第一节 电磁技术的发展
一、教法建议
【抛砖引玉】
??? 教师可向学生介绍人们对电磁现象的认识过程。
??? 在古代，人们把电和磁当作是两种独立的自然现象。随着科学技术的发展人们又发现电和磁有某些现象很相似。例如：磁体能吸引铁磁性物质，带电体能吸引轻小物体；磁体间同名磁极互相推斥，异名磁极互相吸引，而同种电荷互相推斥，异种电荷互相吸引。把电和磁形成一个整体的学科的是丹麦物理学家奥斯特。
??? 1820年、有一天奥斯特在大学讲课时，无意中把通电的直导线放到一个和小磁针平行的位置上，小磁针立即转动产生了出人意料的现象。就是这个现象揭示了电和磁的联系，后来人们把这个实验叫做奥斯特实验。
??? 这个现象使奥斯特产生灵感，是在他丰富的学识的基础上诱发出顿悟思维，发现了电流的磁场。这个科学史实给人以深刻启迪。
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【指点迷津】
??? 本章的重点：
⑴对电流磁场的认识。
⑵直线电流周围的磁感线分布的情况。
⑶通电螺线管周围的磁感线分布的情况。
⑷磁感线方向的确定。
??? 本章的难点：
⑴安培定则的熟练掌握，并运用定则解决一些具体问题。
⑵学生空间想象能力的提高和识图能力的提高。
二、学海导航
【思维基础】
⒈物体具有________铁钴镍的性质叫_________。
⒉能够在水平方向自由转动的磁体，自由静止时，指南的一端叫______用符号_______表示。指北的一端叫_______用符号_________表示。
⒊同名磁极相互_______，异名磁极相互__________。
⒋我们把磁体周围存的一种特殊的物质叫_______。磁体的磁感线都从磁体_______出来，回到磁体的________。
⒌通电螺线管内插入铁心时，由于铁心被______，磁场大大增强。电磁铁的磁性强弱与_______和_______无关。
⒍电磁铁的磁性有无可以由_______来控制，电磁铁的磁性强弱可以由_______来控制，电磁铁的南北极可以由_______来控制。
??? 思维基础参考答案：
⒈吸引，磁性。
⒉南极，S，北极，N。
⒊排斥，吸引。
⒋磁场，北极，南级。
⒌磁化，电流大小，线圈匝数多少。
⒍开关，滑动变阻器，电流方向。
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【学法指要】
??? 人们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的部分叫做磁极。一个磁体有两个磁极，分别叫南极（S极）和北极（N极）。
??? 磁极间的相互作用是同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。要知道，使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫做磁化。能被磁化的有软磁性或硬磁性的磁性材料。
??? 磁场的周围存在着磁场，磁场的基础性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁场是有方向的。磁场中某一点的小磁针静止时北极的指向，规定为这一点的磁场方向。
??? 在磁场中画出一些有方向的曲线，在曲线上任何一点的切线方向，都跟放在这一点的小磁针北极指向一致，这样的曲线叫磁感线。磁体周围的磁感线，都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极。
??? 在磁场中某点，北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致，南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。
??? 地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，在地球周围的空间里存在着磁场，叫做地磁场。
??? 例题1：磁体都具有______?和_______的性质。在磁体上磁性最强的部分叫做______。
??? 分析：磁体除了具有能吸引铁、钴、镍等物质的磁性，还具有指南北的性质。
??? 答：此题应填磁性、指南北、磁极。
??? 例题2：如果把条形磁铁吊起来，使它能在水平面内自由转动，静止时总是一个磁极指南，指南的磁极叫_______，用________表示；另一个磁极叫________指北，指北的磁极叫________，用_________表示。
??? 分析：这种情况下，指南的磁极叫南极（S），指北的叫北极（N）。
??? 答：此题应填南极、S、北极、N。
??? 例题3：如图11-1所示，一条形磁体吸引一枚铁钉，判断铁钉磁化后的磁极。下列几种说法中正确的是：
??? (A)上端是N极?????????????? (B)上端是S极
??? (C)下端是南极??????????????? (D)下端是北极
??? 分析：铁钉是磁性材料靠近条形磁铁的北极（N），被磁化成小磁体。由于磁极间的相互作用，铁钉被吸引。被条形磁铁N极所吸引的一端应是铁钉的南极（S），另一端是北极（N）。
??? 答：此题应选(B)、(C)。
??? 例题4：一根已被磁化的缝衣针，用细线吊在高处，当用条形磁铁的N级靠近某针尖时，可以看到它们互相推斥，如图11-2所示，由此可知：
??? (A)针尖是N极
??? (B)针尖是S极
??? (C)针头是N极
??? (D)针不一定保持磁性
??? 分析：根据同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引的规律判断，可知针尖是N极，针头是S极。并且此针一定保持着磁性，否则它将在条形磁铁的N极靠近其针尖时，互相吸引。
??? 答：此题应选(A)。
例题5：图11-3的两个图中，分别表示了两个磁极的磁场中磁针静止后的位置，试画出这两个磁场的磁感线，并判断磁极的名称。
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??? 分析：在磁场中所画的磁感线是一些有方向的曲线，即任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针的北极所指的方向一致。因此，图(a)中左面和右面的两个磁极都是N极；而图(b)中，左面是S极，右面是N极，如图11-4所示。
??? 答：此题答案如图11-4所示。
??? 例题6：地磁场的北极在地理的_______极附近，地磁的南极在地理的_____极附近。
??? 分析：地球是一个大磁体地磁北极在地理南极附近。
??? 答：此题在填南、北。
??? 奥斯特实验表明电流周围存在着磁场。从这个实验观察到的现象叫做电流的磁效应。
??? 通电螺线管的磁感线跟条形磁铁的磁感线相似，它两端的磁极性质跟电流方向有关，可以用安培定则来判定。
??? 安培定则：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
例题7：在图11-5中，标出通电螺管中电流方向。
??? 分析：依据安培定则判定，电流方向如图11-6所示。
??? 答：此题答案如图11-6所示。
??? 例题8：在图11-7中，根据通电螺线管导线上电流的方向，通电螺线管的左端是______，右端是________极。
??? 分析：依据安培定则判定，通电螺线管的左端是S极，右端是N极。
答：此题应填南极（S），北极（N）。
??? 例题9：图11-8所示，通电螺线管两端磁极性质已标明在图上，试画出螺线管的绕线，并标出电源的正、负极。
??? 分析：依据安培定则是判定出通电螺线管上导线的绕法及电流方向，然后再确定出电源的正、负极。
??? 答：此题的答案如图11-9所示。
??? 内部带铁心的螺线管，叫做电磁铁。电磁铁是利用通电螺线管内插入铁棒，它的磁场大大增强这一特性制的。
??? 电磁铁的磁性强弱跟通入的电流大小有关；和螺线管匝数多少有关；还需要有无铁芯有关。它的特点是：电磁铁磁性的有无可以控制，它的磁性强弱可以控制，它的南北极也可以由变换电流方向来控制。
??? 电磁继电器的结构和工作电路如力11-10，工作原理：电磁铁通电时，把衔铁吸下来，使动触点与静触点接触，工作电路闭合。电磁铁弹簧把衔铁接起来，切断工器就是利用电磁铁控制工作。
??? 利用电磁继电器可以用低电压、弱电流控制高电压、强电流的工作电路。利用电磁继电器还可以实现远距离操纵和自动控制。
??? 例题10：通电螺线管磁性强弱决定于：
??? (A)螺线管导线中电流的强弱
??? (B)螺线管导线匝数的多少
??? (C)螺线管导线的电阻大小
??? (D)螺线管内是否有铁芯
??? 分析：通电螺线管磁性了强弱与螺管导线电阻无关。
??? 答：此题应选(A)、(B)、(D)。
??? 例题11：如图11-11所示，是用电磁继电器控制电路。当开关S闭合后：
(A)甲灯亮????????? (B)乙灯亮?????????? (C)两灯都亮?????? (D)两灯都不亮
??? 分析：开关S闭合后电磁铁有了磁性就把衔铁吸引下来，结果是甲灯不亮，乙灯亮了。
??? 答：此题应选(B)。
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【思维体操】
??? 请做下面的例题。
??? 例题，如图10-12所示，当电磁铁的线圈内有电流通过时，小磁针静止在图示的位置。k1、k2是单刀双掷开关。
则：⑴若k1接E，k2接H小磁针a端应是_______极；
?? ?⑵若k1接G，k2接F小磁针a端应是_______极；
??? ⑶若要减弱电磁铁的磁性，图中滑动变阻器的滑片P应向______滑动；
??? ⑷若要使电磁铁失去磁性，定使k1和k2同时________。
??? 分析：这是一道一题多变的综合性题目。在⑴问的情况下，小磁针a端是N极；在⑵问的情况下，a端是S极；在⑶问情况下，滑片P应向右方滑动以增大电阻值；在⑷问情况下，应使开关k1、k2同时断开。
??? 答：此题应填⑴N，⑵S，⑶右，⑷断开。
三、智能显示
【心中有数】
??? 本章的内容有磁现象、电流的磁场、电磁铁及应用。电流的磁场是本章知识的重点。在历年的中考试题中主要是考通电螺线管的磁场。
??? 例题1：电磁铁在铁芯、匝数一定时，要改变磁性的强弱，还可以改变通过线圈中______的大小。
??? 答：此题应填电流。
例题2：在图11-12中根据通电螺线管的N、S极，用箭头在导线上标出电流方向。
??? 答：通电螺线管的电流方向，如图11-13所示。
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【智能显示】
??? 填空题
⒈磁极间相互作用的规律是：同名磁极______，异名磁极_______。
⒉在磁体周围的空间里存在______。磁场的基本性质，就是对放在其中的磁体会产生_______的作用。磁体周围的磁感线都是从磁体_______极出来回到磁体的_______极。
⒊在磁场中某一点的磁场方向就是放在该点小磁针静止时，磁针______极所指的方向。
⒋地磁场的北极在地理_______极附近，地磁场的南极在地理_______极附近。
⒌奥斯特的实验表明：通电导体的周围和磁铁的周围一样，存在着______。
??? 选择题
⒈将小钢条的一端A靠近磁针N极时，互相吸引，将小钢条的另一端B靠近磁针N极时，也互相吸引。下面哪种说法是正确的？
? (A)小钢条具有磁性，A端是北极。
? (B)小钢条具有磁性，A端是南极。
? (C)小钢条具有磁性，B端是北极。
? (D)小钢条是没有磁性的。
⒉如图11-14在靠近通电螺线管处有一软铁球被磁化，则软铁球的北极在：
? (A)上端????????? (B)下端?????????????? (C)右端?????????????? (D)左端
⒊在图11-15中，小静止针静止时，其N极指向一通电的螺线管，则螺线管导线中的电流是：
? (A)由a端流入，b端流出。
? (B)由b端流入，a端流出。
? (C)由a、b两端哪端流进去都可以
? (D)无法判断
⒋图11-16中，在条形磁铁周围放置有甲、乙、丙三个小磁针，小磁针N极指向正确的是：
? (A)甲、乙对，丙错
? (B)乙、丙对，甲错
? (C)甲、丙对，乙错
? (D)甲、乙、丙都对
⒌磁铁对下面几种物质不能吸引的是：
? (A)铜粉???????????????? (B)钴粉?????????????? (C)铁粉?????????????? (D)镍粉
??? 智能显示参考答案
??? 填空题
⒈排斥，吸引。
⒉磁场，磁力，北，南。
⒊北。
⒋南，北。
⒌磁场。
??? 选择题
??? ⒈(D)⒉(B)⒊(A)⒋(A)⒌(A)
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【创新园地】
??? 例题：能够自由转动的两个小磁针a、b放在直导线CD附近，并与导线平行，当电流的方向从C流向D时，两个小磁针a、b的转动方向正确的是：（见图11-17）
??? (A)a磁针顺时针转动，b磁针逆时针转动
??? (B)两磁针的N极都转向读者
??? (C)a磁针的N极、b磁针的S极转向读者
??? (D)a磁针的S极、b磁针的N极转向读者
??? 又问：若改变导线中电流方向，使之由D流向C，这时两个小磁针a、b的移动方向，在上面四个选项中正确的说法又是哪个？
??? 此题是一题多变，用这种改变题目的方法可使许多传统的题目具有培养发散思维能力的功能。
??? 创新园地参考答案
??? 例题(C)，又问(D)。
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第一节 电磁技术的发展目标导航预习导引目标导航预习导引二三一一、古代对电磁的认识
1.公元前585年,古希腊的哲学家泰勒斯(Tales,公元前624—公元前547)就记载了用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体的现象.
2.我国早在殷商时代的甲骨文中就有“雷”字;西周时代的青铜器上发现刻有“电”字,西汉末年就有经过摩擦的玳瑁能吸引轻小物体的记载;东汉王充已把琥珀被摩擦后吸引轻小物体,与磁石吸引轻小物体的现象同时提出.
3.我国古代的四大发明之一指南针,可以说是电磁领域的第一个重大发现,极大地推动了人类航海事业的发展,促进了世界的文化交流.目标导航二三一预习导引二、近代电磁技术与第二次工业革命
1.1800年,意大利科学家伏打发明了电池,使人们第一次获得了稳定持续的电流,为电现象的研究打下了基础,并直接推动了电解、电镀等电化学工业的发展.
2.1827年,美国科学家亨利发明了实用的电磁铁,为人们研究磁现象开辟了新的途径.
3.1866年,德国科学家西门子发明了自激式直流发电机,为电能的大规模利用开辟了新的途径.
4.19世纪80年代发明了三相交流发电机,此后,交变电流得到了快速发展,以电动机的利用为主要标志的第二次工业革命极大地推动了社会发展,使人类真正进入了文明社会.目标导航三二一预习导引三、现代电磁技术的发展
1.19世纪末发明的有线电报和电话开始改变人们的信息交流方式,麦克斯韦的电磁场理论预言了电磁波的存在;20多年后,赫兹用实验证实了电磁波的存在;随后马可尼发明了无线电通信;20世纪早期出现了广播和电视,彻底改变了人们传递信息的方式.
2.20世纪中期发明的电脑和20世纪末期出现的互联网技术,正以人们无法预料的速度改变着人们的生活方式,这是电磁技术对人类的又一重大贡献.知识精要迁移应用典题例解1.1800年,意大利科学家伏打发明了电池,使人们第一次获得了稳定持续的电流,为电现象的研究打下了基础,并直接推动了电解、电镀等电化学工业的发展.
2.1827年,美国科学家亨利发明了实用的电磁铁,为人们研究磁现象开辟了新的途径.
3.1866年,德国科学家西门子发明了直流发电机,为电能的大规模利用开辟了新的途径.
4.19世纪80年代发明了三相交流发电机,此后,交变电流得到了快速发展.以交变电流的广泛利用为主要标志的第二次工业革命极大地推动了社会发展,使人类真正进入了文明社会.知识精要迁移应用典题例解【例题】 近代电磁技术是在什么理论基础上发展起来的?简答:奥斯特经过多年的研究于1820年发现了电流的磁效应;法拉第坚信:电能生磁,磁一定能生电.他又经过11年的研究,终于发现了电磁感应定律.在此理论的基础上电磁技术才引发了第二次工业革命.知识精要迁移应用典题例解知识精要迁移应用典题例解1.发现电流周围有磁场的科学家是( )
A.安培 B.牛顿
C.法拉第 D.奥斯特答案:D知识精要迁移应用典题例解2.发现电磁感应现象的科学家是( )
A.安培 B.法拉第
C.科拉顿 D.牛顿答案:B案例探究思悟升华下列关于信息的传递的说法中,正确的是( )
A.声、光和电磁波中,只有电磁波能够传递信息
B.固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的
C.收音机的天线和手机的天线一样,既可以接收电磁波传来的信息,又可以同时发射电磁波
D.微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息案例探究思悟升华解析:声、光和电磁波都能够传递信息,A错;固定电话是利用导线中的电流传递信息的,移动电话、广播和电视是利用电磁波传递信息的,B错;收音机中的天线,只能接收电磁波传来的信息,不能发射电磁波,C错;微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息,D正确.答案:D案例探究思悟升华信息交流是社会生活的基本需求.在古代,人们主要是利用光、声音的传播,以及邮差、信鸽等将信息传送出去.
19世纪初人们开始研究如何利用电信号传送信息,1844年电报的发明揭开了电通信的序幕,电磁波的应用又使无线电通信变成现实;20世纪50年代中期人类成功发射了第一颗人造卫星,人类通信进入了太空时代;20世纪70年代又研制出信号损耗很低的光纤,加速了人类社会的信息化;20世纪末期出现的互联网技术,通过光纤或微波将相距遥远的电脑连接起来,电脑间可通过互联网传递信息.互联网是电磁技术对人类的又一重大贡献.
今天,建立在电磁技术基础上的电力工业、信息产业、电子电器制造业等早已成为国民经济的支柱产业,可以说,没有电磁技术就没有现代化.
