学科教师辅导讲义
学员编号：
年
级：初二
课时数:3
学员姓名：
辅导科目：科学
学科教师：
课
题
第2－3节
电生磁；电磁铁的应用
重难点
重点：认识通电螺线管磁场的特征，会用右手螺旋定则判断磁场方向和电流方向。理解电磁继电器的结构和工作原理。
难点：能设计实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素，并从实验结果定性得出影响电磁铁磁性强弱的因素及其相互关系
教学内容
【知识梳理】
【知识点1】电生磁：
（一）直线电流的磁场
【实验】奥斯特实验
1.
在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，当直导线上通过电流时，你观察到什么现象？
——小磁针发生了偏转。
思考：①小磁针为什么发生偏转？
——小磁针受到了力的作用。
②实验中没有其他的物体与之直接接触，那么是什么东西能使小磁针受到力的作用呢？
——显然是磁场。是通电导线周围存在的磁场。
结论：通电导线的周围存在磁场。
改变电流的方向，观察小磁针的偏转方向有什么变化？
——小磁针的偏转方向发生改变，指向与原先相反。
说明：通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关。
【老师引导】既然通电的直导线周围存在磁场，我们肯定会对磁场的分布（模样）感兴趣吧？那么怎样才能观察到磁场的分布呢？
——用铁屑来显示磁场的分布。
2.
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。
现象：铁屑的分布呈同心圆状，且越靠近直导线铁屑越多，即磁感线越密集说明磁场越强。
【小结】直线电流的磁场分布特点：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以导线上各点为圆心的同心圆，距离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。
（二）通电螺线管的电流
【实验一】
1.
如果把直导线按一定的方向绕成螺线管后再通电，观察其能否吸引大头针。
——现象：能吸引大头针。
结论：通电螺线管周围也存在磁场。
2.
在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，再观察其吸引大头针的现象。
——现象：吸引的大头针更多。
结论：插入铁芯后磁性增强。
原因：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。
【实验二】
1.
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。
——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。
2.
改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极有无变化。
——改变电流的方向，螺线管的磁极发生了变化。
3.
通电螺线管的磁场特点：与条形磁体的磁场相似，如下图所示：
（三）右手螺旋定则：
通电螺线管的磁极方向与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫安培定则）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。
判断直线电流周围磁场的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。
【典型例题】
例1.
如图所示，通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是
（
）
解析：本题关键在于能通过电流方向判断通电螺线管的磁场极性，然后根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理进行判断。通过这个方法可以得出：选项A中的螺线管左端为N极，所以与条形磁铁相互排斥；选项B中的螺线管左端为N极，所以与条形磁铁相互吸引；同理可以判断选项C和D中也是相互排斥，所以答案选择B。
答案：B
例2.
闭合开关后，甲、乙两小磁针静止在如图所示位置，它们的南极分别是（
）
A.
a端和c端
B.
b端和d端
C.
a端和d端
D.
b端和c端
解析：本题同样是考查同学们对右手螺旋定则的运用，从电流方向可以判断通电螺线管的左端为S极，右端为N极，再根据磁体间的相互作用规律，可知甲、乙两小磁针的南极为b端和c端。所以答案选择D。
答案：D
例3.
通电线圈在磁场中转过一个角度，最后停在某个位置，这个位置是（
）
A.
不受磁场力作用的位置
B.
处在受平衡力的位置
C.
电路中无电流的位置
D.
线圈所在平面与磁感线平行的位置
解析：本题重在考查同学们对磁体间的相互作用和二力平衡知识的理解。因为通电线圈在磁场中一定受到磁场力的作用，而通电线圈要能停在某个位置，说明是处于静止状态，由二力平衡知识知道，它一定处在受平衡力的位置，但可能不止有一对平衡力，有可能有多对平衡力同时作用，所以答案选择B。
答案：B
例4.
对如图所示情况，以下说法正确的是（
）
A.
当开关S闭合后螺线管下端是N极
B.
当开关S闭合时，小磁针将逆时针转动，静止后S极向上
C.
当开关S闭合时，小磁针将顺时针转动，静止后N极向上
D.
当开关S闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电磁铁磁性将减弱
解析：这道题综合考查了电磁学的知识点，当开关S闭合后，根据右手螺旋定则，可知螺线管上端是N极，螺线管下端是S极，所以选项A错误。同时根据磁体间相互作用规律，可知小磁针的S极会向螺线管上端N极靠近，并将做顺时针转动，静止后N极向上，所以选项B错误，选项C正确。当开关S闭合后滑动变阻器滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中的电流增大，电磁铁磁性将增强，所以选项D错误。
答案：C
【知识点2】电磁铁的应用：
（一）电磁铁
1.
什么是电磁铁？
——带铁芯的通电螺线管就是电磁铁。
2.
电磁铁和普通的磁铁有什么不同？
——电磁铁的磁场由电流产生，可以通过控制电流的通断来实现磁性的有无。
3.
铁芯为什么是用软铁制成，而不是用钢制成？
——因为断电后，钢芯要保持原有的磁性。
4.
为什么插入铁芯后磁性大大加强？
——铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁铁。
5.
电磁铁的应用
①电铃：
工作原理：电路闭合，电磁铁吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁没有了磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。如此不断重复，电铃便发出持续的铃声。
②电磁选矿机：磁铁矿能被吸引
③电磁起重机：吸引铁质货物和集装箱，通过电流的通断来控制吸放，通过电流的大小来调节所吸货物的质量。
④电磁继电器：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，实现远距离操作。
分析讨论：以上这个电路由哪几部分组成？每个部分各有哪些器材？
——由低压电源、电磁铁、恢复弹簧、开关组成了控制电路；由电动机、高压电源、指示灯和电磁继电器的触头组成工作电路。与此结构相类似的其他一些电路还有（如下图所示）
⑤磁悬浮列车：磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的速度可达到500km/h以上，是当今世界上最快的地面客运交通工具，具有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行时噪音小、安全舒适、不燃油、污染少等优点。并且它采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的噪声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。
（二）信息的磁记录
信息通过磁性物质的磁化来记录声信息、图像信息（如磁带、录像带、软盘、U盘等）。
（三）探究影响通电螺线管磁性强弱的因素
1.
猜想影响电磁铁磁性强弱的因素：
①电磁铁由哪些东西组成？
——通电螺线管和铁芯。
②我们已经知道铁芯能使磁性增强，那么通电螺线管本身的哪些元素可能会影响电磁铁的磁性强弱？
影响电磁铁磁性强弱的因素可能有：是否带铁芯、电流的大小、螺线管的长度、导线的粗细、线圈的匝数。
2.
基本研究方法：控制变量法
让螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，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。或者控制其他变量。
3.
实验方案设计：
应将电源、开关、滑动变阻器、电流表与电磁铁连成串联电路
用什么来判断电磁铁的磁性强弱？
——通过观察电磁铁吸引大头针的多少或电磁铁吸引铁块使弹簧秤伸长长度来判断。
将实验器材连接好，检查电路无误后进行实验：
①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，判断电磁铁磁性的有无。
②将开关合上，调节滑动变阻器，使电流增大或减小（观察电流表指针的示数），从电磁铁吸引大头针的情况对比电磁铁磁性强弱的变化。
③将开关合上，使电路中的电流不变（电流表的示数不变）改变电磁铁的接线，增加通电线圈的匝数，观察电磁铁磁性强弱的变化。
实验小结：
1.
电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。
2.
对于同一个电磁铁，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。
3.
在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强。
【典型例题】
例1.
在探究电磁铁的实验中，小明利用相同规格的大铁钉和漆包线自制了两个匝数不同的线圈，连接电路如图所示。闭合开关，调整变阻器滑片使电流保持不变，观察电磁铁吸引大头针数目的多少.
这一实验的目的是研究电磁铁的磁性与哪个因素有关（
）
A.
电磁铁的极性
B.
线圈的匝数
C.
电流的方向
D.
电流的大小
解析：本题主要考查同学们对于实验变量的分析，因为这两个线圈组成了串联电路，所以通过它们的电流相等，只有两个线圈的匝数不同，所以这一实验的目的是研究电磁铁的磁性与线圈匝数的关系，所以选择答案B。
答案：B
例2.
如图所示是一种水位自动报警器的原理图，水位到达A时该报警器自动报警.
此时（
）
A.
红灯亮
B.
绿灯亮
C.
红、绿灯同时亮
D.
红、绿灯都不亮
解析：当水位到达A时，因为不纯净的水是导体，所以就构成了一个通路，使电磁铁产生磁性，把长铁条吸下，接通下面的触点，使红灯形成通路，从而使红灯亮，绿灯灭，达到报警作用。
答案：A
例3.
影响导体电阻大小的有多种因素。如图甲所示的实验是为了探究导体电阻大小与_______________的关系。同学们查阅资料后知道某些导体的电阻还与磁场强弱有关（磁场强弱称为磁场强度，用符号B表示，其单位为特斯拉，用符号T表示），电阻随磁场的增强而增大，利用这种关系可以测量磁场的强度。如图乙所示为室温下某磁敏电阻阻值R随磁场强度变化的曲线。若实验室可提供以下器材：磁敏电阻、蹄形磁铁、电源、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表（单位为毫安）。
（1）现要测定如图丙所示蹄形磁铁两极间磁敏电阻R所在处的磁场强度，请在虚线框内画出实验电路图；
（2）某同学正确实验后，测得磁敏电阻R两端的电压与电流的数据如下：请利用表中数据计算该磁敏电阻R在此磁场中的阻值为
欧，该处磁场强度大约为
特斯拉；
实验次数123U/伏0.450.911.50I/毫安0.30.61.0
（3）若要在上述实验后继续研究磁敏电阻大小与磁场方向的关系，则只要在原实验中改变
即可。
解析：本题是一道很好的综合探究题，从甲图很容易看出是为了探究导体电阻大小与温度的关系，第（1）问的作图类似于伏安法测电阻的电路，第（2）问由第1次数据可得电阻为1500欧，由第2次数据可得电阻为1517欧，由第三次数据可得电阻为1500欧，最后求平均值为1506欧。然后对照图乙很容易查出磁场强度大约为1.0特斯拉。第（3）问要研究磁敏电阻大小与磁场方向的关系，只要改变磁场方向或电流方向即可。
答案：温度 （1）如下图所示
（2）1506欧
1.0 （3）磁场方向（或电流方向）
例4.
电磁铁通电后，吸引软铁a使弹簧伸长，如图所示，当滑动变阻器滑片P向右移动时（
）
A.
弹簧伸长增加，电流表示数变大
B.
弹簧伸长增加，电流表示数变小
C.
弹簧伸长减小，电流表示数变小
D.
弹簧伸长减小，电流表示数变大
解析：本题综合考查了电磁学的知识。当滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电路中的电流减小，电流表的示数变小，电磁铁的磁性减弱，电磁铁对软铁a的吸引力减小，则弹簧伸长减小，所以选择答案C。
答案：C
四、应考锦囊
本节课的内容在中考中出现的知识点有直线电流的磁场（奥斯特实验的现象），通电螺线管（电磁铁）的磁场，探究影响电磁铁磁性强弱的因素，电磁继电器的结构和工作原理，理解电铃、电话、磁悬浮列车的工作原理和信息的磁记录。这些知识点以“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”作为重点考查内容，常会出现较难的探究题，同时对磁悬浮列车的工作原理的考查一般会结合具体的实例来进行，只要抓住电生磁基本的知识点，理解清楚了知识的实质，相信同学们会有出色的表现。
五、本讲小结
1.
理解电流周围存在磁场，表述奥斯特实验的现象，知道直线电流磁场的特征。
2.
认识通电螺线管磁场的特征，会用右手螺旋定则判断磁场方向和电流方向。
3.
能设计实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素，并从实验结果定性得出影响电磁铁磁性强弱的因素及其相互关系。
4.
理解电磁继电器的结构和工作原理。
5.
理解电铃、电话、磁悬浮列车的工作原理和信息的磁记录。
六、超前思维
下次上课前请同学们做好以下准备：
电动机
（一）学习目标：
1.
通过实验分析，知道磁场对电流有力的作用。
2.
知道通电导线在磁场中受到力的方向与哪些因素有关。
3.
通过演示实验，知道矩形线圈在磁场中的转动情况。
4.
了解直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用。
（二）阅读内容：课本114~118页
（三）牛刀小试：
1.
通电导体在磁场中受到力的作用。
通电导体在磁场里受力的方向，跟
和
有关。如果改变其中一个量的方向，则受力方向将
；如果两个量的方向同时发生改变，则受力方向将不
。
2.
应用——直流电动机
①构造：
、
、
、电刷。
②工作原理：利用
在磁场中受力转动。
③能量转换：
转换为
能。
④平衡位置：线圈处于该位置时受
力作用。
⑤换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，通过换向器改变
方向，从而改变线圈的
方向，保证线圈持续转动。（注：直流电动机的线圈在平衡位置时没有电流，也不受力的作用。）
⑥优点：构造简单、控制方便、效率高、无污染。
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一、选择题
1.
要使下图中的电磁铁的磁性增强，可以采用（
）
A.
增加通电时间
B.
把电磁铁中的铁芯抽掉
C.
把变阻器滑片P向左移动
D.
把变阻器滑片P向右移动
2.
在如图所示的电路中，闭合开关S后，a、b、c、d四个小磁针中，N极指向上方的是（
）
A.
a和b
B.
a和c
C.
c和d
D.
b和c
3.
在描绘磁现象的各图中，哪个是错误的（
）
4.
用电磁继电器来操纵高电压、强电流的开关，其主要作用是（
）
A.
节约用电
B.
操作简单
C.
保护用电器
D.
避免危险
5.
使通电螺线管的南、北极位置互换的办法是（
）
A.
把线圈的匝数增加一倍
B.
改变电流方向
C.
把电流强度减少一半
D.
把螺线管中的铁芯抽出来
6.
电磁铁的优点是（
）
A.
它的磁性非常强
B.
它能长时间保持磁性
C.
它不需要消耗电能
D.
它的磁性有无、强弱和磁极的方向都可以改变
7.
如图所示，开关S接通后，两个通电螺线管将（
）
A.
相吸
B.
相斥
C.
先相吸、后相斥
D.
先相斥、后相吸
8.
如图所示，当开关S闭合时电磁铁和物体ab相互吸引，则正确的说法是（
）
A.
ab一定是磁铁，且a端一定是N极
B.
ab一定是磁铁，且a端一定是S极
C.
ab可能是磁铁，且a端是S极
D.
ab仅是一块铁，而不是磁铁
9.
闭合开关后，甲、乙两个小磁针静止在如图所示的位置，它们的北极分别是（
）
A.
a端和b端
B.
a端和c端
C.
b端和d端
D.
b端和c端
10.
关于电磁铁的下列说法中，正确的是（
）
A.
电磁铁是利用电流的磁场来工作的
B.
通过电磁铁的电流方向改变，其磁性强弱也随之改变
C.
电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数无关
D.
电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯无关
二、填空与探究题
1.
下图虚线框内是一个电磁继电器，请填出各部分名称①_________，②_________，③_________，④_________，当控制电路S闭合时，灯_________（填“发光”或“熄灭”）
2.
如图所示，根据小磁针静止时N极的指向，标出磁感线的方向、电磁铁磁极的极性、导线中电流的方向及电源的正负极。
3.
下图是一种火警报警器原理图。
（1）正常工作时，
灯亮，电铃
（填“响”或“不”响）；当发生火警时，
灯亮，电铃
，从而达到报警的目的。
（2）试说明这种火警报警器的工作原理。
4.
现代磁悬浮列车就是利用磁极间的相互______，将车身托起，这就大大减少了______，使列车能高速运行。
5.
有一个用电磁继电器控制航标灯的电路图，如图所示，R为光敏电阻，受光照时电阻很小；不受光照时，阻值很大。这样在太阳西落时航标灯会
；太阳东升时，航标灯会
。
6.
为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；
猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强；
猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：
用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁。下图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
根据小丽的猜想和实验，完成下列填空：
（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它 的不同。
（2）通过比较
两种情况，可以验证猜想A是正确的。
（3）通过比较
两种情况，可以验证猜想B是正确的。
（4）通过比较d中甲、乙两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充 。
7.
如图所示，铁钉下方有许多大头针，闭合开关S，会看到
，断开开关S，会看到
，这说明：电磁铁通电时
，断电时
。
8.
在“研究电磁铁”的探究实验中，给你的器材是：一个线圈匝数可以改变的电磁铁、电池组、开关、滑动变阻器、大头针、铜芯线。请完成如下实验表格。
步骤控制不变因素调节变化因素观察实验现象探究结论1同一电磁铁
电流相同通电通电有磁性断电断电无磁性2线圈匝数相同吸引大头针数增加电流越大
磁场越强吸引大头针数减少3线圈形状和电流相同匝数多吸引大头针多匝数少吸引大头针少
【试题答案】
一、选择题
1.
C
2.
D
3.
C
4.
D
5.
B
6.
D
7.
B
8.
C
9.
D
10.
A
（解析：通过电磁铁的电流方向改变会使磁场方向改变，电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈匝数和有无铁芯有关。）
二、填空与探究题
1.
①衔铁
②静触头
③电磁铁
④弹簧
发光
2.
如图所示
3.
（1）绿，不响，红，响，（2）当发生火警时，双金属片受热膨胀弯曲，接通控制电路，电磁铁因通电而有磁性，衔铁被吸引，衔铁上的触点与上触点断开，与下触点接通。这时红灯亮，电铃响。
4.
作用；
摩擦力
5.
发光；
熄灭
6.
（1）磁性强弱；（2）a、b
（3）b、c
（4）在电流相同时
7.
大头针被吸引
大头针掉下来
有磁性
无磁性
8.
步骤控制不变因素调节变化因素观察实验现象探究结论大头针被吸引大头针落下电流大电流小线圈形状和电流相同时，匝数越多磁性越强
2学科教师辅导讲义
学员编号：
年
级：初二
课时数:3
学员姓名：
辅导科目：科学
学科教师：
课
题
第2－3节
电生磁；电磁铁的应用
授课日期
教学内容
【知识梳理】
【知识点1】电生磁：
（一）直线电流的磁场
【实验】奥斯特实验
1.
在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，当直导线上通过电流时，你观察到什么现象？
——小磁针发生了偏转。
思考：①小磁针为什么发生偏转？
——小磁针受到了力的作用。
②实验中没有其他的物体与之直接接触，那么是什么东西能使小磁针受到力的作用呢？
——显然是磁场。是通电导线周围存在的磁场。
结论：通电导线的周围存在磁场。
改变电流的方向，观察小磁针的偏转方向有什么变化？
——小磁针的偏转方向发生改变，指向与原先相反。
说明：通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关。
【老师引导】既然通电的直导线周围存在磁场，我们肯定会对磁场的分布（模样）感兴趣吧？那么怎样才能观察到磁场的分布呢？
——用铁屑来显示磁场的分布。
2.
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。
现象：铁屑的分布呈同心圆状，且越靠近直导线铁屑越多，即磁感线越密集说明磁场越强。
【小结】直线电流的磁场分布特点：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以导线上各点为圆心的同心圆，距离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。
（二）通电螺线管的电流
【实验一】
1.
如果把直导线按一定的方向绕成螺线管后再通电，观察其能否吸引大头针。
——现象：能吸引大头针。
结论：通电螺线管周围也存在磁场。
2.
在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，再观察其吸引大头针的现象。
——现象：吸引的大头针更多。
结论：插入铁芯后磁性增强。
原因：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。
【实验二】
1.
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。
——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。
2.
改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极有无变化。
——改变电流的方向，螺线管的磁极发生了变化。
3.
通电螺线管的磁场特点：与条形磁体的磁场相似，如下图所示：
（三）右手螺旋定则：
通电螺线管的磁极方向与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫安培定则）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。
判断直线电流周围磁场的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。
【典型例题】
例1.
如图所示，通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是
（
）
解析：本题关键在于能通过电流方向判断通电螺线管的磁场极性，然后根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理进行判断。通过这个方法可以得出：选项A中的螺线管左端为N极，所以与条形磁铁相互排斥；选项B中的螺线管左端为N极，所以与条形磁铁相互吸引；同理可以判断选项C和D中也是相互排斥，所以答案选择B。
例2.
闭合开关后，甲、乙两小磁针静止在如图所示位置，它们的南极分别是（
）
A.
a端和c端
B.
b端和d端
C.
a端和d端
D.
b端和c端
解析：本题同样是考查同学们对右手螺旋定则的运用，从电流方向可以判断通电螺线管的左端为S极，右端为N极，再根据磁体间的相互作用规律，可知甲、乙两小磁针的南极为b端和c端。所以答案选择D。
例3.
通电线圈在磁场中转过一个角度，最后停在某个位置，这个位置是（
）
A.
不受磁场力作用的位置
B.
处在受平衡力的位置
C.
电路中无电流的位置
D.
线圈所在平面与磁感线平行的位置
解析：本题重在考查同学们对磁体间的相互作用和二力平衡知识的理解。因为通电线圈在磁场中一定受到磁场力的作用，而通电线圈要能停在某个位置，说明是处于静止状态，由二力平衡知识知道，它一定处在受平衡力的位置，但可能不止有一对平衡力，有可能有多对平衡力同时作用，所以答案选择B。
例4.
对如图所示情况，以下说法正确的是（
）
A.
当开关S闭合后螺线管下端是N极
B.
当开关S闭合时，小磁针将逆时针转动，静止后S极向上
C.
当开关S闭合时，小磁针将顺时针转动，静止后N极向上
D.
当开关S闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电磁铁磁性将减弱
解析：这道题综合考查了电磁学的知识点，当开关S闭合后，根据右手螺旋定则，可知螺线管上端是N极，螺线管下端是S极，所以选项A错误。同时根据磁体间相互作用规律，可知小磁针的S极会向螺线管上端N极靠近，并将做顺时针转动，静止后N极向上，所以选项B错误，选项C正确。当开关S闭合后滑动变阻器滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中的电流增大，电磁铁磁性将增强，所以选项D错误。
【知识点2】电磁铁的应用：
（一）电磁铁
1.
什么是电磁铁？
——带铁芯的通电螺线管就是电磁铁。
2.
电磁铁和普通的磁铁有什么不同？
——电磁铁的磁场由电流产生，可以通过控制电流的通断来实现磁性的有无。
3.
铁芯为什么是用软铁制成，而不是用钢制成？
——因为断电后，钢芯要保持原有的磁性。
4.
为什么插入铁芯后磁性大大加强？
——铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁铁。
5.
电磁铁的应用
①电铃：
工作原理：电路闭合，电磁铁吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁没有了磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。如此不断重复，电铃便发出持续的铃声。
②电磁选矿机：磁铁矿能被吸引
③电磁起重机：吸引铁质货物和集装箱，通过电流的通断来控制吸放，通过电流的大小来调节所吸货物的质量。
④电磁继电器：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，实现远距离操作。
分析讨论：以上这个电路由哪几部分组成？每个部分各有哪些器材？
——由低压电源、电磁铁、恢复弹簧、开关组成了控制电路；由电动机、高压电源、指示灯和电磁继电器的触头组成工作电路。与此结构相类似的其他一些电路还有（如下图所示）
⑤磁悬浮列车：磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的速度可达到500km/h以上，是当今世界上最快的地面客运交通工具，具有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行时噪音小、安全舒适、不燃油、污染少等优点。并且它采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的噪声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。
（二）信息的磁记录
信息通过磁性物质的磁化来记录声信息、图像信息（如磁带、录像带、软盘、U盘等）。
（三）探究影响通电螺线管磁性强弱的因素
1.
猜想影响电磁铁磁性强弱的因素：
①电磁铁由哪些东西组成？
——通电螺线管和铁芯。
②我们已经知道铁芯能使磁性增强，那么通电螺线管本身的哪些元素可能会影响电磁铁的磁性强弱？
影响电磁铁磁性强弱的因素可能有：是否带铁芯、电流的大小、螺线管的长度、导线的粗细、线圈的匝数。
2.
基本研究方法：控制变量法
让螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，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。或者控制其他变量。
3.
实验方案设计：
应将电源、开关、滑动变阻器、电流表与电磁铁连成串联电路
用什么来判断电磁铁的磁性强弱？
——通过观察电磁铁吸引大头针的多少或电磁铁吸引铁块使弹簧秤伸长长度来判断。
将实验器材连接好，检查电路无误后进行实验：
①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，判断电磁铁磁性的有无。
②将开关合上，调节滑动变阻器，使电流增大或减小（观察电流表指针的示数），从电磁铁吸引大头针的情况对比电磁铁磁性强弱的变化。
③将开关合上，使电路中的电流不变（电流表的示数不变）改变电磁铁的接线，增加通电线圈的匝数，观察电磁铁磁性强弱的变化。
实验小结：
1.
电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。
2.
对于同一个电磁铁，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。
3.
在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强。
【典型例题】
例1.
在探究电磁铁的实验中，小明利用相同规格的大铁钉和漆包线自制了两个匝数不同的线圈，连接电路如图所示。闭合开关，调整变阻器滑片使电流保持不变，观察电磁铁吸引大头针数目的多少.
这一实验的目的是研究电磁铁的磁性与哪个因素有关（
）
A.
电磁铁的极性
B.
线圈的匝数
C.
电流的方向
D.
电流的大小
解析：本题主要考查同学们对于实验变量的分析，因为这两个线圈组成了串联电路，所以通过它们的电流相等，只有两个线圈的匝数不同，所以这一实验的目的是研究电磁铁的磁性与线圈匝数的关系，所以选择答案B。
例2.
如图所示是一种水位自动报警器的原理图，水位到达A时该报警器自动报警.
此时（
）
A.
红灯亮
B.
绿灯亮
C.
红、绿灯同时亮
D.
红、绿灯都不亮
解析：当水位到达A时，因为不纯净的水是导体，所以就构成了一个通路，使电磁铁产生磁性，把长铁条吸下，接通下面的触点，使红灯形成通路，从而使红灯亮，绿灯灭，达到报警作用。
例3.
影响导体电阻大小的有多种因素。如图甲所示的实验是为了探究导体电阻大小与_______________的关系。同学们查阅资料后知道某些导体的电阻还与磁场强弱有关（磁场强弱称为磁场强度，用符号B表示，其单位为特斯拉，用符号T表示），电阻随磁场的增强而增大，利用这种关系可以测量磁场的强度。如图乙所示为室温下某磁敏电阻阻值R随磁场强度变化的曲线。若实验室可提供以下器材：磁敏电阻、蹄形磁铁、电源、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表（单位为毫安）。
（1）现要测定如图丙所示蹄形磁铁两极间磁敏电阻R所在处的磁场强度，请在虚线框内画出实验电路图；
（2）某同学正确实验后，测得磁敏电阻R两端的电压与电流的数据如下：请利用表中数据计算该磁敏电阻R在此磁场中的阻值为
欧，该处磁场强度大约为
特斯拉；
实验次数123U/伏0.450.911.50I/毫安0.30.61.0
（3）若要在上述实验后继续研究磁敏电阻大小与磁场方向的关系，则只要在原实验中改变
即可。
解析：本题是一道很好的综合探究题，从甲图很容易看出是为了探究导体电阻大小与温度的关系，第（1）问的作图类似于伏安法测电阻的电路，第（2）问由第1次数据可得电阻为1500欧，由第2次数据可得电阻为1517欧，由第三次数据可得电阻为1500欧，最后求平均值为1506欧。然后对照图乙很容易查出磁场强度大约为1.0特斯拉。第（3）问要研究磁敏电阻大小与磁场方向的关系，只要改变磁场方向或电流方向即可。
例4.
电磁铁通电后，吸引软铁a使弹簧伸长，如图所示，当滑动变阻器滑片P向右移动时（
）
A.
弹簧伸长增加，电流表示数变大
B.
弹簧伸长增加，电流表示数变小
C.
弹簧伸长减小，电流表示数变小
D.
弹簧伸长减小，电流表示数变大
解析：本题综合考查了电磁学的知识。当滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电路中的电流减小，电流表的示数变小，电磁铁的磁性减弱，电磁铁对软铁a的吸引力减小，则弹簧伸长减小，所以选择答案C。
四、应考锦囊
本节课的内容在中考中出现的知识点有直线电流的磁场（奥斯特实验的现象），通电螺线管（电磁铁）的磁场，探究影响电磁铁磁性强弱的因素，电磁继电器的结构和工作原理，理解电铃、电话、磁悬浮列车的工作原理和信息的磁记录。这些知识点以“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”作为重点考查内容，常会出现较难的探究题，同时对磁悬浮列车的工作原理的考查一般会结合具体的实例来进行，只要抓住电生磁基本的知识点，理解清楚了知识的实质，相信同学们会有出色的表现。
五、本讲小结
1.
理解电流周围存在磁场，表述奥斯特实验的现象，知道直线电流磁场的特征。
2.
认识通电螺线管磁场的特征，会用右手螺旋定则判断磁场方向和电流方向。
3.
能设计实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素，并从实验结果定性得出影响电磁铁磁性强弱的因素及其相互关系。
4.
理解电磁继电器的结构和工作原理。
5.
理解电铃、电话、磁悬浮列车的工作原理和信息的磁记录。
六、超前思维
下次上课前请同学们做好以下准备：
电动机
（一）学习目标：
1.
通过实验分析，知道磁场对电流有力的作用。
2.
知道通电导线在磁场中受到力的方向与哪些因素有关。
3.
通过演示实验，知道矩形线圈在磁场中的转动情况。
4.
了解直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用。
（二）阅读内容：课本114~118页
（三）牛刀小试：
1.
通电导体在磁场中受到力的作用。
通电导体在磁场里受力的方向，跟
和
有关。如果改变其中一个量的方向，则受力方向将
；如果两个量的方向同时发生改变，则受力方向将不
。
2.
应用——直流电动机
①构造：
、
、
、电刷。
②工作原理：利用
在磁场中受力转动。
③能量转换：
转换为
能。
④平衡位置：线圈处于该位置时受
力作用。
⑤换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，通过换向器改变
方向，从而改变线圈的
方向，保证线圈持续转动。（注：直流电动机的线圈在平衡位置时没有电流，也不受力的作用。）
⑥优点：构造简单、控制方便、效率高、无污染。
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一、选择题
1.
要使下图中的电磁铁的磁性增强，可以采用（
）
A.
增加通电时间
B.
把电磁铁中的铁芯抽掉
C.
把变阻器滑片P向左移动
D.
把变阻器滑片P向右移动
2.
在如图所示的电路中，闭合开关S后，a、b、c、d四个小磁针中，N极指向上方的是（
）
A.
a和b
B.
a和c
C.
c和d
D.
b和c
3.
在描绘磁现象的各图中，哪个是错误的（
）
4.
用电磁继电器来操纵高电压、强电流的开关，其主要作用是（
）
A.
节约用电
B.
操作简单
C.
保护用电器
D.
避免危险
5.
使通电螺线管的南、北极位置互换的办法是（
）
A.
把线圈的匝数增加一倍
B.
改变电流方向
C.
把电流强度减少一半
D.
把螺线管中的铁芯抽出来
6.
电磁铁的优点是（
）
A.
它的磁性非常强
B.
它能长时间保持磁性
C.
它不需要消耗电能
D.
它的磁性有无、强弱和磁极的方向都可以改变
7.
如图所示，开关S接通后，两个通电螺线管将（
）
A.
相吸
B.
相斥
C.
先相吸、后相斥
D.
先相斥、后相吸
8.
如图所示，当开关S闭合时电磁铁和物体ab相互吸引，则正确的说法是（
）
A.
ab一定是磁铁，且a端一定是N极
B.
ab一定是磁铁，且a端一定是S极
C.
ab可能是磁铁，且a端是S极
D.
ab仅是一块铁，而不是磁铁
9.
闭合开关后，甲、乙两个小磁针静止在如图所示的位置，它们的北极分别是（
）
A.
a端和b端
B.
a端和c端
C.
b端和d端
D.
b端和c端
10.
关于电磁铁的下列说法中，正确的是（
）
A.
电磁铁是利用电流的磁场来工作的
B.
通过电磁铁的电流方向改变，其磁性强弱也随之改变
C.
电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数无关
D.
电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯无关
二、填空与探究题
1.
下图虚线框内是一个电磁继电器，请填出各部分名称①_________，②_________，③_________，④_________，当控制电路S闭合时，灯_________（填“发光”或“熄灭”）
2.
如图所示，根据小磁针静止时N极的指向，标出磁感线的方向、电磁铁磁极的极性、导线中电流的方向及电源的正负极。
3.
下图是一种火警报警器原理图。
（1）正常工作时，
灯亮，电铃
（填“响”或“不”响）；当发生火警时，
灯亮，电铃
，从而达到报警的目的。
（2）试说明这种火警报警器的工作原理。
4.
现代磁悬浮列车就是利用磁极间的相互______，将车身托起，这就大大减少了______，使列车能高速运行。
5.
有一个用电磁继电器控制航标灯的电路图，如图所示，R为光敏电阻，受光照时电阻很小；不受光照时，阻值很大。这样在太阳西落时航标灯会
；太阳东升时，航标灯会
。
6.
为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；
猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强；
猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：
用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁。下图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
根据小丽的猜想和实验，完成下列填空：
（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它 的不同。
（2）通过比较
两种情况，可以验证猜想A是正确的。
（3）通过比较
两种情况，可以验证猜想B是正确的。
（4）通过比较d中甲、乙两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充 。
7.
如图所示，铁钉下方有许多大头针，闭合开关S，会看到
，断开开关S，会看到
，这说明：电磁铁通电时
，断电时
。
8.
在“研究电磁铁”的探究实验中，给你的器材是：一个线圈匝数可以改变的电磁铁、电池组、开关、滑动变阻器、大头针、铜芯线。请完成如下实验表格。
步骤控制不变因素调节变化因素观察实验现象探究结论1同一电磁铁
电流相同通电通电有磁性断电断电无磁性2线圈匝数相同吸引大头针数增加电流越大
磁场越强吸引大头针数减少3线圈形状和电流相同匝数多吸引大头针多匝数少吸引大头针少
2
