(共67张PPT)
第十八讲 电与磁
1. 磁现象
磁性 能够吸引 等物质的性质,具有 的物体叫 磁体
磁极 定义 磁体的吸引能力 的两个部位叫磁极,能够自由转动的磁体,例如悬吊着的指南针,静止时指南的那个磁极叫作 极,指北的那个磁极叫作 极
作用
规律 同名磁极相互 ,异名磁极相互
磁化 一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性的现象
铁、钴、镍
磁性
最强
南 (S)
北(N)
排斥
吸引
知识点 1 简单磁现象、磁场(3年1考)
2. 磁场、磁感线(3年1考)
磁
场 基本
性质 (1)磁场对放入其中的磁体产生 的作用;
(2)磁极间的相互作用是通过 发生的
方向 小磁针静止时 极所指的方向规定为该点磁场的方向
力
磁场
N
磁
感
线 定义 在磁场中画一些有方向的曲线,可以方便、形象地描述磁场, 这就是磁感线(磁感线实际并不存在)
方向 磁感线上任何一点的 都跟放在该点的小磁针静止 时北极所指的方向(磁场方向) 一致
分布 磁体周围的磁感线都是从磁体的 极出发,回到磁体的 极
分
布 图
特点 磁感线疏密可以表示磁场的强弱,磁感线密集处磁场较强,磁 感线稀疏处磁场较弱
切线方向
北
南
地磁场 (1)地球周围存在磁场,地磁的南极在地理 附近,地 磁的北极在地理 附近;
(2)地磁的两极与地理两极并不完全重合,最早记录这一现象 的是我国宋代学者
注意:磁场是真实存在的;磁感线是假想的,是不存在的。
北极
南极
沈括
1. (人教九全P147图20.1-2改编)如图所示是我国古代四大发明之一的指 南针——司南,静止时它的长柄指向地理的 方。在11世纪,我国宋 代学者 就发现了地理两极和地磁两极并不重合,这个发现比西方 早了400多年。
南
沈括
2. (人教九全P149图20.1-7甲改编)如图所示的是条形磁体的磁感线。磁 感线上任何一点的 表示该点磁场的方向,在磁体外部,磁感 线从 极出发,回到 极;磁感线越密集的地方磁场越 。
切线方向
N
S
强
3. (人教九全P150图20.1-8改编改编)地球是个巨大的磁体,地磁的南极 在 附近;磁体具有指南北性是由于受到 的作用。
地理北极
地磁场
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
原理 电流的磁效应
发现
实验
电磁感应
奥斯特
法拉第
知识点 2 三种磁现象(3年1考)
电
流
力
闭合
切
割磁感线运动
电
机
械
机械
电
右手
拇
指
电流
磁场
磁
场
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
应用 电磁铁、电磁起重机和电磁继电器等 电动机、动圈式扬声器等 发电机、动圈式话筒等
奥斯特
通电导线
周围存在磁场
5. (人教九全P155T3改编)请你根据通电螺线管中的电流方向标出螺线管 的N极。
甲 乙
甲 乙
6. (人教九全P161图20.4-2改编)如图所示,通电导体棒在磁场中运 动,说明 对通电导线有力的作用,利用这个原理可以制 作 机。
磁场
电动
1. 电磁铁
结构 内部插入 的螺线管
原理 电流的 效应
影响
因素 (1)匝数一定时,通过的 越大,磁性越强
(2)电流一定时, 越多,磁性越强
铁芯
磁
电流
线圈匝数
知识点 3 电磁铁和电磁继电器
优点 1.磁性有无可以通过 来控制
2.磁性强弱可以通过线圈中 和 来控制
3.磁场方向可以由电流方向来控制
应用 电磁起重机、电磁继电器、磁悬浮列车等
电流的通断
电流大小
线圈匝数
2. 电磁继电器
电
铃
灯泡和电动机
1. 磁场对通电导线的作用
(1)通电导线在 中受到力的作用,力的方向跟 的方向 和 的方向都有关。
磁场
电流
磁场
相
反
不
变
知识点 4 电动机和发电机
2. 电磁感应
(2)感应电流的方向:跟 的方向和导体 运动的 方向有关。
闭合
切割磁感线
感应电流
法拉
第
磁场
切割磁感线
3. 电动机和发电机比较
类型 电动机 发电机
实物图
工作原理
磁场对电流的作用
电磁感应
类型 电动机 发电机
能量转化 电能转化为 机械能转化为
实质
区别 因电而动,电路中 电源 因动生电,电路中 电源
注意 电动机的换向器:当线圈刚转过平衡位置时,就自动改变线 圈中的电流方向
机械
能
电能
用电器
电源
有
无
7. (人教九全P168图20.6-2改编)如图所示,导体ab左右运动时,灵敏电 流计的指针左右摆动,这是 现象,利用这个原理可以制 作 机。
电磁感应
发电
8. (人教九全P160图20.3-7改编)如图所示的是探究电磁铁磁性强弱的实 验。实验中通过电磁铁吸引大头针的多少判断电磁铁磁性的 ,这 种方法叫 法;闭合开关后,滑片向右移动,电磁铁吸引大头针的 数目会 。
强弱
转换
减少
9. (人教九全P160T2改编)如图所示是某同学设计的水位自动报警装置, 当水位上升到与金属片A接触时,控制电路接通,电磁铁中有电流通过, 产生磁性,吸引衔铁,工作电路中的绿灯 ,红灯 。(均选 填“亮”或“不亮”)
不亮
亮
A. 电动机 B. 发电机
C. 扬声器 D. 电磁起重机
B
11. (沪科九全P159图19-3改编)如图甲所示,伸开右手,使大拇指与其 余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心进入,并 使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向, 如图乙所示,磁感线垂直纸面向里,用“×”表示,导体棒ab在磁场中沿 金属导轨向右做切割磁感线运动,导体棒cd静止在导轨上,则导体棒cd中 的电流方向是从 (选填“c到d”或“d到c”)。
甲 乙
c到d
[基础考法]
【实验装置】
【主要实验器材及作用】
电源、开关、导线、碎铁屑、小磁针、木锤和通电螺线管装置等。
【实验方法】转换法:①小磁针静止时N极指向显示 ;② 碎铁屑的排列显示 。
磁场的方向
磁场的分布
【设计与进行实验】
(1)将螺线管固定在硬纸板上,并在硬纸板上均匀地撒满铁屑,通电 后 硬纸板,观察铁屑的排列情况;
(2)把小磁针放到通电螺线管四周不同位置,如图所示,闭合开关,待 小磁针静止后,观察小磁针 的指向;
(3)改变通电螺线管中的 方向,观察小磁针静止时 的指向。
轻敲
N极
电流
N极
【实验结论】
1. 通电螺线管外部磁场分布和 十分相似。
2. 通电螺线管外部磁场方向和电流方向有关,电流方向改变,磁场方向也 改变。
3. 磁感线是闭合的曲线,通电螺线管内部磁场方向从S极指向N极。
条形磁体
[能力提升]
【交流与反思】
1. 注意:实验中 (选填“能”或“不能”)用铜屑代替铁屑。
2. 玻璃板上均匀撒上铁屑,放上小磁针。闭合开关后,铁屑在磁场中 被 成一个个小磁针,轻敲玻璃板,利用惯性使铁屑与纸板微微分 离,从而减小铁屑与纸板间的 ,使铁屑在磁场力的作用下有规 律地排列。
3. 实验时发现通电螺线管的磁场较弱,铁屑排列的效果不明显,为增强通 电螺线管的磁场,可行的措施有: (写出 一种方法)。
不能
磁化
摩擦力
增大电流或增加线圈匝数等
5. 如图甲、乙是通电螺线管周围小磁针静止时的分布(俯视图),其中深 色端是小磁针N极。据此可得出结论:通电螺线管周围存在 ,磁 场方向与 有关,小磁针静止时 极的指向是该点的磁场 方向。
甲 乙
将小磁针放在桌面上,静止时指南的一端为S
极,另一端为N极
磁场
电流方向
N
【例】 (2025·汇川区模拟)如图,甲图是某实验小组探究“通电螺线管 外部磁场的方向”的实验电路图。
甲 乙
(1)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至 (选填“A”或 “B”)端;
A
(2)在玻璃板上均匀地撒满铁屑,闭合开关后,发现铁屑的分布无规 律,接下来的操作是 ,才能将通电螺线管周围的磁场分布 情况显示出来;
(3)正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图,该现象能反映磁场的分 布情况。若要进一步探究磁场方向,还需增加的器材是 ;
轻敲玻璃板
小磁针
断开开关,调换电源正负极,再闭合开关,观察小磁针(或铁屑)的
指向
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
[基础考法]
【实验装置】
控制变量
转换
灵敏电流计指针是否偏
转
【设计与进行实验】
【实验器材】蹄形磁体、导体、导线、细线、铁架台和灵敏电流计等。
1. 在蹄形磁体的磁场中放置一根导线,导线的两端跟电流计连接;使导线 在磁场中沿不同方向运动,观察 偏转情况。
电流计指针
2. 改变 方向,重复步骤1操作。
磁场
【实验现象】
序号 磁体摆放方向 AB运动方向 电流计指针偏转情况
1 N极在上 竖直上下运动 不偏转
2 水平向左运动 向右偏转
3 水平向右运动 向左偏转
4 N极在下 竖直上下运动 不偏转
5 水平向左运动 向左偏转
6 水平向右运动 向右偏转
【实验结论】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体 中就产生电流;电流方向与磁场方向和切割磁感线运动方向有关。
[能力提升]
【交流与反思】
2. 实验中,为了使实验效果更明显,图中悬挂在细线下的金属棒AB最好 选用 。(选填字母)
A. 铁棒 B. 玻璃棒
C. 铝棒 D. 铜棒
判断产生感应电流的大小及产生感应电
流的方向
C
3. 闭合开关,若保持导体AB不动,要产生感应电流,小明正确的操作 是 。
4. 此实验的能量转化过程是机械能转化为电能,利用此实验原理的装置 有 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起 重机”)。
5. 如果将小测量范围电流计换成 ,可以探究磁场对通电导体 的作用。
拉动磁体左右运动
动圈式话筒
电源
A. 导体棒在蹄形磁体中沿竖直方向运动
B. 蹄形磁体的磁性太弱
C. 导体棒水平运动速度太小
D. 导体棒材质不是硬磁体
6. 闭合开关,小明发现在导体棒运动过程中,电流计的指针未发生明显偏 转,原因可能是 。(选填选项前的字母,有不止一个正确选项)
ABC
7. 图中的a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。它在磁 场中按箭头方向运动时,会产生感应电流的是 。(填标号)
A B C D
CD
[核心素养]
【实验改进】
向上拔出条形
磁体
2. 小东同学设计了如图所示的实验装置,在水平放置的蹄形磁体的两磁极 之间悬挂一线圈,把线圈的两端用导线与灵敏电流计、开关连接起来,组 成一个闭合回路。闭合开关后,当线圈 运动时,电路中有电流产 生;当线圈 或 运动,电路中没有电流产生;该装 置 (选填“能”或“不能”)探究感应电流方向与导体切割磁感线 方向之间的关系。
左右
静止
上下
能
【拓展延伸】
探究影响感应电流大小的因素
①探究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度是否有关:控制磁场强弱 不变,改变导体切割磁感线的 ,观察指针偏转角度的大小;
②探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关:
控制 不变,改变 ,观察指针偏转 角度的大小;
速度
导体切割磁感线的速度
磁场强弱
导体切割磁感线的速度
磁场强
弱
【例】 (2025·毕节市模拟)小明在进行“探究导体在磁场中运动时产生 电流的条件”的实验。
金属棒
运动方向
是否
产生电流 是 是 是 否
(1)他连接了如图所示的电路。连接电路时,开关应处于 状 态。该实验中灵敏电流计的作用是 。
断开
显示感应电流的大小及方向
(2)闭合开关,电流表指针没有偏转。小明联想到电动机转动时电能转 化为机械能,那么能否反过来将机械能转化为电能呢?于是他左右移动金 属棒,发现电流计的指针明显偏转;竖直上下移动金属棒,电流计的指针 没有偏转,根据这一现象,可以推测电路中是否产生电流与导体运动 的 有关。
(3)多次实验后的实验结果如表所示(“○”表示金属棒的横截面,带箭 头的实线表示磁感线,带箭头的虚线表示金属棒运动轨迹和方向)。分析 表中信息可知,电路中要产生电流,金属棒的运动方向与磁感线方向之间 要满足 。
方向
不能相同或相反
C
A. 鱼形铁不能被磁体吸引
B. 指南鱼周围存在磁感线
C. 指南鱼鱼头应标注“N”
D. 指南鱼的腹部磁性最强
解题思路 磁性是指能够吸引 等物质的性质;鱼形铁是用 铁制成的,能被磁体吸引;指南鱼被磁化后,周围存在 ,而磁感 线实际 ,是为了描述磁场的分布假想的曲线;地磁场的南极在 地球的北极附近,地磁场的北极在地球的南极附近,指南鱼鱼头指向北 方,根据异名磁极相互吸引,指南鱼鱼头应标注“ ”;指南鱼是一个磁体,两个磁极位置的磁性最 ,中间最 。
铁、钴、镍
磁场
不存在
N
强
弱
A. 磁极之间的相互作用规律:同名磁极相排斥,异名磁极相吸引
B. 磁场不是真实存在的,是假想的
C. 磁体周围的磁感线由南极出发回到北极
D. 小磁针在地磁场的作用下小磁针南极指向地理的北方
A
考点2 电生磁
乙
D
A. 动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同
B. 温度低于金属丝下端所指温度时,电磁铁断电失去
磁性,衔铁被释放,扬声器停止报警
C. 温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关,实现了
高温自动化报警
D. 煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体
甲
解题思路 扬声器是利用通电导体在磁场中受到 的作用来工作的; 温度低于金属丝下端所指温度时,电路 ,线圈中没有 通 过,衔铁被释放,扬声器停止报警;温度升高时,水银柱 ,与上 方金属丝连通,使左侧形成 ,电磁铁中有电流通过,电磁铁吸引 衔铁,使触点接触,右侧电路接通, 发出报警信号;煤油 是 ,不能用煤油温度计来作为开关。
力
断路
电流
上升
通路
扬声器
绝缘体
如图是小敏设计的甲醛污染程度的检测电路,气敏电阻R1的阻值随甲醛浓 度的增大而减小。当甲醛浓度高于0.1 mg/m3时电铃发声报警,则电铃应接 在 (选填“A”或“B”)处;学校要求甲醛浓度的标准为0.08 mg/m3,为了使该电路满足要求,滑动变阻器R2的滑片应该向 (选 填“上”或“下”)移动。
B
上
B
A. 来回运动的物体可能是塑料做的
B. 该手电筒与发电机的工作原理相同
C. 线圈中的电流不会产生磁场
D. 线圈中的电流方向始终不变
解题思路 由题意可知,该手电筒有 ,使用时将它来回摇晃,线 圈在磁场中就做 运动,此时线圈中有感应电流产生,所以 此手电筒发电的原理是 现象。来回运动的物体是 , 不可能是塑料做的;发电机的原理是 ,该手电筒与发电机的 工作原理相同;通电导体周围存在着 ,线圈中的电流会产生磁 场;导体来回运动,切割磁感线的运动方向不断 ,线圈中的电流 方向不断改变。
线圈
切割磁感线
电磁感应
导体
电磁感应
磁场
改变
C
A. 该过程电能转化成机械能
B. 金属杆向下摆动过程中,重力势能不变
C. 电流计指针偏转,说明电路中产生了电流
D. 若将金属杆从B点向右摆动,电流计指针偏转方向和前一次相同
C
A. B.
C. D.
电磁感应
奥斯特
磁场
电动机
受力
没有
电磁感应
磁
性
甲 乙 丙 丁
A
A. 甲图说明通电导体周围存在磁场
B. 乙图说明电磁铁磁性强弱与电流大小有关
C. 丙图说明通电导体在磁场中要受到力的作用
D. 丁图说明导体在磁场中运动能产生感应电流
考点5 电磁作图
【典例5】 如图所示,闭合开关后,条形磁体向左偏。请在括号内标 出:通电螺线管左侧是“ N”还是“S”极;电源的左侧是“+”还是 “-”极。
解题思路 由图可知,条形磁体被螺线管吸引,根据 磁极相互吸 引可知,螺线管的右端为 ,左端为 ;由 定则可 知,电流从螺线管的右侧流入,左侧流出,所以电源的左端为 。
异名
S极
N极
安培
负极
如图所示,请用笔画线代替导线将实物图补充完整。要求:①小磁针的指 向满足如图所示方向;②滑动变阻器的滑片向右端滑动,通电螺线管的磁 性减弱。
A. 将铁棒一端靠近小磁针N极, N极被排斥
B. 将铁棒一端靠近小磁针 N极, N极被吸引
C. 将铁棒两端分别靠近小磁针 N极, N极均被吸引
D. 将铁棒同一端分别靠近小磁针 N、S极,两极均被吸引
A
A. 地球存在磁场 B. 针尖受到重力
C. 针尖受到浮力 D. 空气吸引针尖
A
A. 发电机 B. 动圈式话筒
C. 电磁继电器 D. 电动机
D
感
应电流
5. (2022·贵阳)如图所示,铜质金属框ABCD正下方有一均匀磁场区域 (磁感线方向与纸面垂直)。某时刻金属框开始自由下落,下落过程中金 属框始终保持竖直状态。请判断金属框BC边进入磁场后,AD边进入磁场 前,金属框是否有可能做加速运动?请从能量转化的角度阐述理由。(不 计空气阻力)
有可能。金属框BC边竖直下落进入磁场,重力势能不断转化为动能,因切割磁感线,电路中产生感应电流,动能转化为电能;若转化的动 能中只有一部分转化为电能,则动能增大,质量不变,速度增大,金属框做加速运动。
命题点5 电磁作图
6. (2021·黔西南州)根据通电螺线管周围磁感线方向,在图中标明螺线 管的N、S极和小磁针的N极(将小磁针的N极涂黑)。