第2节 电生磁 同步练习（38张ppt）

第1章 电与磁
第2节 电生磁
学习目标
1.通过实验认识通电导线周围存在磁场。
2.描述奥斯特实验的现象和直线电流磁场的特性，描述通电螺线管磁场的特性。
3.会用右手螺旋定则判断磁场方向和电流方向之间的关系。
4.认识电磁铁的特性和工作原理，知道影响电磁铁磁性强弱的因素。
知识点1 直线电流的磁场 重点
1820年，丹麦物理学家奥斯特在课堂上做实验时，发现了电流的磁现象：导线中有
电流通过时，其周围空间会产生磁场。
1.奥斯特实验
实验
探究
在静止小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线,依次进行如图甲、乙、
丙所示的操作
. .
（1）先放小磁针，待小磁针静止后，再拉直导线；
（2）导线沿南北方向放置
现象
分析
. .
（2）比较甲、丙两图所示现象，改变电流的方向，小磁针偏转方向发生改
变，即小磁针所处磁场方向发生改变，这说明电流产生的磁场方向与电流
的方向有关
探究
归纳
（1）通电导线周围存在着磁场；
（2）电流产生的磁场方向与电流的方向有关
注意 实验中，宜采用“触接”的方式给导线通电，即给导线通电时间要短，因为直接
将导线接在电源两极虽然可以获得较大电流，但也容易烧坏电源。
2.探究直线电流的磁场分布规律
实验设计
运用转换法，将磁场的分布规律转换为铁屑的分布情况
实验过程
. .
实验现象
. .
实验结论
直线电流磁场的磁感线是一个个以导线上的各点为圆心的同心圆，距
离直线电流越近，磁性越强，反之越弱
3.直线电流的磁场方向
直线电流周围的磁场方向和电流方向之间的关系可以用安培定则来判定。如图所示，让大拇
指指向电流方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。
典例1 奥斯特实验装置如图所示，下列操作及判断正确的是( )
D
A.将直导线与小磁针垂直放置，通电后实验效果最好
B.移去小磁针，通电直导线周围不会存在磁场
C.将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会偏转
D.改变通电直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向将发生改变
[解析] 实验中导线和小磁针平行放置时，通电后小磁针偏转明显，实验效果最好，
A错误；通电导线周围会产生磁场，磁场是客观存在的，不因小磁针的消失而消失，
当小磁针在导线上方时也会发生偏转，B、C均错误。
知识点2 通电螺线管的磁场 重难点
1.教材第9页活动（上）:探究增强通电螺线管的磁性的方法
实验过程
用导线绕成螺线管后通电，观
察是否能吸引大头针
在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，
再观察吸引大头针的现象
实验现象
通电螺线管能吸引大头针
通电螺线管能吸引更多大头针
实验结论
通电螺线管周围有磁场
插入铁芯后，通电螺线管的磁性增强
说明 铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的
铁芯的磁场叠加，就产生了更强的磁场。
2.教材第9页活动（下）:通电螺线管的磁场
实验探究
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
实验现象
. .
实验结论
通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似，螺线
管的两端相当于条形磁体的两极
（1）探究通电螺线管的磁场分布特征
（2）探究通电螺线管的磁场方向和电流方向的关系
实验
探究
在螺线管周围放一些小磁针，探测螺线管的磁极。改变电流方向，观察小
磁针的指向是否变化
实验
现象
①通电后，小磁针发生偏转,不同位置的小磁针 N 极指向不同，如图甲所示。
②电流方向改变，小磁针指向发生改变，如图乙所示
. .
根据通电螺线管内外的小磁针指向理解磁感线：
（1）磁感线是封闭的曲线；
（2）在磁体内部，磁感线从磁体的 S 极出发回到 N 极
实验
探究
在螺线管周围放一些小磁针，探测螺线管的磁极。改变电流方向，观察小
磁针的指向是否变化
实验
现象
现象
分析
①从小磁针的 N 极指向看，通电螺线管外部的磁感线从螺线管一端出来回
到另一端，说明通电螺线管有两个磁极且磁极在两端。
②小磁针的 N 极指向改变，说明磁场方向改变了，即通电螺线管两端磁极
的极性改变了
实验
结论
改变电流方向，螺线管的磁极发生改变
现象
分析
实验
结论
改变电流方向，螺线管的磁极发生改变
续表
3.通电螺线管的磁极
通电螺线管和条形磁体的异同
通电螺线管
条形磁体
不同点
通电时有磁性，断电时无磁性
永磁体
N 极、 S 极与电流方向有关
N 极、 S 极固定不变
相同点
（1）磁场分布相似，磁极都在两端；
（2）都具有吸引磁性物质的性质；
（3）悬挂起来自由转动，静止后都能指南北
通电螺线管
条形磁体
不同点
通电时有磁性，断电时无磁性
永磁体
相同点
（1）磁场分布相似，磁极都在两端；
（2）都具有吸引磁性物质的性质；
（3）悬挂起来自由转动，静止后都能指南北
辨析比较
典例2 如图所示，在通电螺线管（导线中箭头表示电流方向）附近放置的小磁针，
静止时其指向正确的是( )
A.&1& B.&2&
C.&3& D.&4&
A
[解析]
选项
分析
结论
A
螺线管右端为 N 极→小磁针左端应为 S 极
√
B
螺线管上端为 N 极→小磁针上端应为 S 极
×
C
螺线管左端为 N 极→小磁针左端应为 S 极
×
D
螺线管左端为 N 极→小磁针左端应为 S 极
×
选项
分析
结论
A
√
B
×
C
×
D
×
知识点3 电磁铁 重难点
1.概念：带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。
3.电磁铁磁极的判断
插入铁芯只是让通电螺线管的磁性增强，不会影响通电螺线管原来的磁极极性，仍
然可用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系。
4.教材第10页探究：影响电磁铁磁性强弱的因素
提出问题
影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些？
建立猜想
电磁铁磁性强弱可能跟线圈中电流的大小、线圈匝数的多少、螺线管的
长度、导线的粗细、铁芯的大小和铁芯的材质等有关
实验方法
（1）可能有多个因素影响电磁铁磁性的强弱，对于这样的问题，一般采
用控制变量法进行研究；（2）电磁铁磁性的强弱不易直接测量，可采用
转换法，用电磁铁吸引铁屑或大头针的多少来体现电磁铁磁性的强弱
设计实验
. .
实验器材
电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干
大头针
设计电路图
. .
进行实验
. .
实验结论
电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。
当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；
当电流一定时，电磁铁的线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
续表
典例3 如图所示，提供足够数量的大头针，接通开关后，只调
节滑动变阻器滑片的位置，可以探究( )
C
①线圈绕法对电磁铁磁场方向的影响
②电流方向对电磁铁磁场方向的影响
③电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
④线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
[解析] 调节滑片的位置，无法改变线圈绕法和电流的方向，故不能完成①②的探究。
对图中任一电磁铁，其线圈匝数不变，调节滑片时电路中电流大小改变，观察其吸
起大头针的数量的变化，即可探究电流大小对电磁铁磁场强弱的影响，可完成③的
探究。图中两个电磁铁串联，通过的电流大小相等，它们的线圈匝数不同，故可通
过观察两电磁铁通电后吸引大头针的数量，探究线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响，
可完成④的探究。
题型1 奥斯特实验 ★★★
?
典例4 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。
（1）比较甲、乙两图，可得出的结论是______________________。
通电导线周围存在磁场
（2）比较乙、丙两图，可得出的结论是______________________________________。
通电导线周围的磁场方向和电流方向有关
方法点拨
在归纳实验结论时，注意要找出实验操作的不同之处和实验现象的变化，即比较实验操作中改变了什么条件从而导致了什么现象的发生，进而得出结论。
本题中甲、乙两图的不同之处：开关断开与闭合；乙、丙两图的不同之处：电流方向。
[解析]
.&6& .
题型2 通电螺线管的磁场 ★★
?
典例5 某同学通过实验探究通电螺线管磁场的分布，如图所示。
（1）在固定有螺线管的水平硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后轻敲纸板，如图甲所示，
观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似。
条形
（2）实验中，小磁针的作用是研究通电螺线管周围的__________（选填“磁场强弱”
或“磁场方向”）。
磁场方向
[解析] 小磁针静止时 N 极的指向与该点磁场的方向相同，所以可通过小磁针的指向
判断通电螺线管周围某处磁场的方向，而小磁针的偏转无法反映磁场的强弱，故不
能用小磁针来研究磁场的强弱。
?
（3）受奥斯特实验的启发，该同学只改变了通电螺线管中电流的方向，得到了如图
乙所示的实验现象。对比两次的实验现象，你的结论是_________________________
_____________________。
通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关
[解析] 对比甲、乙两图可知，改变通电螺线管中电流的方向，小磁针 N 极指向相反，
说明通电螺线管两端的极性发生变化，即通电螺线管两端的极性与电流方向有关。
?
方法点拨
转换法的应用
磁场是看不见、摸不着的，所以我们研究磁场的时候，主要通过研究磁场对小磁针（或铁屑）的作用来间接研究磁场，即通过小磁针是否受力偏转判断是否存在磁场，通过不同位置小磁针的指向研究磁场的方向。
题型3 安培定则
角度1 电源正、负极的判断 ★★★
?
典例6 [2022·台州期中] 如图所示，请根据小磁针的指向确定电源 ???? 端的极性，将“+”
或“-”填在括号内。
?
[答案] 如图所示。&7&
[解析] 已知小磁针右端为 N 极，根据磁极间的相互作用规律可确定螺线管的左端为
S 极，右端为 N 极，用右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的 N 极，则四指指向电
流方向，从而可判断出电流从螺线管的左端流入，所以电源 ???? 端为正极。
?
思路点拨
判断电源正、负极的步骤
角度2 螺线管上导线的绕法 ★★★
?
典例7 闭合开关，小磁针静止时的情况如图所示，根据电源的正、负极和小磁针的
指向，在图中画出螺线管的绕线。
[答案] 如图所示。&8&
[解析] 闭合开关后，小磁针 N 极指向螺线管的左端，根据异名磁极相互吸引可知通
电螺线管的左端为 S 极、右端为 N 极，再由右手螺旋定则得出线圈的绕向。
?
思路点拨
题型4 电磁铁
角度1 影响电磁铁磁性强弱的因素 ★★★
?
典例8 同学们在做“探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关”的实验时，提出以下猜想。
猜想一：电磁铁磁性的有、无跟通、断电有关。
猜想二：电磁铁磁性的强弱跟通过电磁铁的电流大小有关。
猜想三：电磁铁磁性的强弱跟电磁铁线圈匝数的多少有关。
为了验证上述猜想是否正确，同学们设计了以下实验方案：用漆包线（表面涂有绝缘漆
的导线）在相同铁钉上缠绕若干圈，制成若干个简单的电磁铁。如图所示的甲、乙、丙、
丁为实验中观察到的四种情况，请你完成下列内容。
（1）实验中通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少，来判断它____________，这一
方法体现了转换的思想。下面用到这种方法的是___（选填字母）。
A.用磁感线来描述磁场
B.认识电压时，我们可以用水压来类比
C.研究压力的作用效果与哪些因素有关时，用海绵的凹陷程度反映压力的作用效果
磁性的强弱
C
[解析] 用磁感线来描述磁场，是引入科学模型，采用了模型法；类比水压认识电压，
采用了类比法；用海绵的凹陷程度反映压力的作用效果，是转换法，故C正确。
（2）通过比较图乙和____（选填“甲”“丙”或“丁”）两种情况，可以验证猜想一是正确的。
甲
[解析] 图甲、乙中两电磁铁相同，一个通电能吸引大头针，一个不通电不能吸引大
头针，可验证猜想一。
（3）通过比较图____和____可以验证猜想二。（均选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）
乙
丙
[解析] 乙、丙两图中，电磁铁相同，电流大小不同，吸引的大头针数量不同，可验
证猜想二。
（4）由图丁可得出的结论是__________________相同时，________________，电磁
铁的磁性越强。
通过电磁铁的电流
线圈的匝数越多
[解析] 图丁是两个匝数不同的电磁铁串联在一起，通过电磁铁的电流相同，则探究
的是线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响。
归纳总结
（1）电磁铁内部插入的芯是能够被磁化，且磁性在断电时就消失的软铁；
（2）电磁铁，有电流时有磁性，无电流时无磁性；
（3）电磁铁磁性的强弱与电流的大小和线圈匝数的多少有关。
角度2 含电磁铁的电路的连接 ★★★
?
典例9 利用所给元件，按要求连接电路：当滑片向左移动时，电磁铁的磁性增强，
且小磁针静止时的指向如图所示。
[答案] 如图所示。（答案不唯一，合理即可）
[解析] 由磁极间的相互作用规律知电磁铁的左端为 N 极；由安培定则知电流应从电
磁铁的右端流入。若要实现滑片向左移动时电磁铁的磁性增强，由电磁铁磁性强弱
的影响因素知，滑动变阻器连入电路的阻值应变小。由滑动变阻器的接线规律知，
变阻器应接入左下和右上（或左上）接线柱。
?
方法点拨
（1）根据滑动变阻器对电磁铁磁性强弱的影响正确选择滑动变阻器的接线柱；
（2）由小磁针静止时的指向和磁极间的相互作用规律标出电磁铁的 N 极；
?
（3）根据安培定则标出电磁铁上线圈中的电流方向，找出电磁铁上电流的流入端和流出端；
（4）把标出电流流入端和流出端的电磁铁当作一个已知正、负接线柱的用电器，依次连接各元件即可。