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第2节 电生磁
考点一、直线电流的磁场
（一）奥斯特实验
任何导线中有电流通过时，其周围空间都产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的，而是密切联系的，奥斯特实验是第一个揭示电和磁联系的实验。
(1)在小磁针的上方放置一根与小磁针平行的直导线，当给直导线通电时，可观察到小磁针发生了偏转(如图所示)。
结论:小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。
(2)电路断电后，小磁针不发生偏转(如图乙所示)。
(3)改变电流的方向，观察到小磁针的偏转方向发生改变，即偏转方向与第一次偏转方向相反(如图丙所示)。
结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。
（二）直线电流的磁场分布特点
在有机玻璃板上穿一个孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些细铁屑。 给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察到细铁屑在直导线周围形成一个个同心圆(如图所示)。
结论:直线电流周围的磁感线分布规律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。
①由于地磁场的存在，小磁针静止时南北指向，为使实验结果更明显，通电导线应沿南北方向放置。
②将磁场的分布规律转换为铁屑的分布情况，这是转换法的应用。
典例1：（2022八下·台州期末）如图所示是奥斯特实验的示意图，其中 ab、cd 为金属棒，支架其余部分为绝缘材料。a、b 接上导线并通电，观察小磁针偏转情况。
（1）此实验成功的条件之一是金属棒呈________（选填“东西”、“南北”）方向放置。
（2）将导线分别从 a、b 移到 c、d，电流大小、方向保持不变，小磁针的偏转方向________（选填“改变”或“不变”）。
【答案】（1）南北（2）改变
【解析】（1）正常状态下，小磁针朝向南北方向；如果金属棒的方向与小磁针的方向平行，那么通电后小磁针受到的磁力最大，它的偏转最明显；
（2）根据右手螺旋定则分别判断导线在不同位置时，小磁针的指向，然后进行比较。
【解答】（1）当金属棒呈南北方向放置时，小磁针受到的磁力最大，偏转最明显，因此此实验成功的条件之一是金属棒呈南北方向放置；
（2）用右手握住导线，大拇指的方向与电流方向一致，那么弯曲的四指的指向就是周围磁场的方向；当电流从ab导线经过时，在小磁针的位置磁场是垂直纸面向里的；当电流从cd导线经过时，在小磁针位置磁场方向是垂直纸面向外的；因为小磁针N极的指向与磁场方向相同，所以它的偏转方向改变。
变式1：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N极将 ( )
A．转动90°，垂直指向纸里 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
【答案】A
【解析】①在磁场中某点放一个小磁针，当小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向；
②右手握住导线，大拇指指向电流方向，此时弯曲的四指所指的方向就是磁场的环绕方向。
【解答】左边：右手握住直导线，大拇指指向上端，在导线的右侧四指的指尖向里，即该点的磁场方向与纸面垂直向里；
右边：右手握住直导线，大拇指指向下端，在导线的左侧侧四指的指尖向里，即该点的磁场方向与纸面垂直向里；
综上所述，小磁针的N极应该向纸内转动90°。
变式2：（1）如图甲所示是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了 。断开开关，小磁针在 的作用下又恢复到原来的位置。改变直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了 。
（2）探究通电螺线管外部磁场分布实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后 (填写操作方法)玻璃板，细铁屑排列如图乙所示。由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布是相似的。将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时 (填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
【答案】（1）通电直导线周围存在磁场；地磁场；电流产生的磁场方向与电流方向有关
（2）轻敲；条形磁体；N
【解析】（1）根据奥斯特实验的现象、结论，结合地磁场的知识分析解答。
（2）①螺线管通电后会产生磁场，玻璃板上的铁屑会被磁化而受到磁力。由于玻璃板的摩擦力较大，因此它们不能改变位置。当敲击玻璃板时，铁屑会有短暂的腾空时间，在这段时间内它们会在磁力的作用下成规律排列，从而呈现磁场的分布特点。
②根据通电螺线管的磁场分布特点解答；
③根据磁场方向的规定解答。
【解答】（1）如图甲所示是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了通电直导线周围存在磁场。断开开关，小磁针在地磁场的作用下又恢复到原来的位置。改变直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了电流产生的磁场方向与电流方向有关。
（2）①探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后轻敲玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示。
②由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布是相似的。
③将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向
变式3：如图所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢
猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起的。
猜想二：可能是通电后导线周围产生的磁场引起的。
（1）小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是 。
（2）为了验证猜想一，下列方案可行的是 (可能不止一个正确选项)。
①将整个装置放在玻璃箱中进行实验
②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
③改变导线中的电流方向
（3）如果实验中小磁针偏转不明显，请提出一条改进的建议： 。
【答案】（1）力是改变物体运动状态的原因
（2）②③
（3）增大导线中的电流(或增加干电池的节数或用多根直导线等)
【解析】（1）小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是：力是改变物体运动状态的原因。
（2）要探究小磁针的偏转是否与电流产生的热量有关，可以保持其它条件不变，而阻断热量，观察小磁针是否偏转。如果偏转，那么说明与热量无关；否则，与热量有关，故②符合题意；
如果小磁针的偏转与电流产生的热量有关，那么改变导线中电流的方向时，对产生的热量没有影响，即小磁针的偏转方向不变。如果发生改变，那么说明与热量无关，故③符合题意。故选②③。
（3）电流产生的磁场强弱与电流的大小有关，因此改进建议为增大导线中的电流（或增加干电池的节数或用多根直导线等）。
考点二、通电螺线管的磁场
（一）通电螺线管的有关实验
(1)实验一
①用导线绕成螺线管后通电，观察到能吸引大头针。说明通电螺线管周围存在磁场。
②在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，观察到通电螺线管能吸引更多大头针，说明插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。产生此现象的原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加，产生了更强的磁场，吸引了更多的大头针。
(2)实验二
①在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。
结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。
②改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极，观察发现螺线管的磁极发生变化。
结论:通电螺线管的磁极跟螺线管中的电流方向有关，改变电流方向，螺线管的磁极会发生变化。
（二）通电螺线管磁场的有关性质
(1)特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
(2)极性的判断:通电螺线管两端的极性与螺线管中的电流方向有关，它们的关系可以用右手螺旋定则(安培定则)来判定。
（三）右手螺旋定则(安培定则)
(1)通电螺线管的磁极与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则(也叫安培定则)来判定:用右手握螺线管，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。
(2)直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(用右手螺旋定则判定):用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。
(3)右手螺旋定则的说明
①决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正负极的接法。当两个螺线管上电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性相同。
②在判断通电螺线管磁极极性时，四指的环绕方向必须跟螺线管上电流的环绕方向一致。
③N极和S极一定在通电螺线管的两端。
典例1：将图中电磁铁的铁芯抽去，可以看到的现象是( )
A．悬挂磁体的弹簧长度不变 B．悬挂磁体的弹簧伸长
C．悬挂磁体的弹簧缩短 D．悬挂磁体的弹簧发生扭转
【答案】C
【解析】首先根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，然后根据磁极之间的相互作用规律确定悬挂的条形磁铁受到磁力的方向。接下来确定抽取铁芯后磁力的变化，进而确定弹力的变化，弄清弹簧长度的变化。
【解答】根据图片可知，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为电磁铁的N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，条形磁铁受到向下的拉力。
当抽取铁芯后，电磁铁的磁力减弱，则弹簧受到的拉力减小，因此弹簧缩短。
变式1：如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计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，下列判断正确的是( )
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
【答案】C
【解析】A.根据图片可知，线圈上电流方向向左。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向下端，则电磁铁的下端为N极，上端为S极，故A错误；
B.当变阻器的滑片向上移动时，它的阻值减小，则通过电磁铁的电流增大，那么磁性变强，故B错误；
C.当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方的过程中，铁块受到电磁铁向上的吸引力逐渐增大。根据F=G-F吸引可知，地面对铁块的支持力减小。根据相互作用力的原理可知，铁块对地面的压力减小。根据可知，铁块对地面的压强减小，故C正确；
D.铁块对地面的压力减小，而接触面的粗糙程度不变，那么它受到的摩擦力减小，故D错误。
变式2：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，开关闭合后，当滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧测力计甲的示数 ，弹簧测力计乙的示数 (均填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】变小；变大
【解析】根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律判断悬挂的物体受到磁力的方向。当变阻器的滑片向右移动时，根据电流变化确定它们受到磁力的变化，弄清弹力的变化，最终确定弹簧的长度变化。
【解答】根据图片可知，以左端为例，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，则上端为N极，下端为S极。那么甲下面的条形磁铁受到向上的排斥力。当滑片向右移动时，变阻器的阻值减小，而电流增大，那么磁场变强，排斥力增大，因此甲受到的拉力减小。
同理，右端上面为S极，则对铁块产生向下的吸引力。当滑片向右移动时，变阻器的阻值减小，而电流增大，那么磁场变强，吸引力增大，因此乙测力计的示数变大。
变式3：（2022八下·诸暨期末）医学上使用的心肺机是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。工作原理如图：
（1）当线圈中的电流从B流向A时，活塞将向 运动(选填“左”或“右")。
（2）“电动泵”每分钟“跳动”的次数(即活塞来回移动的次数)由线圈中电流的 改变快慢决定。(选填“大小”或“方向")
【答案】（1）右 （2）方向
【解析】（1）首先根据安培定则判断螺线管的极性，再根据磁极之间的相互作用规律判断活塞的运行方向；
（2）通电螺线管的磁极方向与电流方向有关，即当电流方向改变时，螺线管的磁极方向也会改变，那么活塞受到磁力的方向改变，于是活塞来回往复，从而使心肺机跳动。
【解答】（1）根据图片可知，当电流从B流向A时，那么线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则螺线管的左端为N极。根据“同名磁极相互排斥”可知，活塞将向右运动。
（2）“电动泵”每分钟“跳动”的次数(即活塞来回移动的次数)由线圈中电流的方向改变快慢决定。
考点三、电磁铁
（一）电磁铁的构造:螺线管和铁芯。
（二）电磁铁的原理: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。
（三）实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素
铁芯能使螺线管的磁性大大增强，那么电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关之外，还跟哪些因素有关 下面通过实验进行探究。
(1)提出问题:影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些
(2)建立猜想:影响电磁铁的磁性强弱的因素有电流的大小、线圈匝数的多少、螺线管的长度、导线的粗细....
(3)设计实验
实验方法:
①控制变量法:研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，控制螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，通过移动滑动变阻器的滑片改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。
研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电路中的电流不变，接入不同匝数的电磁铁。
②转换法:通过电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。
(4)进行实验
①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。
②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关电源连人电路中,如图所示
③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化，将观察到的实验现象记录在表格中。
④将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图所示，观察两个电磁铁吸引大头针的数目有什么不同，将观察到的实验现象记录在表格中。
⑤整理好实验器材。
⑥归纳分析:图左所示实验中，通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；图右所示实验中，线圈匝数多的B电磁铁吸引大头针的数目多，说明B电磁铁比A电磁铁的磁性强。
(5)实验结论:线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
典例1：某科学兴趣小组按如图所示电路探究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”，记录数据如表。
实验次数 1 2 3
电流(安) 0.8 1.8 1.5
吸引大头针数目(枚) 无铁芯(50 匝线圈) 0 0 0
有铁芯(50 匝线圈) 3 5 8
（1）通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有 。
（2）实验中发现无铁芯的通电螺线管没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？小组同学通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是： 。（列举1种）
（3）小组同学提出一个新问题：通电螺线管的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关？
于是进行了如下实验：①按电路图接好电路，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，插入大铁芯，记录被吸引的大头针数目。②取下大铁芯，再更换为小铁芯，改变滑动变阻器的滑片位置，记录被吸引的大头针数目。③两者进行比较。该实验存在明显不足，请指出不足之处： 。
【答案】（1）电流大小，有无铁芯
（2）把小磁针放到螺线管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性
（3）改变滑动变阻器的滑片位置
【解析】（1）根据表格数据，分析影响通电螺线管磁性强弱的可能因素；
（2）没有吸引大头针，可能是螺线管产生的磁场太弱，可以借助阻力非常小的小磁针进行验证。只需比较通断电时小磁针指向是否改变即可。
（3）探究通电螺线管的磁场强弱与铁芯大小的关系时，必须控制通过电路的电流大小相同。实验中，改变了滑动变阻器的滑片位置，从而改变了电阻，导致电流发生改变，据此分析解答。
【解答】（1）根据表格可知，变化的因素有两个：电流大小和有无铁芯，因此：通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有：电流大小和有无铁芯。
（2）小组同学通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是：把小磁针放到螺线管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性。
（3）该实验存在明显不足，请指出不足之处：改变滑动变阻器的滑片位置。
变式1：连接如图所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究的是( )
A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响
B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响
C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
【答案】B
【解析】分析各个选项中实验所需的实验器材，需要的实验电路，然后与图片进行比较即可。
A.断开开关，无电流；闭合开关，有电流，通过能够吸引大头针判断是否有磁场，则可以探究电流的有无对电磁铁的磁场的影响，故A不合题意；
B.探究电流方向对电磁铁磁场方向的影响时，需要改变电路中的电流方向，而这个电路无法实现，故B符合题意；
C.探究电流大小对磁场强弱的影响时，需要控制线圈匝数相同而改变电流，只需观察同一个电磁铁，然后调节变阻器的阻值即可，故C不合题意；
D.探究线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响时，需要控制电流相同而改变线圈匝数，题目中两个电磁铁线圈匝数不同，二者串联即通过电流相等，故D不合题意。
变式2：（2022八下·滨江期末）如图所示，当开关S接“1”，将滑动变阻器片P由a端滑向b端，弹簧将 (填“伸长” 或“缩短”)；当开关S接“2”，将滑动变阻器片P滑至b端，并剪断磁铁与弹簧的连接，让条形磁体穿过线圈，电流表的指针会 (填 “偏转”或“不动”)。
【答案】伸长；偏转
【解析】（1）首先根据安培定则判断电磁铁的极性，然后根据磁极之间的相互作用规律判断条形磁铁受到磁力的方向，并根据二力平衡的知识得到弹簧拉力的计算式。再根据滑片的移动方向确定电流大小变化，进而判断磁力的变化，最终确定弹簧弹力的变化，弄清长度的变化。
（2）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这就是电磁感应现象，据此分析解答。
【解答】（1）根据图片可知，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为电磁铁的N极，下端为S极。根据“异名磁极相互吸引”可知，条形磁铁受到向下的吸引力，则弹簧的弹力F=G+F吸。当滑片向b端移动时，变阻器的阻值减小，则通过电磁铁的电流增大，磁力变大，那么弹簧的弹力变大，因此弹簧将伸长。
（2）当开关S接“2”，将滑动变阻器片P滑至b端，并剪断磁铁与弹簧的连接，让条形磁体穿过线圈，此时相当于磁铁不动，而线圈向上移动。由于线圈做切割磁感线运动，因此会产生反应电流，电流表的指针会偏转。
变式3：在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，电源电压恒定，大、小铁钉各自完全相同，进行如图甲、乙、丙所示的实验。图甲中大铁钉的N极是 (填“钉尖”或“钉帽”)。通过观察甲、乙两图实验现象，可得出的结论是 ；通过观察图丙实验现象，可得出的结论是 。将图甲中的小铁钉换成小钢钉进行实验，断开开关后，观察到的实验现象是 。
【答案】钉帽；在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；小钢钉不会掉下来
【解析】（1）根据安培定则判断螺线管的磁极方向；
（2）分析甲和乙两图，确定其中的相同因素和不同因素，再根据控制变量法的要求描述结论；
（3）根据丙图确定其中的相同因素和不同因素，再根据控制变量法的要求描述结论；
（4）当物体被磁化后能够保持磁性的叫硬磁性材料，不能保持磁性的材料叫软磁性材料。
【解答】（1）根据甲图可知，线圈上电流向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上面，则顶帽端为N极。
（2）根据甲和乙图可知，线圈的匝数相同，而变阻器的滑片位置不同，铁钉吸引铁钉的数量不同，那么得到结论：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
（3）丙图中两个电磁铁串联，则通过它们的电流相同，只有线圈匝数不同，且吸引铁钉的数量不同，那么得到结论：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（4）钢为硬磁性材料，可以保持磁性，因此断开开关后磁性不会消失，那么观察到的现象为：小钢钉不会掉下来。
1．（2022八下·丽水期末）一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图)，闭合开关S后，则（ ）
A．电磁铁的左端为S极
B．条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C．滑片P向a移动时，电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D．若此时断开开关S，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
【答案】C
【解析】A.线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则左端为N极，右端为S极，故A错误；
B.根据异名磁极相互吸引可知，条形磁铁受到水平向左的吸引力，而吸引力和摩擦力相互平衡。根据二力平衡的知识可知，磁体受到桌面的摩擦力水平向右，故B错误；
C.当滑片向a移动时，变阻器的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，则磁场变强，那么电磁铁与磁铁间的作用力变大，故C正确；
D.断开开关S后，电磁铁的磁场消失，但是条形磁铁对铁芯会产生吸引力，故D错误。
2．（2022八下·新昌期末）在探究通电縩线管的实验中，小华连接了如图所示的电路，通电螺线管的左端放有一小磁针。下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合前，小磁针N极指向南方
B．电源正负极对调，通电螺线管的磁场方向不发生改变
C．闭合开关，滑动交阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性增强
D．小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场
【答案】D
【解析】A.开关闭合前，小磁针的N极应指向北方，故A错误；
B.电源正负极对调后，通过螺线管的电流方向改变，则通电螺线管的磁场方向发生改变，故B错误；
C.闭合开关，滑动交阻器的滑片P向b端移动，则变阻器的阻值增大，而通过螺线管的电流减小，那么通电螺线管的磁性减弱，故C错误；
D.小磁针发生偏转，说明它受到磁力的作用，即通电螺线管周围存在磁场，故D正确。
3．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，下列说法中正确的是 ( )
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】首先根据安培定则的判断螺线管的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律判断小磁针的指向。
【解答】根据图片可知，线圈上电流方向向下。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，则右端为N极，左端为S极。根据“异名磁极相互吸引”可知，乙的左端应该为S极，N极指向右端；甲的右端应该为S极，而N极指向左端。
4．在治疗心脏疾病患者时，通常用一种被称为“血泵”的体外装置来代替心脏，以维持血液循环，其简化示意图如图所示。线圈固定在软铁杆上，两者组成一个电磁铁，活塞筒在阀门S1、S2处与血管相连，则下列说法正确的是( )
A．在该装置工作中的某时刻，若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁受到左侧永磁体向左的作用力
B．要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为直流电源
C．要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源是交流或直流电源均可
D．要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流电源
【答案】D
【解析】（1）由图知：当“人工心脏泵”工作时，血液从阀门S2进，从阀门S1送出；
故使得阀门S2打开，S1关闭，则血液进入血管，处于送血状态，根据磁极间的相互作用结合安培定则可判断电流的流向。
（2）根据血液循环的知识判断电磁铁受到磁力的方向变化，进而确定电路电流的方向改变，最终确定电源的种类。
【解答】由图知：若要使血液流入该“血泵”，血液从阀门S2抽进，从阀门S1送出，故应使活塞左移，使得阀门S2打开，S1关闭。根据“同名磁极相互吸引”可知，螺线管左端应为S极，此时受到左侧永磁体向左的作用力，则血液进入血管，处于送血状态。
由右手螺旋定则可知，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流应从电磁铁线圈的b端流入，故A错误；
人的心脏是推动血液循环流动的泵，要使该装置能维持人体血液循环，血液从入口进入后再从出口排出，如此循环往复。电磁铁一会受到永磁体的吸引力，一会受到永磁体的排斥力，从而使活塞在里面做往复运动，因此通过线圈的电流方向应该不断改变，即线圈a、b间所接电源应为交流电，故B、C错误，D正确。
5．（2022八下·诸暨期末）把能导电的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。下列四种放法中动力“小车”会向左运动的是( )
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】首先根据安培定则判断螺线管的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律分析两个强磁铁的受力方向即可。
【解答】根据图片可知，四个选项中线圈的缠绕方向相同，且电池正极在右，负极在左，那么线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则螺线管左端为N极，右端为S极。如果小车向左运动，那么左端的强磁铁应该受到吸引力，而右端的强磁铁受到排斥力。
根据“异名磁极相互吸引”可知，左端的强磁铁的左面应该为S极；根据“同名磁极相互排斥”可知，右边强磁铁的右面应该为S极。
6．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好与杯里的水银面相接触，并组成如图所示的电路图，当开关接通后，将看到的现象是 ( )
A．弹簧向上收缩 B．弹簧上下跳动
C．弹簧被拉长 D．弹簧仍静止不动
【答案】B
【解析】根据安培定值判断线圈上的磁极方向，根据磁极之间的相互作用规律确定线圈之间力的作用即可。
【解答】根据图片可知，线圈上电流方向向左。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向下端，则每个线圈的下端为N极，上端为S极。根据“异名磁极相互吸引”可知，相邻线圈相互吸引而缩短。此时弹簧与水银面分开，整个电路没有电流，则磁场消失，弹簧恢复原来长度，再次接触水银面。如此往复，预算弹簧上下跳动。
7．图1中两个线圈，套在一根光滑的玻璃管上，导线柔软，可自由滑动。开关S闭合后，则 ( )
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，然后向中间靠拢
【答案】A
【解析】首先根据安培定则判断两个螺线管的磁极方向，然后根据磁极之间的相互作用规律判断线圈的受力情况即可。
【解答】左边：线圈上电流方向向下，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖下，此时大拇指指向右端，则右端为N极；
右边：线圈上电流方向向上，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖上，此时大拇指指向左端，则左端为N极。
根据“同名磁极相互排斥”可知，两个线圈左右分开。
8．如图所示开关S闭合，电磁铁右侧的小磁针静止时，小磁针的N极指向左，则电源的右端为 极。若要使电磁铁的磁性增强，滑动变阻器的滑片P应向 (填“a”或“b”)端移动。
【答案】正；b
【解析】（1）首先根据磁极之间的相互作用规律判断通电螺线管的磁极方向，再根据安培定则判断电流方向，弄清电源正负极方向。
（2）根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析解答。
【解答】（1）小磁针的左端为N极，根据“异名磁极相互吸引”可知，通电螺线管的右端为S极，左端为N极。右手握住螺线管，大拇指指向左端，弯曲的四指指尖向上，则电流从右端流入，那么b端为电源的正极。
（2）要使电磁铁的磁性增强，就必须增大电流而减小电阻，则变阻器的滑片应该向b端移动。
9．现在医学使用的心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。其原理如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用它通电时与固定磁体之间的相互作用，带动电动泵中的活塞，抽送血液。图中阀门S1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门S2只能向内自由开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，线圈的右端为 极，此时活塞将向 运动，阀门 (填“S1”或“S2”)打开。
【答案】S；右；S1
【解析】由右手螺旋定则可知线圈的磁极，由磁极间的相互作用可知活塞的移动方向，则可知血液的流动方向。
【解答】根据图片可知，线圈上电流方向向上，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，而大拇指指向左端，则线圈左端为N极。根据同名磁极相互排斥可知，此时活塞右移，那么S2关闭，S1打开，处于送血状态。
10．如图所示是简易压力传感器的原理图，弹簧甲连接在A、B两绝缘板之间，B板固定，滑动变阻器R的滑片P与A相连，并可随A板一起运动。弹簧乙下端挂有一条形磁体，条形磁体正下方有一电磁铁，R0为定值电阻。开关S闭合，电路接通后，电压表示数为U1，弹簧乙的总长度为L1；当用力F向下压弹簧甲时，电压表示数为U2，弹簧乙的总长度为L2，则U1 U2，L1 L2。(均填“>”“<”或“=”)
【答案】<；>
【解析】（1）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，根据滑动变阻器的阻值变化确定电压表的示数变化即可。
（2）先根据右手螺旋定则确定螺线管的N、S极；当用力F向下压弹簧甲后，滑动变阻器接入电路的电阻变大，据此分析电流变化和磁场强弱变化，最后确定磁力大小的变化，最终判断弹簧乙的长度。【解答】（1）开关S闭合，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端电压。当向下压弹簧甲时，滑动变阻器接入的阻值变大。根据串联电路的分压规律可知，此时电压表的示数增大，即U1（2）根据右手螺旋定则可知，螺线管的下方为N极，上方为S极；
当用力F向下压弹簧甲后，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中电流变小，因此螺线管的磁性减弱，磁体N极与螺线管的S极相互吸引的力减小，弹簧乙伸长的长度变小，即L1＞L2。
11．两根平行导线通电后，会出现如图甲所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。由此可以推断：在图乙所示的电路中，当开关S闭合时，螺线管的长度会 (填“变长”或“变短”，不考虑摩擦力)。你判断的依据： 。
【答案】变短；螺线管上由于相邻导线中的电流方向都相同，相互吸引，故变短
【解析】根据乙图确定线圈上电流方向，弄清相邻导线之间的电流关系，然后与甲图进行比较，从而确定两根导线之间的力的作用。
【解答】根据乙图可知，线圈上的电流方向都是向上的，即相邻导线之间电流方向相同。根据甲图可知，当相邻导线的电流方向相同时，二者之间相互吸引，因此螺旋管的长度会变短，那么依据是：螺线管上由于相邻导线中的电流方向都相同，相互吸引，故变短。
12．（2022八下·吴兴期末）电和磁与我们的生活密切相关。请回答下列问题。
（1）将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上(如图1甲)，请在答题卷的图1乙上画出其静止时的大致位置示意图。
（2）如图2所示，是小安自制的新指南针，请你对该指南针的制作方法及实用性作出评价(至少说出两点)。
【答案】（1）
（2）1.家庭电路电压220v，实验不安全；2.家庭电路是交流电，电流方向周期性改变，通电螺线管磁极不稳定，无法正常指示南北
【解析】（1）根据地磁场的分布和磁极之间的相互作用规律分析解答；
（2）可从是否安全以及磁极是否稳定等角度分析解答。
【解答】（1）地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。根据“异名磁极相互吸引”的规律可知，小磁针的N极应该在地理北极附近，S极在地理南极附近，如下图所示：
（2）小安的制作方法及实用性：
1.家庭电路电压220v，实验不安全；
2.家庭电路是交流电，电流方向周期性改变，通电螺线管磁极不稳定，无法正常指示南北。
13．（2022八下·安吉期末）科技为生活服务，如图甲是一个悬浮盆栽，图乙是其原理的简单示意图(虚线框内为底座简图)。请回答下列问题：
（1）盆栽底部磁极为 极(选填“N”或“S")。
（2）当给盆栽浇水后至下一次浇水前(忽略盆栽净重的增长)，盆栽距离底座的高度变化是 。
A．变小 B．变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小
【答案】（1）N （2）C
【解析】（1）首先根据安培定则判断电磁铁的极性，再根据磁极之间的相互作用规律判断盆栽底部的磁极；
（2）电磁力随距离的增大而减小，据此分析判断。
【解答】（1）根据图乙可知，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为电磁铁的N极。根据“同名磁极相互排斥”可知，盆栽的底部为N极。
（2）当盆栽在空中悬浮时，它受到的排斥力等于重力。当给盆栽浇水后至下一次浇水前，盆栽的重力先变大后变小，则电磁力先变大后变小，那么盆栽距离底座的高度先变小后变大，故选C。
14．（2022八下·吴兴期末）小明将缝衣针磁化后，结合其他材料做成了小指南针。将小指南针放在电磁铁甲旁， 导线 AB 和电流表组成闭合电路，电磁铁甲乙接通电源后，其电流方向如图 1。当 AB 快速向上运动时，电流表指针向左偏。
（1）小指南针静止时如图 1，则针尖为 极 (选填“N”或“S”) 。
（2）如图 2，电磁铁重新接通电源后，当 AB 快速向下运动时，电流表指针 (选填 “向左偏” 、“向右偏”或“不偏转”) 。
（3）小明将甲、乙电磁铁稍作改进，并连接电路如图 3 所示，则小明想探究的问题是 。
【答案】（1）N （2）向左偏 （3）电流一定时，电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
【解析】（1）首先根据安培定则判断螺线管的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律确定指南针的磁极。
（2）感应电流的方向与磁场方向和运动方向有关；
（3）电磁铁的磁场强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数和有无铁芯，根据图片确定哪个因素不同即可。
【解答】（1）根据图1可知，线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则左端为螺线管的N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，指南针的右端为S极，左端针尖为N极。
（2）根据图片可知，图2中通过螺线管的电流方向相反，则磁场方向相反，且导体的运动方向相反。根据影响感应电流方向的因素可知，此时电流方向不变，即指针还是向左偏。
（3）根据图3可知，两个电磁铁串联，则电流大小相同，而线圈匝数不同，那么小明要探究的问题是：电流一定时，电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。
15．（2022八下·宁波期末）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，实验设计如下：
⑴在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀的撒满铁屑，通电观察小磁针的指向，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示。
⑵把小磁针放到螺线管四周不同位置，通电后小磁针静止时的指向如图乙所示。
⑶根据安培定则可以判断出图乙所示的通电螺线管的 （选填“左” 或右”）端为 N 极。通过进一步的实验同学们发现，通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中的 方向有关。
⑷地球周围存在磁场，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，结合图甲、乙分析推断；图丙中地球的圆形电流方向与地球自转方向 （选填“相同”或“相反”）。
【答案】左；电流；相反
【解析】（3）根据磁极之间相互作用规律判断螺线管的极性。根据通电螺线管极性的影响因素解答；
（4）根据安培定则判断地球中的电流方向，然后与它的自转方向比较。
【解答】（3）根据乙图可知，小磁针的左端为S极，根据“异名磁极相互吸引”可知，通电螺线管的左端为N极。通过进一步的实验同学们发现，通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中的电流方向有关。
（4）地磁两级和地理两极交错分布，即地磁N极在地理南极附近。右手握住地球，大拇指指向下端，此时弯曲的四指指尖向左，即地球中的电流方向从东到西，而地球自转从西到东，因此二者的方向相反。
16．（2022八下·杭州期末）如图所示，实验小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”实验电路图。（1）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁(线圈) 50匝 100匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的数目/枚 5 8 10 7 11 14
比较实验中的 1、2、3，可得出的结论是： 。
（2）同学们发现当电流较小时，实验中电磁铁没有吸引起铁钉，那么通电电磁铁到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是 。（写出一种即可）
（3）该小组同学比较实验中的1、4（或“2、5”或“3、6”），能得出“线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”的正确结论，请你说说理由：
【答案】（1）当线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强
（2）铁钉换成大头针（或用细铁屑、或观察相同的小磁针在相等的距离偏转角度的大小或更小的铁钉）
（3）因为比较1和4（或者2、5或3、6）电流相同，线圈匝数变多，吸引到的铁钉变多，则电磁铁的的磁性越强。
【解析】（1）根据吸引铁钉的数量确定磁性的强弱，分析三个实验中哪些因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论即可。
（2）没有吸引铁钉，应该是铁钉的重力太大所致，此时可以换用质量更小的铁磁性物质完成实验；
（3）比较1和4实验中，哪些因素相同，那个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论即可。【解答】（1）在实验1、2、3中，线圈匝数相同而电流大小不同，那么得到结论：当线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
（2）他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是：铁钉换成大头针（或用细铁屑、或观察相同的小磁针在相等的距离偏转角度的大小或更小的铁钉）。
（3）该小组同学比较实验中的1、4（或“2、5”或“3、6”），能得出“线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”的正确结论，理由：因为比较1和4（或者2、5或3、6）电流相同，线圈匝数变多，吸引到的铁钉变多，则电磁铁的的磁性越强。
17．某小组在探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示电路，并进行了实验，当电磁铁通电时会对磁体产生力的作用，使指针绕O点转动，记录指针A所指的刻度值大小，实验结果如下表。
线圈接线点 接线柱1 接线柱2 接线柱3
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
电流/A 0.8 1.2 1.6 0.8 1.2 1.6 0.8 1.2 1.6
指针所指的刻度值大小 0.8 1.2 1.6 0.6 0.9 1.2 0.4 0.6 0.8
（1）进行1、4、7实验基于的假设是 。
（2）实验中，他们将开关S从接线柱“1”换到“2”上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及指针A所指的刻度值大小，此时调节滑动变阻器是为了 。
（3）写出能使指针反向偏转的具体措施 (写出一条即可)。
【答案】（1）电磁铁磁性强弱可能与线圈匝数多少有关
（2）控制电流大小相等
（3）对调磁体的磁极(或对调电源的正、负极，或改变线圈的缠绕方向)
【解析】（1）根据表格数据分析哪个因素发生改变，根据指针的偏转幅度判断磁场强弱变化，据此作出猜想即可；
（2）根据控制变量法的要求解答；
（3）指针反向偏转，即它受到磁力的方向相反，那么电磁铁产生的磁场方向发生改变，根据影响电磁铁磁场方向的因素分析解答。
【解答】（1）分析实验数据1、4、7可知，通过电磁铁的电流大小相同而线圈匝数不同，那么基于的猜想为：电磁铁磁性强弱可能与线圈匝数多少有关。
（2）实验中，他们将开关S从接线柱“1”换到“2”上时，线圈匝数发生改变，即探究电磁铁的磁场强弱与线圈匝数的关系，此时需要控制电流相同，因此调节滑动变阻器是为了控制电流大小相等。
（3）能使指针反向偏转的具体措施：对调磁体的磁极(或对调电源的正、负极，或改变线圈的缠绕方向)。
18．（2022八下·武义期末）为了探究磁场，小科同学做了如下实验。
【探究磁体周围的磁场】
（1）在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；
（2）再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的 N极，某点小磁针北极所指的方向就是该点的 方向；
（3）【探究通电螺线管周围的磁场】把小磁针放在螺线管四周，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟条形磁体的磁场相似，图中 （选填“左”或“右”）端是螺线管的 N 极；
（4）【反思推理】小科同学根据“小磁针在通电螺线管周围会受到磁力的作用，说明电流周围存在磁场”，从而猜想在地球周围也可能存在某种“重力场”。根据通电螺线管的磁场分布， 小明推测“重力场”的最可能是图丁中的 （选填“A”“B”或“C”）。
【答案】（1）磁化 （2）磁场 （3）右 （4）A
【解析】（1）铁屑原来没有磁性，放在磁体上方获得磁性，因此：铁屑在磁场中被磁化 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来。
（2）再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的 N极，某点小磁针北极所指的方向就是该点的磁场方向；
（3）根据丙图可知，螺线管右端的小磁针静止时，左端为S极，根据“异名磁极相互吸引”可知，螺线管的右端为N极。
（4）在地面附近，所有的物体都有落向地面的趋势，那么这个方向其实是沿地球直径的方向，指向地心，则“重力场”最可能是图丁中的A。
19．（2022八下·东阳期末）如图为某青少年科技创新小组制作的电流磁效应演示器。有机玻璃管中装有适量的水，固定在小桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈(1和2之间为150匝，1和3之间为400匝)。按图示连接好电路后，小组成员开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如下：
①线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A，浮球没有运动；
②继续调节滑片至电流表示数为1.5A，观察到浮球向下运动到线圈附近；；
③断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，……
观察到浮球向下运动到线圈附近。
请回答以下问题：
（1）步骤①②可得出的结论是 。
（2）小组成员通过对比步骤①和③，得出通电螺线管周围磁场强弱与线圈匝数有关，请据此补充步骤③的操作：
（3）接着某小组成员将电源“+、-”极对调，想要探究通电螺线管周围磁场的方向与电流方向的关系，其他成员还需要将浮球中的铁钉换成 ，才能完成实验。
【答案】（1）线圈匝数相同时，电流越大，通电螺线管磁性越强
（2）调节滑动变阻器滑片使电流表示数为0.5A
（3）与铁钉等质量的小磁针或磁体
【解析】（1）浮球向下运动的距离越大，说明螺线管的磁场强度越大，比较实验①②，确定哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论。
（2）探究通电螺线管的磁场强度与线圈匝数的关系时，必须控制通过的电流相同，而改变线圈匝数；
（3）铁钉本身没有磁性，无论靠近南极还是北极都会被吸引，因此要他那就磁场方向和电流方向的关系时，必须借助磁极之间的相互作用规律，据此分析解答。
【解答】（1）步骤①和②中线圈匝数相同而电流大小不同，那么得到结论：线圈匝数相同时，电流越大，通电螺线管磁性越强。
（2）小组成员通过对比步骤①和③，得出通电螺线管周围磁场强弱与线圈匝数有关，步骤③的操作补充为：调节滑动变阻器滑片使电流表示数为0.5A；
（3）着某小组成员将电源“+、-”极对调，想要探究通电螺线管周围磁场的方向与电流方向的关系，其他成员还需要将浮球中的铁钉换成与铁钉等质量的小磁针或磁体，才能完成实验。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第2节 电生磁
考点一、直线电流的磁场
（一）奥斯特实验
任何导线中有电流通过时，其周围空间都产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的，而是密切联系的，奥斯特实验是第一个揭示电和磁联系的实验。
(1)在小磁针的上方放置一根与小磁针平行的直导线，当给直导线通电时，可观察到小磁针发生了偏转(如图所示)。
结论:小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。
(2)电路断电后，小磁针不发生偏转(如图乙所示)。
(3)改变电流的方向，观察到小磁针的偏转方向发生改变，即偏转方向与第一次偏转方向相反(如图丙所示)。
结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。
（二）直线电流的磁场分布特点
在有机玻璃板上穿一个孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些细铁屑。 给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察到细铁屑在直导线周围形成一个个同心圆(如图所示)。
结论:直线电流周围的磁感线分布规律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。
①由于地磁场的存在，小磁针静止时南北指向，为使实验结果更明显，通电导线应沿南北方向放置。
②将磁场的分布规律转换为铁屑的分布情况，这是转换法的应用。
典例1：（2022八下·台州期末）如图所示是奥斯特实验的示意图，其中 ab、cd 为金属棒，支架其余部分为绝缘材料。a、b 接上导线并通电，观察小磁针偏转情况。
（1）此实验成功的条件之一是金属棒呈________（选填“东西”、“南北”）方向放置。
（2）将导线分别从 a、b 移到 c、d，电流大小、方向保持不变，小磁针的偏转方向________（选填“改变”或“不变”）。
变式1：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N极将 ( )
A．转动90°，垂直指向纸里 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
变式2：（1）如图甲所示是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了 。断开开关，小磁针在 的作用下又恢复到原来的位置。改变直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了 。
（2）探究通电螺线管外部磁场分布实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后 (填写操作方法)玻璃板，细铁屑排列如图乙所示。由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布是相似的。将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时 (填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
变式3：如图所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢
猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起的。
猜想二：可能是通电后导线周围产生的磁场引起的。
（1）小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是 。
（2）为了验证猜想一，下列方案可行的是 (可能不止一个正确选项)。
①将整个装置放在玻璃箱中进行实验
②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
③改变导线中的电流方向
（3）如果实验中小磁针偏转不明显，请提出一条改进的建议： 。
考点二、通电螺线管的磁场
（一）通电螺线管的有关实验
(1)实验一
①用导线绕成螺线管后通电，观察到能吸引大头针。说明通电螺线管周围存在磁场。
②在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，观察到通电螺线管能吸引更多大头针，说明插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。产生此现象的原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加，产生了更强的磁场，吸引了更多的大头针。
(2)实验二
①在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。
结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。
②改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极，观察发现螺线管的磁极发生变化。
结论:通电螺线管的磁极跟螺线管中的电流方向有关，改变电流方向，螺线管的磁极会发生变化。
（二）通电螺线管磁场的有关性质
(1)特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
(2)极性的判断:通电螺线管两端的极性与螺线管中的电流方向有关，它们的关系可以用右手螺旋定则(安培定则)来判定。
（三）右手螺旋定则(安培定则)
(1)通电螺线管的磁极与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则(也叫安培定则)来判定:用右手握螺线管，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。
(2)直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(用右手螺旋定则判定):用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。
(3)右手螺旋定则的说明
①决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正负极的接法。当两个螺线管上电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性相同。
②在判断通电螺线管磁极极性时，四指的环绕方向必须跟螺线管上电流的环绕方向一致。
③N极和S极一定在通电螺线管的两端。
典例1：将图中电磁铁的铁芯抽去，可以看到的现象是( )
A．悬挂磁体的弹簧长度不变 B．悬挂磁体的弹簧伸长
C．悬挂磁体的弹簧缩短 D．悬挂磁体的弹簧发生扭转
变式1：如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计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，下列判断正确的是( )
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
变式2：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，开关闭合后，当滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧测力计甲的示数 ，弹簧测力计乙的示数 (均填“变大”“变小”或“不变”)。
变式3：（2022八下·诸暨期末）医学上使用的心肺机是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。工作原理如图：
（1）当线圈中的电流从B流向A时，活塞将向 运动(选填“左”或“右")。
（2）“电动泵”每分钟“跳动”的次数(即活塞来回移动的次数)由线圈中电流的 改变快慢决定。(选填“大小”或“方向")
考点三、电磁铁
（一）电磁铁的构造:螺线管和铁芯。
（二）电磁铁的原理: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。
（三）实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素
铁芯能使螺线管的磁性大大增强，那么电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关之外，还跟哪些因素有关 下面通过实验进行探究。
(1)提出问题:影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些
(2)建立猜想:影响电磁铁的磁性强弱的因素有电流的大小、线圈匝数的多少、螺线管的长度、导线的粗细....
(3)设计实验
实验方法:
①控制变量法:研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，控制螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，通过移动滑动变阻器的滑片改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。
研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电路中的电流不变，接入不同匝数的电磁铁。
②转换法:通过电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。
(4)进行实验
①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。
②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关电源连人电路中,如图所示
③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化，将观察到的实验现象记录在表格中。
④将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图所示，观察两个电磁铁吸引大头针的数目有什么不同，将观察到的实验现象记录在表格中。
⑤整理好实验器材。
⑥归纳分析:图左所示实验中，通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；图右所示实验中，线圈匝数多的B电磁铁吸引大头针的数目多，说明B电磁铁比A电磁铁的磁性强。
(5)实验结论:线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
典例1：某科学兴趣小组按如图所示电路探究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”，记录数据如表。
实验次数 1 2 3
电流(安) 0.8 1.8 1.5
吸引大头针数目(枚) 无铁芯(50 匝线圈) 0 0 0
有铁芯(50 匝线圈) 3 5 8
（1）通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有 。
（2）实验中发现无铁芯的通电螺线管没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？小组同学通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是： 。（列举1种）
（3）小组同学提出一个新问题：通电螺线管的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关？
于是进行了如下实验：①按电路图接好电路，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，插入大铁芯，记录被吸引的大头针数目。②取下大铁芯，再更换为小铁芯，改变滑动变阻器的滑片位置，记录被吸引的大头针数目。③两者进行比较。该实验存在明显不足，请指出不足之处： 。
变式1：连接如图所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究的是( )
A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响
B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响
C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
变式2：（2022八下·滨江期末）如图所示，当开关S接“1”，将滑动变阻器片P由a端滑向b端，弹簧将 (填“伸长” 或“缩短”)；当开关S接“2”，将滑动变阻器片P滑至b端，并剪断磁铁与弹簧的连接，让条形磁体穿过线圈，电流表的指针会 (填 “偏转”或“不动”)。
变式3：在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，电源电压恒定，大、小铁钉各自完全相同，进行如图甲、乙、丙所示的实验。图甲中大铁钉的N极是 (填“钉尖”或“钉帽”)。通过观察甲、乙两图实验现象，可得出的结论是 ；通过观察图丙实验现象，可得出的结论是 。将图甲中的小铁钉换成小钢钉进行实验，断开开关后，观察到的实验现象是 。
1．（2022八下·丽水期末）一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图)，闭合开关S后，则（ ）
A．电磁铁的左端为S极
B．条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C．滑片P向a移动时，电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D．若此时断开开关S，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
2．（2022八下·新昌期末）在探究通电縩线管的实验中，小华连接了如图所示的电路，通电螺线管的左端放有一小磁针。下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合前，小磁针N极指向南方
B．电源正负极对调，通电螺线管的磁场方向不发生改变
C．闭合开关，滑动交阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性增强
D．小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场
3．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，下列说法中正确的是 ( )
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
4．在治疗心脏疾病患者时，通常用一种被称为“血泵”的体外装置来代替心脏，以维持血液循环，其简化示意图如图所示。线圈固定在软铁杆上，两者组成一个电磁铁，活塞筒在阀门S1、S2处与血管相连，则下列说法正确的是( )
A．在该装置工作中的某时刻，若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁受到左侧永磁体向左的作用力
B．要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为直流电源
C．要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源是交流或直流电源均可
D．要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流电源
5．（2022八下·诸暨期末）把能导电的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。下列四种放法中动力“小车”会向左运动的是( )
A． B．
C． D．
6．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好与杯里的水银面相接触，并组成如图所示的电路图，当开关接通后，将看到的现象是 ( )
A．弹簧向上收缩 B．弹簧上下跳动
C．弹簧被拉长 D．弹簧仍静止不动
7．图1中两个线圈，套在一根光滑的玻璃管上，导线柔软，可自由滑动。开关S闭合后，则 ( )
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，然后向中间靠拢
8．如图所示开关S闭合，电磁铁右侧的小磁针静止时，小磁针的N极指向左，则电源的右端为 极。若要使电磁铁的磁性增强，滑动变阻器的滑片P应向 (填“a”或“b”)端移动。
9．现在医学使用的心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。其原理如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用它通电时与固定磁体之间的相互作用，带动电动泵中的活塞，抽送血液。图中阀门S1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门S2只能向内自由开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，线圈的右端为 极，此时活塞将向 运动，阀门 (填“S1”或“S2”)打开。
10．如图所示是简易压力传感器的原理图，弹簧甲连接在A、B两绝缘板之间，B板固定，滑动变阻器R的滑片P与A相连，并可随A板一起运动。弹簧乙下端挂有一条形磁体，条形磁体正下方有一电磁铁，R0为定值电阻。开关S闭合，电路接通后，电压表示数为U1，弹簧乙的总长度为L1；当用力F向下压弹簧甲时，电压表示数为U2，弹簧乙的总长度为L2，则U1 U2，L1 L2。(均填“>”“<”或“=”)
11．两根平行导线通电后，会出现如图甲所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。由此可以推断：在图乙所示的电路中，当开关S闭合时，螺线管的长度会 (填“变长”或“变短”，不考虑摩擦力)。你判断的依据： 。
12．（2022八下·吴兴期末）电和磁与我们的生活密切相关。请回答下列问题。
（1）将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上(如图1甲)，请在答题卷的图1乙上画出其静止时的大致位置示意图。
（2）如图2所示，是小安自制的新指南针，请你对该指南针的制作方法及实用性作出评价(至少说出两点)。
13．（2022八下·安吉期末）科技为生活服务，如图甲是一个悬浮盆栽，图乙是其原理的简单示意图(虚线框内为底座简图)。请回答下列问题：
（1）盆栽底部磁极为 极(选填“N”或“S")。
（2）当给盆栽浇水后至下一次浇水前(忽略盆栽净重的增长)，盆栽距离底座的高度变化是 。
A．变小 B．变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小
14．（2022八下·吴兴期末）小明将缝衣针磁化后，结合其他材料做成了小指南针。将小指南针放在电磁铁甲旁， 导线 AB 和电流表组成闭合电路，电磁铁甲乙接通电源后，其电流方向如图 1。当 AB 快速向上运动时，电流表指针向左偏。
（1）小指南针静止时如图 1，则针尖为 极 (选填“N”或“S”) 。
（2）如图 2，电磁铁重新接通电源后，当 AB 快速向下运动时，电流表指针 (选填 “向左偏” 、“向右偏”或“不偏转”) 。
（3）小明将甲、乙电磁铁稍作改进，并连接电路如图 3 所示，则小明想探究的问题是 。
15．（2022八下·宁波期末）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，实验设计如下：
⑴在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀的撒满铁屑，通电观察小磁针的指向，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示。
⑵把小磁针放到螺线管四周不同位置，通电后小磁针静止时的指向如图乙所示。
⑶根据安培定则可以判断出图乙所示的通电螺线管的 （选填“左” 或右”）端为 N 极。通过进一步的实验同学们发现，通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中的 方向有关。
⑷地球周围存在磁场，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，结合图甲、乙分析推断；图丙中地球的圆形电流方向与地球自转方向 （选填“相同”或“相反”）。
16．（2022八下·杭州期末）如图所示，实验小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”实验电路图。（1）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁(线圈) 50匝 100匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的数目/枚 5 8 10 7 11 14
比较实验中的 1、2、3，可得出的结论是： 。
（2）同学们发现当电流较小时，实验中电磁铁没有吸引起铁钉，那么通电电磁铁到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是 。（写出一种即可）
（3）该小组同学比较实验中的1、4（或“2、5”或“3、6”），能得出“线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”的正确结论，请你说说理由：
17．某小组在探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示电路，并进行了实验，当电磁铁通电时会对磁体产生力的作用，使指针绕O点转动，记录指针A所指的刻度值大小，实验结果如下表。
线圈接线点 接线柱1 接线柱2 接线柱3
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
电流/A 0.8 1.2 1.6 0.8 1.2 1.6 0.8 1.2 1.6
指针所指的刻度值大小 0.8 1.2 1.6 0.6 0.9 1.2 0.4 0.6 0.8
（1）进行1、4、7实验基于的假设是 。
（2）实验中，他们将开关S从接线柱“1”换到“2”上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及指针A所指的刻度值大小，此时调节滑动变阻器是为了 。
（3）写出能使指针反向偏转的具体措施 (写出一条即可)。
18．（2022八下·武义期末）为了探究磁场，小科同学做了如下实验。
【探究磁体周围的磁场】
（1）在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；
（2）再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的 N极，某点小磁针北极所指的方向就是该点的 方向；
（3）【探究通电螺线管周围的磁场】把小磁针放在螺线管四周，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟条形磁体的磁场相似，图中 （选填“左”或“右”）端是螺线管的 N 极；
（4）【反思推理】小科同学根据“小磁针在通电螺线管周围会受到磁力的作用，说明电流周围存在磁场”，从而猜想在地球周围也可能存在某种“重力场”。根据通电螺线管的磁场分布， 小明推测“重力场”的最可能是图丁中的 （选填“A”“B”或“C”）。
19．（2022八下·东阳期末）如图为某青少年科技创新小组制作的电流磁效应演示器。有机玻璃管中装有适量的水，固定在小桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈(1和2之间为150匝，1和3之间为400匝)。按图示连接好电路后，小组成员开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如下：
①线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A，浮球没有运动；
②继续调节滑片至电流表示数为1.5A，观察到浮球向下运动到线圈附近；；
③断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，……
观察到浮球向下运动到线圈附近。
请回答以下问题：
（1）步骤①②可得出的结论是 。
（2）小组成员通过对比步骤①和③，得出通电螺线管周围磁场强弱与线圈匝数有关，请据此补充步骤③的操作：
（3）接着某小组成员将电源“+、-”极对调，想要探究通电螺线管周围磁场的方向与电流方向的关系，其他成员还需要将浮球中的铁钉换成 ，才能完成实验。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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