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第31课时 电与磁
01
课标解读
1.能认识磁极间的相互作用规律,知道地磁场,能通过磁感线描述磁场,
知道磁场的方向。
2.能认识我国古代四大发明之一指南针在促进社会发展方面的价值。
3.能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验;能认识电流周围存在磁
场,知道通电螺线管外部磁场的方向,能认识电磁铁在生产、生活中的应用。
4.能通过实验,认识通电导线在磁场中会受到力的作用,知道力的方向
与哪些因素有关,能将相关知识与直流电动机等若干实际应用联系起来。
5.能完成“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验;知道
电磁感应现象和感应电流,能判断感应电流的方向,了解电磁感应在生产、
生活中的应用。
6.能了解发电机的工作原理,了解发电机发电过程中的能量转化,知道
电磁感应与多种发电形式的联系,能初步了解我国三峡大坝工程的发电概况。
7.能认识生产、生活中一些主要的电池,了解高压输电,知道高压输电
中变压器的作用,知道高压电弧和跨步电压的危害及防护。
02
知识点梳理
知识点
一
磁现象
1.磁体:具有磁性的物体,能够吸引____、钴、镍等物质。
2.磁极:磁体上磁性______的部位叫做磁极。能在水平面内自由转动的
磁体,静止时指南的磁极叫做_____,指北的磁极叫做_____。
3.磁极间的相互作用规律:同名磁极相互______,异名磁极相互______。
铁
最强
极
极
排斥
吸引
4.磁化:把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显出
______的过程叫磁化。软铁磁化后磁性易消失,常用于做电磁铁的铁芯;钢被
磁化后磁性能长期保持,用于做________。
★特别提醒:任何磁体都有两个磁极。磁体分成若干段后,每一段又是
一个新的磁体,所以磁体被分割成若干段后,每一段磁体上仍然都有 极和
极。
磁性
永磁体
知识点
二
磁场
1.磁场:磁体周围存在一种看不见、摸不着的______,人们将其称为磁场。
2.基本性质:对放入其中的磁体产生____的作用。
3.磁场方向:小磁针在磁场中某点静止时_______极所指的方向。
4.磁感线:为了形象直观地描述磁场而引入的假想曲线,是一种理想化
的物理模型。磁感线分布越密的地方,磁场______;磁感线分布越疏的地
方,磁场______。
物质
力
北
越强
越弱
5.磁感线方向:在磁体外部,磁感线总是从磁体的___极出发,最后回
到__极。磁感线上任何一点的切线方向,即放在该点小磁针的___极指向,
就是该点的磁场方向。
6.几种常见磁场的磁感线分布图:
知识点
三
地磁场
1.地球周围存在着磁场,地磁场磁感线的形状与
__________的相似,如图所示。
2.地磁场两极与地理两极不重合,地磁的北极在地
理______的附近,地磁的南极在地理______的附近。最
早记述这一现象的人是我国宋代学者______。
3.指南针的工作原理:由于受到地磁场的作用,小磁针静止时南极总是
指向地理位置的南方(地磁____极),北极总是指向地理位置的北方
(地磁____极)。
条形磁体
南极
北极
沈括
北
南
考点
1
磁现象、磁场、地磁场
例1 [2024厦门二检] 如图,趋磁细菌体内可以合成纳米级、链状排列的磁
小体,可用于生产磁性定向药物或抗体,制造生物传感器等。为合成磁小
体,趋磁细菌需要从海洋中汲取金属元素( )
C
A. B. C. D.
【名师点拨】 判断物体是否具有磁性的四种方法;
1.吸铁性。
2.指向性。
3.磁极的磁性最强。
4.磁极间的相互作用规律。
要判断一个物体是否具有磁性,可以利用以上四种方法中的任何一种,
但要判断一个磁体的、 极,只能利用“指向性”和“磁极间的相互作用规律”。
变式训练1 [2024福州二检] 我国已攻克了 的高速磁悬浮列车核心技
术,磁悬浮列车是利用同名磁极相互______的原理实现车体和轨道的分离的。
排斥
变式训练2 [2024云南] 我国古代《论衡》有关于用布摩擦过的琥珀能吸引
干草屑和司南能指南北的记载。说明用布摩擦过的琥珀带了电荷,其本质
是____________(选填“电荷的转移”或“创造了电荷”);司南能指南北是因
为地球周围存在________。
电荷的转移
地磁场
变式训练3 [2024泉州二检] 如图,根据小磁针静止时的指向,在( )内
标出磁体的磁极,并标出磁感线的方向。
[答案]
知识点
四
电流的磁场
1.奥斯特实验:
(1)意义:丹麦物理学家________首先揭示了________之间的联系。
奥斯特
电与磁
(2)实验现象(如图所示)
如果导线在小磁针的正上方并且两者平行,当导线通电时, 小磁针_____
_____;切断电流时,小磁针又回到原来的位置;当电流方向改变时,小磁针的偏
转方向______。
(3)结论:比较甲、乙两图,可知通电导体周围存在着______;比较
甲、丙两图,可知该磁场的方向与__________有关。
发生偏转
改变
磁场
电流方向
2.通电螺线管的磁场
(1)磁场特点:通电螺线管周围的磁场与__________的磁场相似。
(2)影响因素:通电螺线管两端的极性与______的方向有关。
条形磁体
电流
(3)右手螺旋定则(安培定则)
如图所示,用____手握住螺线管,让四指弯曲的方向跟螺线管中的
______方向一致,则大拇指所指的那端就是通电螺线管的_____。
右
电流
极
3.电磁铁
(1)构造:内部插入______的通电螺线管。
(2)优点:磁性的有无可以通过________来控制;磁性的强弱可以通
过______大小来控制;磁极的方向可以通过______方向来控制。
(3)影响磁性强弱的因素
①电流大小:其他条件相同时,电流______,磁性越强;
②线圈匝数:其他条件相同时,线圈的匝数______,磁性越强。
(4)应用:____________、电磁继电器、电铃等。
铁芯
通断电
电流
电流
越大
越多
电磁起重机
4.电磁继电器
(1)实质:用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高电压的
一种“自动开关”,可以实现远距离控制和自动化控制。
(2)构成:由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成,其工作电路包含低
压控制电路和高压工作电路两个部分。
(3)原理图
(4)工作原理:靠电磁铁和______的共同作用实现工作电路的通断。
接通低压控制电路,电磁铁通电,有磁性,吸下衔铁,高压工作电路_____;
断开低压控制电路,电磁铁断电,失去磁性,弹簧将衔铁拉起,高压工
作电路______。
弹簧
接通
断开
考点
2
电流的磁效应
例2 [2024江苏连云港] 如图所示,请标出通电螺线管的、 极并用箭头画
出图中磁感线的方向。
[答案]
【名师点拨】 “知二求一”原则:
在电流方向、绕线方式和通电螺线管的磁极这三者中,知道其中任意
两个就能够利用安培定则确定剩下的一个。
两个等同:
1.知道电源正、负极,等同于知道电流方向(电流从电源的正极流出)。
2.知道磁感线方向,等同于知道磁极。
变式训练4 [2024江苏扬州] 如图,请标出电源正负极和磁感线的方向。
[答案]
例3 [2024泉州一检] 如图,闭合开关 后,小磁针处于静止状态,通电螺线
管的磁感线方向如图中箭头所示,那么下列说法正确的是( )
C
A.端是电源正极,端是小磁针的 极
B.端是电源正极,端是小磁针的 极
C.端是电源正极,端是通电螺线管的 极
D.端是电源正极,端是通电螺线管的 极
【名师点拨】1.通电螺线管外部的磁感线从螺线管的 极出发,并返回
极。通电螺线管外部的磁场类似于条形磁铁。
2.通电螺线管的磁极极性可用安培定则(右手螺旋定则)来判定:
用右手握住螺线管,将四个手指向螺线管中的电流方向弯曲,然后拇
指指向的一端就是螺线管的 极。
变式训练5 [2024江西] 如图所示,通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示
位置。请科学推断,最终决定通电螺线管极性的是( )
D
A.电源正、负极的接法 B.螺线管导线的环绕方向
C.小磁针静止时 极的指向 D.螺线管中电流的方向
变式训练6 [2024南平二检] 如图,一条形磁铁放在水平桌面上,电磁铁固
定于条形磁铁附近并正对条形磁铁。开关闭合前后,条形磁铁均处于静止
状态。下列说法中正确的是( )
D
A.闭合开关前,条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
B.闭合开关后,电磁铁的左端为极,右端为 极
C.闭合开关后,条形磁铁受到桌面向右的摩擦力
D.闭合开关后,滑片由向 移动过程中,条形磁铁受到的摩擦力变大
例4 [2024泉州二检] 如图是某款智能照明灯的
电路,工作电路的灯 在天暗时自动发光,天
亮时自动熄灭。控制电路的电源由干电池提
供,为定值电阻, 为光敏电阻,其阻值会
随光照强度的增大而减小,则工作电路的电源
应接在____两端;若控制电路的电源用久了,
电压降低,则天亮时灯自动熄灭的时间将
_______(选填“提前”“推迟”或“不变”)。
推迟
【名师点拨】1.电磁继电器中电磁铁的一边是控制电路,另一边是工作
电路;控制电路可以控制电磁铁的磁性有无,进而控制衔铁的位置,从而实
现控制工作电路的通断。
2.电磁继电器的连接注意事项:
(1)清控制电路和工作电路分:一般接有电磁铁的电路为控制电路;
(2)控制电路无电流时,看衔铁及触点位置,确定工作电路的工作状态;
(3)控制电路有电流时,看衔铁带动触点引起工作电路触点发生怎样
的变化。
思维流程:
变式训练7 [2024山西] 海鲜保存常要求温度低于 。小明为海鲜市场
的冷库设计了温度自动报警器,其原理如图甲所示。控制电路和工作电路
的电源电压均为 保持不变,电磁铁线圈电阻忽略不计,乙图为热敏电阻
随温度变化的图像。冷库温度等于或高于 时,工作电路报警。下列
说法正确的是( )
A.冷库温度升高时,热敏电阻 的阻值变大
B.工作电路报警时,衔铁被吸下,灯亮铃不响
C.冷库温度为时,控制电路中电流为
D.冷库温度降低时,控制电路消耗的电功率变大
√
知识点
五
电生磁与磁生电
1.磁场对通电导线的作用:通电导线在磁场中受到____的作用,其作用
的方向与__________、__________有关,当这两者其中一个方向变得相反
时,通电导线受力的方向也变得______。
应用:扬声器、电流表、电压表等。
力
电流方向
磁场方向
相反
2.电磁感应现象
(1)英国物理学家________在1831年发现了电磁感应现象。
(2)电磁感应现象:闭合电路的部分导体在磁场中做____________运
动时产生电流的现象叫做电磁感应现象,产生的电流叫__________。
(3)感应电流产生的条件:①______电路。②电路的______导体在磁
场中做____________运动。
(4)感应电流的方向:感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和
______的方向有关,若只改变其中一个的方向,则感应电流的方向______。
法拉第
切割磁感线
感应电流
闭合
部分
切割磁感线
磁场
改变
(5)应用
①发电机:线圈旋转切割磁感线,产生感应电流。
②动圈式话筒:把声信号转变为电信号时,其工作原理可概括为:振
动 电流。
③智能手机无线充电:充电器中的电流流过送电线圈产生磁场,手机
中的受电线圈靠近该磁场时产生电流。
机:银行卡的磁条通过 机的线圈,产生感应电流。
⑤超市安检门:未消磁的标签通过安检门的线圈,产生感应电流。
知识点
六
电能的产生和输送
1.电能的产生
(1)电池:一种把__________的能转化为电能的装置,其提供的是直流电。
主要种类有化学电池(原电池、蓄电池)、太阳能电池(又称光伏电池)。
(2)发电机:一种把其他形式的能转化为______的装置。目前常用的
发电方式有火力发电、水力发电和核能发电等。
其他形式
电能
2.电能的输送
为了减小电能在输电线上的损耗,常采用______输电的方法,即通过增大
电压的方式______电流.电能的输送过程:发电厂 升压变压器 高压线
路 降压变压器 工厂或居民用电。
3.高压触电的形式
高压电弧触电和跨步电压触电。为防止高压触电造成人身伤害,必须
______高压带电体。
高压
减小
远离
考点
3
三种电磁现象的辨析及应用
例5 [2024福州二检] 如图所示的实验能反映发电机工作原理的是( )
C
A. B. C. D.
【名师点拨】
三种电磁现象的辨析
名称 电流的磁效应 磁场对电流的作用 电磁感应
对应实验 奥斯特实验 磁场对通电导体的 作用 探究产生感应电流的条
件
装置图 ________________________ __________________________________________ ____________________________
结果 产生磁场 有力的作用 产生感应电流
导体中的 电流 由电源通电提供 由电源通电提供 因电磁感应而生
名称 电流的磁效应 磁场对电流的作用 电磁感应
能量转化 电能转化为磁场能 电能转化为机械能 机械能转化为电能
相关因素 磁场的方向与电流 方向有关 导体运动方向与电 流方向和磁场方向 有关 感应电流方向与磁场方
向和导体运动方向有关
因果关系 电流 磁场 _____________________________ __________________________________
应用 电磁铁、电磁继电 器 电动机、扬声器 发电机、动圈式话筒
续表
变式训练8 [2024江苏扬州] 如图所示为送餐机器人,下列能说明
其内部电动机工作原理的是( )
A
A. B. C. D.
变式训练9 [2024漳州二检] 烹饪时,把铁锅放在电磁炉上烧
水,铁勺靠近锅底会被吸引,铁勺被吸引是因为电流的____
效应。用粗导线将小灯泡连成一个回路套在锅外,如图所示,
没接电池的灯泡也能发光,这是利用__________原理。
磁
电磁感应
变式训练10 [2024四川凉山州] 位于四川省宁南县与云南省巧家县的白鹤滩
水电站是世界第二大水电站。水电站发电机的原理是________(填科学家
名字)发现的;如图所示,____图是发电机基本构造示意图。
法拉第
乙
知识点
七
探究通电螺线管外部磁场的方向
实验器材:小磁针若干、螺线管、电源、
开关、导线等。
实验装置:
(1)在通电螺线管周围不同位置放置小磁
针的目的是____________________。
(2)在螺线管中插入铁芯的目的是___________________________。
便于观察磁场的方向
增大通电螺线管的磁场强度
进行实验与收集证据:
①把小磁针放置在螺线管四周不同位置,闭合开关,等小磁针稳定后,
在图上记录小磁针 极的指向。
②为探究通电螺线管的磁场方向与__________是否有关,改变电源正、
负极,重复步骤①并进行记录。
③在玻璃板上均匀地撒满铁屑,轻敲玻璃板,铁屑分布密集的地方磁场
____,稀疏的地方磁场____。
电流方向
强
弱
分析与论证:
1.通电螺线管外部的磁场与__________的磁场一样。
2.通电螺线管两端的极性与螺线管中______的方向有关。
评估:
1.本实验还可以用铁屑的分布来反映通电螺线管的磁场分布,铁屑与小
磁针相比,小磁针效果更好,理由是_________________________________
___。(写出一条即可)
2.如果要探究“通电螺线管磁场强弱与电流大小的关系”,应在原电路的
基础上做怎样的改进 ____________________。
条形磁体
电流
小磁针能更好地显示出各点的磁场方向
串联一个滑动变阻器
考点
4
探究通电螺线管外部磁场的方向
例6 [2024龙岩二检] 物理课上,实验小组正在探究通电螺线管外部磁场的特点。
【名师点拨】
(1)通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似;铁屑的作用是显示磁
感线的分布情况;
(2)根据磁极间的相互作用规律来判断通电螺线管的磁极;通电螺线
管的磁场方向与电流方向有关;
(3)先根据小磁针的指向确定螺线管的极性,再根据安培定则判断电
流的流向。
(1)如图甲所示,将螺线管安装在一块有机玻璃板上,连入电路,在板面
上均匀地洒满铁屑,闭合开关并______玻璃板面,观察到铁屑分布情况如
图乙所示;
轻敲
(2)实验时,在螺线管的两端和 处各放一枚小磁针。闭合开关螺线管右
端小磁针静止时如图乙所示,则通电螺线管的右端为___________极, 处
小磁针静止时 极指向____(选填“左”或“右”),下列方法可以改变螺线管
右端小磁针 极指向的是___;
A.滑动变阻器滑片向右移
B.电源正、负接线柱对调
C.在玻璃板面上多撒一些铁屑
(或北)
左
B
(3)根据以上规律,开关闭合后,小磁针静止时的指向如图丙所示,可知
电源的左端为____________极。
负(或“-”)
变式训练11 [2024泉州一检] 如图是探究通
电螺线管外部磁场方向的实验装置。
(1)实验中小磁针的作用是_____________
___________________________;
通过小磁针的北极指向可以判断磁场的方向
(2)开关闭合后,小磁针静止时的指向如图所示,螺线管端和小磁针的
极相吸,螺线管端和小磁针的 极相吸。这说明通电螺线管周围存在着磁
场,端为__极, 端为___极;
(3)断开开关,将电源的正负极对调接入电路中,再次闭合开关后,发现
小磁针转动 ,由此可知;通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流
______有关;
方向
(4)为了使该通电螺线管的磁场增强,可采取的有效措施是____________
___。(写出一条即可)
增大电源电压
知识点
八
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
实验器材: 形磁铁、金属导体、灵敏电流计、开关、导线等。
实验装置:
进行实验与收集证据:
(1)控制磁场方向不变,使导体沿不同方向做____________运动,观
察灵敏电流计指针的偏转方向。
(2)调换__________方向,使导体向相同的方向做切割磁感线运动,
观察灵敏电流计指针的偏转方向。
(3)控制导体切割磁感线运动的速度不变,改变磁场强弱,观察灵敏
电流计指针的偏转角度。
(4)控制磁场强弱不变,改变导体切割磁感线运动的______,观察灵
敏电流计指针的偏转角度。
切割磁感线
磁体磁极
速度
分析与论证:
产生感应电流的条件是______电路的部分导体在磁场中做___________
运动。感应电流的方向与______方向和____________________的方向有关。
闭合
切割磁感线
磁场
导体切割磁感线运动
评估:
1.用电流表代替灵敏电流计的不足:当感应电流太小时,电流表指针偏
转不明显或不偏转。
2.在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。请
提出一条改进措施:_______________________________________________
_________。
3.如果将电流计换成______,可以观察磁场对电流的作用,此过程能量的
转化情况是__________________。
改用磁性更强的磁体(增加线圈匝数或加快导体运动的速度)
电源
电能转化为机械能
考点
5
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
例7 [2024新疆] 如图所示,用蹄形磁体、导
体棒 、电流表等实验器材探究导体在磁场
中运动时产生感应电流的条件。
【名师点拨】(1)闭合电路的一部分导
体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就产生感应电流,这种现象叫做
电磁感应;
(2)产生感应电流的条件有两个:电路是闭合的;导体在磁场中做切
割磁感线运动。两者缺一不可。
(1)请用笔画线代替导线完成实物图连接;
[答案]
(2)当导体棒 沿______(选填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指
针发生偏转。通过多次实验可得:当闭合电路的部分导体在磁场中做_____
_______运动时,电路中就产生感应电流;
左右
切割磁感线
(3)当导体棒 向右运动时,导体棒______(选填“受到”或“不受”)磁场
对它的力的作用。
受到
变式训练12 [2024福州一检] 在探究感应电流产生条件的实验中:
(1)将蹄形磁铁放在玻璃板下,把铁屑均匀地撒在玻璃板上,轻敲板面,
观察到铁屑分布情况如图甲所示,、 两处磁场更强的是___处。
(2)按如图乙所示方式组装实验器材。闭合开关 ,完成下列操作,观察
到的现象记录如下表:分析现象可得:电路中有感应电流产生时,铜棒
必须做____________运动。产生感应电流的过程中______能转化为电能。
实验序号 铜棒 的运动情况 电流计指针是否偏转
1 沿 轴左右运动 是
2 沿 轴上下运动 否
3 沿 轴前后运动 否
4 斜向上、斜向下运动 是
切割磁感线
机械
(3)铜棒在磁场中沿 轴左右运动,观察到电流计指针在零刻度线两侧
左右摆动,表明感应电流方向与________________有关。
(4)为了探究磁场对通电导体的作用,要将图乙中的灵敏电流计更换成
______。
导体运动的方向
电源