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第二十章 电与磁
第1节 磁现象 磁场
你知道这是做什么用的吗？
司南之杓,投之于地,其柢指南。
通过做实验解决下面的问题:
1.磁体能够吸引桌上的哪些东西?
2.磁体上的磁性强弱处处一样吗?
3.“指南针”是如何得名的?
:能吸引铁、钴、镍 等物质的性质。
:具有磁性的物体。
1.磁性
2.磁体
依据形状划分：条形、针形、蹄形、圆柱形
一、磁现象
不能吸引铝、铜
依据来源划分：天然磁体
人造磁体
3. :磁体上磁性最强的部位。
磁 极
4、南极(S极)：
小磁针静止后的位置总是指向南北方向
能够自由转动的磁体静止时指南的那个磁极
能够自由转动的磁体静止时指北的那个磁极
5、北极(N极)：
如果磁体被分割成两段或几段后，每一段磁体上是否仍然有N极和S极
每一段磁体上仍然有N极和S极
6、磁极间相互作用的规律:
同名磁极相互排斥，
异名磁极相互吸引。
磁化现象:使原来没有磁性的物体在磁体或电流的作用下获得磁性的过程。
二、磁化
被磁化的物体如果是铁棒，获得的磁性会立即消失（软磁体）
被磁化的物体如果是钢棒，获得的磁性就会保持较长的时间（永磁体）
应用：磁悬浮列车
连接上海国际机场与市区的磁悬浮列车最高速度达到431千米/小时，全线长17.3千米。该列车由德国磁悬浮高速列车国际公司承建，并于2002年12月31日首次通车。
同名磁极相互排斥
减小阻力
磁现象在现代科技生产生活中的应用
计算机房的磁盘存储器
彼此不接触的两个磁体，通过什么发生作用？
桌面上放一小磁针,用条形磁体绕小磁针转一圈,你观察到了什么?产生这种现象的原因是什么?
1、磁体周围存在磁场．
2、磁体间的作用就是通过磁场产生的．
三、 磁场
3、基本性质：
对放入其中的磁体产生磁力的作用。
注意：磁场虽然看不见摸不着但是是客观存在的
4.磁场方向的规定：小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。
不同位置小磁针的北极指向一般_____(相同/不同)，说明了什么？
不同
用铁屑探究磁体周围的磁场
用铁屑探究磁体周围的磁场
从铁屑在磁场中的排列情况看出,其分布好似许多条曲线.如果按小磁针N极所指的方向,在该处标上箭头,就可以形象地描述磁场了.
物理学中把这样的曲线叫做磁感线.
5、磁感线：在磁场中画一些带箭头的曲线，
表示磁场的大小和方向。
各种磁体的磁感线
1、条形磁铁
四、常见磁体的磁感线分布
2、U形磁铁
用铁屑探究磁极周围的磁场
3、异名磁极
各种磁体的磁感线
4、同名磁极
1、磁感线只是假想的曲线，是帮助我们描述磁场而模拟出的（模型法），实际并不存在，但磁场是客观存在的。
五、磁感线的特点
某点磁感线方向
该点磁场方向
该点小磁针静止时北极指的方向
条形磁铁的磁感线
蹄形磁铁的磁感线
2、在磁体外部，磁感线分布规律
从磁体Ｎ极出发，回到S极。
在磁体内部从S极回到N极为闭合曲线
3、磁感线布满磁体周围的整个空间
在磁体内部，磁感线的方向从S极到N极。
S
N
1、画出异名磁极之间的磁感线：
课堂练习
N
2、根据磁感线，标出磁体的N、S极及小磁针的N、S极。
N
N
S
N
2、根据磁感线，标出磁体的N、S极及小磁针的N、S极。
N
N
S
小磁针N极的指向和磁感线方向相同
3、根据小磁针的N、S极，在图中标出磁体的极性，并画出磁体周围的磁感线的分布。
S N
在左图中请标出磁铁的磁感线方向和N,S极．
在右图中，请标出磁体和磁针的极性
动手动脑
请标明磁铁的磁感线方向和N、S极
当我还是一个四五岁的小孩时，父亲给我一个罗盘，我觉得十分好奇，这只指南针不和任何物体接触，竟能始终的指向南北。我现在还记得：当时我萌发了一个深刻而持久的印象，这事情的背后一定隐藏着某种道理。
------爱因斯坦
指南针
为什么能指方向？
北方（地理北极)地球
南方(地理南极）
六、地磁场与地磁偏角
沈括，中国宋代科学家，在其著作《梦溪笔谈》中最早提及磁偏角。 “方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。
1、定义：地球周围空间存在的磁场叫地磁场。
2、地磁北极在地理南极附近；
地磁南极在地理北极附近。
我国古代磁学成就
指南鱼
动手动脑
1、磁铁能吸引下面哪些物体?( )
A 铜片 B 铁片 C 铝片
D 钴片 E 锌片 F 镍片
2、用条形磁铁的N极去靠近某物体的A端，发现
能把A端吸引过来，则物体的A端（ ）
A一定的S极 B可能是N极
C可能是S极 D一定是N极
BDF
C
3、某物体的一端靠近静止的一根小磁针，当靠近
小磁针的N极和S极时都能吸引，则这物体的这端（ ）
A可能是无磁性的 B可能是N极
C可能是S极 D一定有磁性
4、一根条形磁铁从中间切开，得到的是（??? ）。
A.一段只有N极，另一段只有S极
B.两端都没有磁性的铁块
C.两端都有N极和S极的磁铁
D.原来的N极一端变成了S极，原来的S极一
端变成了N极
A
C
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第1节 磁现象 磁场
第二十章 电与磁
你知道吗？美丽的极光的发生与地球的磁场有密切关系。
一、磁现象
1．磁体能够吸引铁、钴、镍等物质。
各种各样的磁体
2．磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。
（每个磁体都有两个磁极）
能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。
演示1
3．磁体间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
演示2
4．一些物体在某些条件下可以获得磁性，这种现象叫做磁化。
演示3
你还知道哪些？
磁现象在生活中的应用
磁针受到了力的作用。
1．磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，称为磁场。
二、磁场
将磁针放到磁体附近，磁针指向发生偏转，说明什么？
力是物体对物体的作用，磁体和磁针没有接触，怎么会有力的作用呢？
思考
将几个小磁针放在条形磁体周围的不同地方。
（1）磁针所指的方向相同吗？
（2）小磁针所受磁力的方向相同吗？
（3）这样的现象反映了磁场有什么性质？
2．物理学中把磁场对小磁针作用力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向。
实验1
在磁体周围放很多小磁针。
如果我们想知道磁体周围整个磁场的分布，要怎样做？
在磁体上面放一块有机玻璃，玻璃上均匀地撒一些铁屑，轻敲玻璃，观察。
实验2
磁化后的铁屑就像一个个小磁针，在磁场的作用下，形象地显示出磁场的分布。
3．我们把小磁针在磁场中排列情况，用一根带箭头的曲线画出来，形象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线。
①磁感线上任意一点的方向，与该点的磁场方向相同。
②磁感线是描述磁场的方法，并不存在。
③磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。
磁针受力转动是磁场作用的结果，那么指南针在世界各地都能够指南北又是谁的磁场在施加作用呢？
1．地球周围存在的磁场叫做地磁场。
2．研究表明地磁场的形状与条形
磁体的磁场很相似。
三、地磁场
思考
地磁N极在地理的南极附近；
地磁S极在地理的北极附近。
地理两极与地磁两极相反，且并不完全重合。
3．地磁场特点
这一现象最早由我国宋代学者沈括记述。
沈括的这一发现比西方早了四百多年。
1．标出磁极的名称和A、B两点的磁场方向。
N
S
N
N
2．关于磁感线的说法正确的是 (?? )???
A．磁感线是由小铁屑形成的???
B．磁场中有许多曲线，这些曲线叫磁感线???
C．小磁针在磁感线上才受力，在两条磁感线之间不受力??
D．磁感线是人们为了形象地描述磁场的分布而假想出来的，实际并不存在
D
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第2节 电生磁
1、磁体周围存在的一种物质叫什么？
磁场
2、将一枚小磁针放入磁场中，小磁针
将会怎样转动？为什么？
磁体通过磁场给小磁针一个磁力的作用
知识回顾
将一小磁针放在直导线下面，当导线中“没有”和“有”电流时，观察小磁针的情况。若改变电流方向，小磁针又怎样变化。这一现象说明了什么？
奥斯特实验
通电时小磁针 发生偏转(填会或不会)；
断电时小磁针转回到指南北的方向；
说明： ．
通电电流方向相反，小磁针偏转方向 ．
说明： 。
通电导线周围存在磁场
也相反
磁场方向与电流方向有关．
会
一、电流的磁效应
1、实验名称：
奥斯特实验
2、通电导线周围存在 .
磁场
3、电流的磁效应：
通电导线周围存在与 有关的磁场的现象
电流方向
既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？
磁性太弱——磁场太弱。
怎样才能使电流的磁场变强呢？
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。
二、通电螺线管的磁场
1、通电螺线管周围存在着磁场；
2、通电螺线管的磁场分布与条形磁体
的磁场相似；
3、通电螺线管的极性取决于电流方向
S
N
改变电流的方向
思考：通电螺线管的极性与电流方向之间有什么关系？
N
S
N
S
―
+
―
+
探究.通电螺线管的极性与电流的方向有什么关系
仔细观察螺线管的结构，弄清导线中电流的方向，并分别标出甲螺线管和乙螺线管的N极和S极。
用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,那么大拇指所指的那端就是螺线管的北极(N)极—安培定则
4、安培定则
1.奥斯特的实验表明：__________________________________
通电导体周围存在着磁场,磁场的方向与电流的方向有关。
条形磁铁
磁场
电流方向
右手螺旋定则
4.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。
1.在下图中标出通电螺线管的N极和S极。
N
N
N
S
N
S
S
S
S
正
负
S
N
相斥
C
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第2节 电生磁
第二十章 电与磁
（1）磁针会转动吗？
如右图所示，将一枚磁针放置在直导线下，使导线和电池触接，连通电路，观察小磁针的变化。
磁针发生转动。
这个磁场与地磁场方向不同，所以磁针转动。
（2）磁针转动说明了什么？
演示1
通电后磁针转动，说明电流周围有磁场。
磁针转动方向相反。
（2）说明什么？
（1）磁针会转动吗？
改变电流的方向，观察磁针的变化。
演示2
电流的磁场方向跟电流方向有关。
1．电流的周围存在磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。
2．通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。
一、电流的磁效应
奥斯特的故事
奥斯特是丹麦物理学家，他从小聪明好学，1794年以优异的成绩考入哥本哈根大学学习，后来成为这所大学的物理教授。
他相信各种自然现象间存在联系。经过长时间用实验寻找，在多次失败后，1820年，奥斯特在课堂上做实验时发现了电和磁之间的联系。
1．将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场产生叠加，磁场增强。
二、通电螺线管的磁场
探究通电螺线管外部的磁场分布
演示：在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察指针指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。
实 验
改变电流方向，两侧小磁针的指向反转。
实验：把小磁针放到螺线管周围不同位置，在图上记录磁针N极的方向。
结合以上两个实验，对比右图可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。
实验：通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系。
使用图中实验装置，组成实验电路。
仔细观察螺线管的绕线方法，并画出示意图，并判断螺线管中电流方向，标示在示意图上。
预想可能的不同种情况，小组间交流。
通过实验，判断螺线管的N、S极，并标在图中。
2．实验结论：
通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。
通电螺线管两端的极性与其中的电流方向有关。
你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流方向的关系表述出来吗？
猴子用右手把一个大螺线管夹在腋下，说：如果电流沿着我右臂所指的方向流动，N 极就在我的前方。
蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行，说：N 极就在我的左边。
用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。
三、安培定则
1．判断下面螺线管中的N极和S极：
2．判断螺线管中的电流方向：
N
S
S
N
N
S
3．根据小磁针静止时指针的指向，判断出电源的正负极。
N
S
+
—
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第3节 电磁铁 电磁继电器
第二十章 电与磁
永磁体
电磁铁
1．插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
2．有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。
一、电磁铁
电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和形状有关。
应用电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。
二、电磁铁的磁性
问题
猜想
判断磁性强弱方法：
根据吸引铁钉、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。
对于外形相同的螺线管，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有什么样的关系？
（1）改变电路中的电流大小；
（2）改换不同匝数的螺线管。
设计实验
演示1
结论：
匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。
现象：
现象：
演示2
结论：
电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强。
三、电磁铁的应用
磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。是一种靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用悬浮和高速运动的，由于磁力使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500 km以上。
2003年，上海浦东机场到市区的磁悬浮铁路成为我国第一条正式投入运营的磁悬浮铁路。
在生活中，我们经常看到一些大型机器在工作（如大型吊车），而它们的电流可达几十安、上百安，直接控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？
四、电磁继电器
1．电磁继电器
电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
2．电磁继电器的构造
3．电磁继电器的工作原理
1．图中是一种水位自动报警器原理图。试说明它的工作原理。
2．图中是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。说明它的工作原理。
3．图中是直流电铃的原理图。B是衔铁，A是弹性片。试说明它的工作原理。
(共17张PPT)
第4节 电动机
第二十章 电与磁
电动机通电后为什么能够转动呢？
通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
磁体周围存在什么？
通电直导体周围存在什么？
磁场
磁场
磁体间通过磁场相互作用
① 闭合开关，观察铝制直导体运动。
② 改变电流方向或改变磁场方向。
一、磁场对通电导线的作用
演示实验
磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体运动方向也发生了改变。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
实验现象
一、磁场对通电导线的作用
1．通电导线在磁场中要受到力的作用。
2．通电直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。那么线圈可以持续地转动吗？
一、磁场对通电导线的作用
问 题
通电线圈可以在磁场里转动过一定角度，但不能持续转动。
为什么线圈不能持续转动呢?
演示实验
通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。
通电线圈最后静止在平衡位置。
如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈不就可以持续转下去了吗？
学做小小电动机。
1．电动机由两部分组成：
能够转动的线圈，也叫转子。
固定不动的磁体，也叫定子。
如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？
二、电动机的基本构造
想一想
2．换向器
通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。
两个
铜半环
电刷
换向器
3．电动机的工作原理
4．实际电动机
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第5节 磁生电
第二十章 电与磁
奥斯特发现电流的磁效应后，许多科学家都在思索：既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？
英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。
根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
法拉第（Michael Faraday，
1791—1867），英国物理学家、化学家。
在1821—1831年间，法拉第进行了多次实验，发现了电磁感应现象。
法拉第
发电机是如何发电的呢？
探究什么情况下磁可以生电
磁场
检测是否有电流
闭合电路
组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？
有可能是电流太小或方法不对。
检流计
增强磁场
线圈
如果是因为电路中产生的电流太小，你有什么办法改进实验？
通过实验发现：当导线在磁场中运动时，电路中会产生电流。
水平向左
向右摆动
向左摆动
摆动
摆动
基本不动
水平向右
斜向上运动
斜向下运动
上下运动
是不是导体在磁场中做什么样的运动都可以产生电流呢？
导线运动情况 电流表指针摆动情况
把磁感线想象成一根根线，导线想象成一把刀。
1．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，这是一种电磁感应现象。
2．电路中产生的电流叫做感应电流。
一、电磁感应现象
3．电磁感应现象的应用
变压器
不用电手电筒
（1）观察手摇发电机的构造；
（2）观察发电机对小灯泡亮度的影响。
1．发电机发出的电流的大小和方向是变化的。
二、发电机
小灯泡发光说明电路中有了电流。线圈转得越快，小灯泡越亮，说明感应电流越大。
（3）检验手摇发电机电流方向的变化。
二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。
2．交变电流
交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流。
在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。
我国电网以交流供电，频率50赫兹。
（1）发电机的构造
发电机由转子和定子两部分组成。
大型发电机一般采用磁极旋转的方式来发电。
大型发电机安装转子
3．发电机工作原理
（2）工作原理
当线圈在前半周转动时，电流表指针偏转，表明电路中产生了电流；当线圈在后半周转动时，切割磁感线方向相反，电流表指针偏转方向相反。
铜环
电刷
（3）发电机发电的过程是其他形式能转化为电能的过程。
1．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流， 这是一种电磁感应现象。
2．发电机利用了电磁感应原理发电，将其他形式能转化为电能。
