第一章 第2节 电生磁（同步课件 31张PPT）-2024-2025学年八年级科学

(共31张PPT)
1.2电生磁
浙教版八年级科学下册
第一章 电与磁
把照相机对着北极星附近的星空进行延时摄影，就会得到一张星星绕北极星运动的轨迹照片。通过这张照片，我们能否推断地球到底是怎样运动的
同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
新课导入
带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？
新课导入
磁体能在它的周围空间产生磁场，那么，能否用另外的方式产生磁场呢
一、直线电流的磁场
1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁现象: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。
一、直线电流的磁场
在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线， 当直导线通电时，观察到什么现象？
小磁针发生偏转
改变电流方向，小磁针的偏转方向和原来一样吗？
电流方向改变，小磁针反方向偏转
断开开关后又发生什么现象？
小磁针恢复到原来状况
一、直线电流的磁场
小磁针受到了力的作用,通电导线的周围存在磁场。
现象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
结论1：
现象2：
结论2：
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。
通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。
奥斯特实验
直线电流的磁场分布特点
探究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一个个同心圆,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。
直线电流的磁场分布特点
直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(右手螺旋定则):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(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一个个同心圆,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。
例1.如图 1-2-5所示为探究通电直导线周围磁场分布的实验,实验时先在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑,然后给直导线通电,为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况,接下去的操作是____该操作的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力作用下动起来,说明力能_____为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向,可用代替铁屑进行实验。
【答案】轻敲有机玻璃板；改变物体的运动状态；小磁针
【解答】在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电,通电导线周围产生磁场,铁屑在磁场中被磁化,为了减小铁屑与有机玻璃板之间的摩擦,更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况,需轻敲有机玻璃板，使铁屑在磁力作用下动起来,这说明力能改变物体的运动状态;放在磁场中的小磁针会由于磁力作用而转动,静止后,小磁针北极的指向为磁场的方向,因此为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向,可用小磁针代替铁屑进行实验。
二、通电螺线管的磁场
电流能产生磁场，为什么手电筒在通电时连一枚大头针都吸引不起来 原来是它产生的磁场太弱了。那么，有什么方法可以增强磁场呢
这是因为磁场太弱了。如果把导线绕在圆筒上，就做成了螺线管（线圈），各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。
探索活动
02
01
如图所示，用导线绕成螺线管后通电，观察是否能吸引大头针。
03
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。
比较两次实验的结果，想一想这说明了什么。
1.用导线绕成螺线管后通电，可观察到通电螺线管能吸引大头针。
2.在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉,吸引大头针的数目明显增多。
3.比较两次实验结果,说明有铁芯的螺线管的磁性增强。
通电螺线管的有关实验
a.用导线绕成螺线管后通电,观察到能吸引大头针(如图所示)。
说明通电螺线管周围存在磁场。
b.在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉,观察到通电螺图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,产生了更强的磁场,吸引更多的大头针。
通电螺线管的有关实验
a.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(如图所示)。
结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。
b.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:改变电流方向,螺线管的磁极会发生变化。
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一样,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)来判断。
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:
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(如图所示)。
右手螺旋定则(安培定则)
②右手螺旋定则的说明
a.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就相同。
b.在判断通电螺线管磁极极性时,四个手指的环绕方向必须是螺线管上电流的环绕方向。
c.N极和S极一定在通电螺线管的两端。
例2、在探究通电螺线管外部磁场的实验中,采用了如图所示的实验装置。
(1)当闭合开关S后,小磁针____发生偏转(选填“会”或“不会”)，说明通电螺线管与小磁针之间是通过_____发生力的作用。
(2)用铁屑来做实验,得到了图1-2-10所示的情形,它与______磁体的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线真实存在。
(3)为了研究通电螺线管的磁极性质,老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的_____有关,且这个关系可以用_____判断。
(4)闭合开关S,通电螺线管周围的小磁针N极指向如图所示,由图可知:在通电螺线管外部,磁感线是从____极发出,最后回到_______极。
【答案】(1)会磁场(2)条形不是(3)电流方向右手螺旋定则(4)NS
【解答】(1)闭合开关S后,通电螺线管右端为N极,吸引小磁针的S极,小磁针将逆时针转动;磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用,通电螺线管和小磁针之间的作用是通过磁场发生的。(2)由题图可知,通电螺线管两端的磁性较强,中间磁性较弱,这与条形磁体的磁场分布相类似;磁感线是我们为了形象地描述磁场而假想出来的一组曲线，它实际上不存在。(3)由题中甲、乙两图可知,螺线管的绕线方式相同,甲图中螺线管正面导线中的电流方向向上,乙图中螺线管正面导线中的电流方向向下，电流方向不同,小磁针静止时N极的指向不同,故说明通电螺线管的磁极极性与电流方向有关;由乙、丙两图可知，虽然螺线管的绕线方式不相同,但是乙图中螺线管正面导线中的电流方向向下，丙图中螺线管正面导线中的电流方向也向下,电流方向相同,小磁针静止时N极的指向相同,说明通电螺线管的磁极极性与绕线方式无关。我们根据右手螺旋定则判断通电螺线管的极性。(4)由题图可知螺线管正面导线中的电流方向向下,根据右手螺旋定则可判断出螺线管右端为N极,再根据小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向一致,可以判断出通电螺线管外部的磁感线是从N极发出,最后回到S极。
三、影响电磁铁磁性强弱的因素
带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁,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外,还跟哪些因素有关 下面通过实验进行探究。
(1)猜想影响电磁铁的磁性强弱的因素:
电流的大小、螺线管的长度、导线的粗细、线圈的匝数……
(2)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:用电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。
三、影响电磁铁磁性强弱的因素
(3)探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
①实验步骤
第一步:根据如图所示电路图连接器材。
第二步:将开关合上或打开,观察通电、断电时电磁铁对大头针的吸引情况,判断电磁铁有无磁性。
第三步:将开关合上,调节滑动变阻器的滑片,使电流增大或减小(观察电流表的示数),观察电磁铁吸引大头针的情况来说明电磁铁的磁性强弱的变化。
三、影响电磁铁磁性强弱的因素
②数据记录表格
实验序号 电流(安) 大头针的数目(多、少) 电磁铁磁性强弱
1
2
3
③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。
(4)通过实验我们也可以发现:在电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强。
例3、为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”,小明用电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材,进行如图所示的简易实验。
(1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁,并巧妙地通过______来显示电磁铁磁性的强弱,下面的实验也用这种方法的是_____。
A.认识电压时,我们可以用水压来类比
B.用光线来描述光通过的路径
C.把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动
(2)连接好电路,使滑动变阻器连入电路的阻值较大,闭合开关,观察到如图 甲所示的情景;接着,移动滑动变阻器的滑片,使其连入电路的阻值变小,观察到图乙所示的情景,比较图甲和乙,可知________图中的电流较小,从而发现,通过电磁铁的电流越___(选填“大”或“小”)，磁性越强。
【答案】(1)吸引大头针的多少;C(2)甲大
【解答】(1)电磁铁磁性强弱通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映，电磁铁吸引的大头针越多,电磁铁磁性越强;此实验运用的是转换法。把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动,把音叉的振动通过水花来体现,运用了转换法,故选C。(2)乙图中的滑动变阻器接入电路的阻值小于甲图中的滑动变阻器接入电路的阻值,所以乙图中通过线圈的电流大于甲图中的电流,从图上可以看出,乙图中电磁铁吸引的大头针较多,说明乙图中电磁铁的磁性较强。
磁感线可以直观地反映磁体周围的磁场分布。如图通电螺线管内部插入一根铁芯，下列磁感线中能正确反映其磁场变化的是（　　）
课堂小练习
【答案】C
【解析】：在通电螺线管中插入一根铁芯，铁棒被磁化，磁性增强，因此通电螺线管周围的磁感线变密，但磁场方向不变，故ABD错误，C正确。故选：C。
A B C D
在探究通电螺线管周围的磁场分布的实验中，在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．撒铁屑的目的是为了确定产生的磁场方向
B．改变电流方向，细铁屑的分布也会发生改变
C．用木屑代替铁屑进行实验也会有规律地排列
D．P和Q两处若都放上小磁针，静止后它们的指向相同
【答案】D
【解析】A.不同位置的铁屑看不出磁极，不能反映该处磁场的方向，只能显示磁场分布，故A错误；B.电流方向改变，磁场方向改变，但磁场分布不变，铁屑有规律地排列不变，故B错误；C.用木屑代替铁屑进行实验，木屑不会有规律地排列，故C错误；D.如果在P处自由静止的小磁针的右端是N极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引即可判断通电螺线管的左端为S极，右端为N极，则在Q处自由静止的小磁针的左端是S极，右端为N极，故D正确；
课堂小练习
用两枚相同的铁钉、滑动变阻器、干电池、开关和导线组成如图所示电路进行实验。闭合开关，观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多，多次实验，结果相同。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　）
A．电磁铁极性 B．电流大小 C．电流方向 D．线圈匝数
课堂小练习
【答案】D
【解析】由图知，A、B两电磁铁串联，所以通过A、B两电磁铁的电流相等；A的线圈匝数明显比B的线圈匝数多，实验观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多，所以此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。
故选：D。
课堂小练习
【答案】A
【解析】AC.由题意可知，短路时电路中电流过大，电磁铁磁性增强，会吸引铁质簧锁上端，下端弹开，电路断开。故A正确，C错误。BD.如果电流增大，磁性增强，排斥簧锁上端，下端无法弹开，电路正常，起不到保护作用。故BD错误。故选：A。
图甲为某款型号的断路器，原理如图乙。正常工作时，触点闭合。当电路短路或过载时，利用电磁铁或双金属片作用，使铁质簧锁装置弹开，触点断开。当电路中发生短路时，该断路器利用电磁铁的作用及时切断电路。则短路时电磁铁线圈中的电流变化及对铁质簧锁上端的磁力作用分别是（　　）
A．电流变大，吸引簧锁 B．电流变大，排斥簧锁
C．电流变小，吸引簧锁 D．电流变小，排斥簧锁
课堂小练习
【答案】B
【解析】通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙的同心圆。通电导线电流变大后，仍是同心圆，磁场变强，因而铁屑分布更加密集。故选：B。
小明利用如图甲装置探究通电导线周围的磁场分布，通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙（图中“ ”表示导线的位置）。下列选项能表示通电导线电流变大后的铁屑分布的是（　　）
A
B
C
D
课堂小练习
【答案】D
【解析】A、铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极，则螺线管中的电流是从右端流入的，根据安培定则可知，通电螺线管的B端为N极，A端为S极，故A错误；B、静止时通电螺线管由于受到地磁场的作用，B端指向地理北方，故B错误；C、电路中电流的方向是从铜片经过螺线管流向锌片；电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电子定向移动的方向是从锌片经螺线管流向铜片，故C错误；D、在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出发回到磁体的S极的，即C点的磁场方向是向左的，故D正确。故选：D。
如图为项目学习小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　）
A．通电螺线管A端为N极
B．通电螺线管静止时B端指向地理南方
C．电子从铜片经螺线管流到锌片
D．通电螺线管外C点的磁场方向向左
课堂小结