第2节 电生磁

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第2节电生磁
联想情景导入
1820年4月的一天。丹麦物理学家奥斯特在课堂上演示物理实验时,有一次把导线平行
地放在磁针上面通电,磁针突然发生偏转，当时并没有引起在场其他人的注意，而奥斯
特却是个有心人。看到这个现象后非常兴奋，他紧紧抓住这个现象，又继续做了几十个
不同的实验,终于发现了电流周围存在磁场。成为第一个发现电与磁之间联系的人而载
人史册。
重点知识详解
一、直线电流的磁场
1．奥斯特实验。
实验操作：在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，当直导线上通电流并改变电流方向,观察发生的现象。
实验现象：小磁针发生了偏转。改变电流方向时小磁针的偏转方向与原来相反。
实验结论：通电直导线周围存在磁场,磁场方向与电流方向有关。
2．直线电流的磁场分布规律。
实验操作；在有机玻璃上均匀地撒上一些铁屑，给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察铁屑在直导线周围的分布情况。
实验现象：铁屑的分布呈同心圆状。且靠近直导线铁屑越多,即磁感线越密集。
实验结论：直线电流的磁场分布规律：通电直导线的周围存在磁场。且磁场方向与电流方向有关；直线电流磁场的磁感线分布是一个个同心圆,距离直线电流越近，磁性越强。反之越弱。
二、通电螺线管的磁场
1．通电螺线管。
实验操作：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：螺线管通电后能吸引大头针。在螺线管中插人一根铁棒或一枚铁钉,螺线管吸引大头针更多。
实验结论：通电螺线管周围存在磁场。插人铁芯后磁性增强。
原因分析：带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强。是因为铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁铁。
2．通电螺线管的磁场。
实验操作：在穿过螺线管的有机玻璃上均匀地撒上铁屑,通电后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布规律。改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极有无变化。
实验现象：通电螺线管周围的磁感线跟条形磁铁的磁感线很相似。它的两端相当于两个磁极，磁极的极性可以用小磁针的指向来确定。改变电流的方向，螺线管的磁极发生了变化。
3．右手螺旋定则：通电螺线管磁极方向与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则来
判定。用右手握紧螺线管．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。直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系：用右手握
导线，使大拇指指向电流的方向，则与拇指垂直的其余四指所指的方向就是磁场的
方向。
4．影响通电螺线管磁性强弱的因素。
(1)通电螺线管通电时有磁性，断电时没有磁性。
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(2)当螺线管线圈的匝数一定时，插入铁芯，磁性大大增强。
(3)线圈匝数一定时，通过螺线管的电流越大。它的磁性越强。
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(4)在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多．磁性越强。
(5)螺线管的磁场方向可以通过改变电流的方向而改变。
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精典例题解析
[例1] 如图所示，L是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体。当S闭合后，弹簧
的长度将_________,如果变阻器的滑动片P向右移动，弹簧的长度又将
__________(填“变长”“变短”或。不变”)。
[解析] S未接通时。弹簧的弹力和磁体的重力相平衡。当S闭合后,根据安培定则可确定
通电螺线管的上方产生的是N极,下端是S极。由于同名磁极相互排斥。所以弹簧
将变短。如果变阻器的滑动片P向右移动,变阻器接入电路中的电阻增大,电路的电
流强度减小,通电螺线管的磁性减弱。斥力减少,弹簧的长度又将变大。
[答案] 变短 变长
[例2] 小华为探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，设计了如图实验：他用相同的漆包
线分别在两根相同的铁棒上绕制成两个电磁铁,它们的线圈匝数不同,同时用两节
于电池供电。实验中小华发现两个电磁铁吸引的铁屑一样多，于是他得出结论：电
磁铁的磁性强弱与线圈匝数无关。其实小华设计的实验有一个很大的缺陷就是通过
两线圈的____________不同。所以得出这样的结论是错误的。为解决这个问题，最
简便的方法是将这两个电磁铁的连接方式改为_______________。
[解析] 本题探究影响电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数的关系和控制变量法。根据控制变量
法在进行实验时一般要设计实验组和对照组。其中只有欲探究的条件(线圈的匝数)
有所不同,其他条件都应相同，但由于两线圈是并联。电流的大小也不相同，因此
本结论是错误的。为了解决这个问题，电流必须取相同,此电路必改为串联。
[答案] 电流 串联
[例3] 如图所示的通电螺线管，周围放着能自由转动的a、b、c、d四个磁针，当它们静
止时极性正确的是(N为黑色)_________。
[解析] 通电螺线管的磁极可用右手定则来判定。用右手握紧螺线管。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。根据图示可知，电磁铁
的左端是N极，因此静止时只有a磁针极性是正确的。
[答案] a
考点应试必备
1．奥斯特实验证明了 ( )
A．磁极之间的相互作用规律 B．地球是一个巨大的磁体
C．电流周围存在着磁场 D．电流周围存在着磁感线
2．如图所示是通电螺线管两端磁极情况的示意图．其中正确的是图 ( )
3．如图所示，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力
计的读数变小，则变阻器接入电路的方式可以是 ( )
A．C接E，D接F B．C接E，B接F
C．A接E，D接F D．A接E，B接F
4．要增强电磁铁的磁性，可采用的方法是 ( )
A．增大线圈中的电流
B．减少线圈的匝数
C．降低线圈两端的电压
D．改变线圈中的电流方向
5．如图所示。通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是 ( )
6．下列两图中，开关S断开时，小磁针(黑色为N极)静止在图甲所示的位置；开关S闭合
时，小磁针静止在图乙所示的位置。由此可知 ( )
A．a端是电磁铁N极，c端是电源正极
B．a端是电磁铁N极，c端是电源负极
C．b端是电磁铁N极，d端是电源正极
D．b端是电磁铁N极，d端是电源负极
7．如下图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端。则
( )
A．通电螺线管的Q端为N极，电源b端为正极
B．通电螺线管的Q端为N极，电源b端为负极
C．通电螺线管的Q端为S极，电源口端为正极
D．通电螺线管的Q端为S极，电源口端为负极
8． 如图所示螺线管内放一枚小磁针，当开关S闭合后，小磁针的北极指向将 ( )
A．不动 B．向外转90° C．向里转90° D．旋转180°
9．如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中的电磁铁 ( )
A．a端是N极，磁性增强 B．b端是N极，磁性增强
C．a端是S，磁性减弱 D．b端是S极，磁性减弱
10．如图所示，甲是铜片，乙是小磁铁。当开关闭合后 ( )
A．甲将受到向左的排斥力 B．甲将受到向右的吸引力
C．乙将受到向右的排斥力 D．乙将受到向左的吸引力
11．在如图所示的实验装置中，玻璃球内的导线是分开的，小磁针处于静止状态。当用酒精
灯把玻璃球加热到红炽状态时，发现小磁针发生了偏转；根据以上现象可知，当把玻璃
球加热到红炽状态时，玻璃变成了________。此时小磁针的_________极将向螺线管偏
转；小磁针和螺线管间的相互作用是通过___________发生的。玻璃球内能的改变是通
过__________的方法实现的。
12．在一次课外活动中,小红和小刚设计了如图甲所示的实验。当他们闭合开关S后,发现小
磁针发生了偏转,这说明__________周围存在着磁场。接着小红又想用该电路判断电源
的正负极。经过讨论小刚找来了一个小铁钉,把导线的一部分绕在上面，制成了一个电
磁铁连在电路中。当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图乙所示。据此他
们判断出电源的________(填“a”或“b”)端是正极。
13．如图所示，根据通电螺线管的磁感线方向。可判断通电螺线管左端为_______极,电源的
口端为_________极,小磁针静止时的b端为_________极。
14．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关。小勤所在的
实验小组进行了如下实验：他们首先找了两枚大铁钉,用漆
包线在上面绕制若干圈,做成简易电磁铁，然后分别接入电
路。探究前,小勤他们还作了以下的猜想：
猜想A：电磁铁，顾名思义,通电时有磁性,断电时没有磁性；
猜想B通过的电流越大,磁性越强；
猜想C：外形相同时,线圈的匝数越多,磁性越强。
他们通过观察简易电磁铁吸引大头针的情况来判断磁性的有无和强弱，探究过程
如图所示。请你仔细观察这四幅图，然后完成下列填空。
(1)比较图______可以验证猜想A是正确的；
(2)比较图______可以验证猜想B是正确的；
(3)比较图______可以验证猜想C是正确的；但仔细分析发现,猜想C的表述还不完整，还应补充条件____________________。
15．两个通电螺线管,它们的一端都位于图甲中的虚线框内。为探究两个通电螺线管之间的
磁场方向,把12枚小磁针分别放在方框内12个小黑点的位置上，实验记录小磁针静止
时的指向如图乙所示。请你将图乙中所有小磁针的N极涂黑。
参考答案：
第2带 电生磁
1．C 2.C 3．B 4．A 5.B 6．D 7．C 8．A 9．A 10．D
11．导体 N 磁场 热传递
12．通电导体 a
13．S正N
14．(1)ab (2)bc (3)d 通过线圈的电流大小相等
15．如图A或图B所示．
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