合开关S时，小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向左运动，则下列变阻器接入电路的方式正确的是（ ）
A．a接e、d接f B．a接e、b接f C．c接e、d接f D．c接e、b接f
二．填空题（共5小题）
7．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”（血泵）的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向活塞筒外开启，S2只能向活塞筒内开启。线圈中的电流从B流向A时，螺线管的左边是 （选填“N”或“S”）极，活塞柄向 运动（选填“左”或“右”），血液的流向是 （选填“从②流向①”或“从③流向②”）状态。
8．如图所示，在通电螺线管下方的地面上放有一条形磁体。开关S闭合后，滑动变阻器滑片向a端移动，通电螺线管的磁性将 ，条形磁体对地面的压力将 。
9．酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由 （选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应 （选填“大于”“等于”或“小于”）密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）滑动。
10．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1和S2时，小磁针N极指向右端，则电磁铁的左端为 极，电源右端为 极。要使指示灯变亮，滑动变阻器的滑片应向 滑动。
11．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知，当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则B端是磁体的 极，断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的 （选填“北方”或南方”）。
三．实验探究题（共1小题）
12．小刚利用电池组、小磁针和若干导线等器材做了如图所示的实验
（1）由图甲与图乙可知 。
（2）由图乙与图丙可知 。
（3）如果移走图乙中的小磁针，通电导线周围 （选填“存在”或“不存在”）磁场。
（4）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关小磁针 （选填“会”或“不会”）发生偏转。
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