16.2电流的磁场苏科版物理九年级下册

第二节电流的磁场第十六章电磁转换知识点通电直导线周围的磁场知1－讲11.探究通电直导线周围的磁场(奥斯特实验)(1)设计实验①如图16-2-1所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行.实验技巧：奥斯特实验的基本要求:①实验时导线需沿南北方向放置，且导线要平行放置在静止小磁针的正上方，从而减小地磁场的影响.②导线与小磁针间的距离不能太远.因为磁场的强弱与距离有关，若导线与小磁针距离太远，现象就会不明显.③导线要用铜线或铝线，不能用铁线，防止磁体吸引铁导线而对实验产生干扰.知1－讲知1－讲②用开关控制电路的通断，观察电路通电和断电时小磁针的偏转情况.③改变直导线中的电流方向，观察小磁针偏转方向的变化.将电源的正、负极对调.知1－讲(2)实验现象①接通电路，导线中有电流通过，小磁针发生偏转；断开电路，导线中无电流通过，小磁针恢复到原来的指向，不再发生偏转.说明通电导线周围存在磁场，小磁针在磁场中受到力的作用而发生偏转.②改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向发生变化.说明直导线中的电流方向改变时，磁场方向也发生了变化.(3)实验结论通电导线周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关.小磁针反向偏转.知1－讲2.电流的磁效应(1)内容：电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应.(2)发现者：电流的磁效应是由丹麦物理学家奥斯特在1820年首先发现的.(3)奥斯特实验的意义：揭示了电与磁之间的联系；使人们进入了电与磁这个长期闭锁的研究领域，为实现物理学的第一次大综合开辟了广阔的道路.3.通电直导线周围的磁场分布在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆.知1－讲例1[实验探究题]如图16-2-2所示是奥斯特实验的示意图，分别做图甲和图乙实验，说明______________________；分别做图甲和图丙实验，说明__________________________________________.通电导线周围存在磁场通电导线产生的磁场方向与电流方向有关知1－讲特别提醒:做奥斯特实验应注意：①实验时要让导线和小磁针均处于南北方向：因为通电前小磁针在地磁场作用下会处于南北方向，这样便于比较通电前后小磁针的偏转情况.②给导线通电时间要短，因为为了使实验现象更明显，实验中采用了短路的形式获得瞬间的强电流.③对比图甲和丙归纳结论时，注意找出这两步实验操作中的不同之处，即只改变了什么因素从而导致现象发生改变.知1－讲解题秘方：分别对比甲与乙和甲与丙现象的不同，归纳结论.知1－讲解析：甲实验中，导线中有电流，小磁针偏转；乙实验中，导线中无电流，小磁针不偏转.可见，是通电导线周围的磁场使小磁针受力而发生偏转的，这里用到的物理方法是转换法.甲、丙两实验中，导线中电流方向不同，小磁针偏转方向不同，说明通电导线中电流方向不同，导线周围的磁场方向就不同.知2－讲知识点通电螺线管周围的磁场21.螺线管的构成把导线绕在圆筒上就做成了螺线管，通常把螺线管称为线圈.2.探究通电螺线管的外部磁场(1)提出问题：通电螺线管周围的磁场分布有什么特点，怎样判断通电螺线管周围各点的磁场方向？(2)进行实验知2－讲(2)进行实验①用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管.在硬纸板上均匀撒上一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击纸板，观察铁屑的排列情况.现象分析：铁屑的分布情况如图16-2-3所示，可以看出通电螺线管外部磁感线的形状和条形磁铁的相似.知2－讲②在螺线管的周围均匀摆放小磁针，包括螺线管的内部.给螺线管通电后，观察各小磁针N极的指向.通电螺线管内部的磁场方向为由S极指向N极.知2－讲现象分析：通电螺线管周围各个小磁针的N极指向如图16-2-4所示，可以看出通电螺线管外部的磁感线是从螺线管一端出来，回到另一端，内部的磁感线是从一端进入，从另一端出来.这表明通电螺线管有两个磁极，且在螺线管两端.知2－讲拓展延伸通电螺线管的磁场比通电直导线(电流相等)的磁场强的原因：各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多.知2－讲③改变电流方向，对照上一次实验中的现象，观察小磁针N极的指向与原来是否相同.现象分析：小磁针N极的指向与上次实验中小磁针N极的指向相反，说明磁感线方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了，由此可知，通电螺线管周围磁场的方向与电流方向有关.知2－讲(3)实验结论①通电螺线管相当于一个条形磁体，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似.②通电螺线管周围的磁场方向与电流方向有关.知2－讲3.通电螺线管的磁场的特点(1)与条形磁体的磁场分布相似；(2)有无可以控制：由电流的有无(或说电路的通断)来控制；(3)磁性强弱可以改变：与电流的大小和线圈的匝数有关；(4)磁极可变：磁极与电流的方向和绕线的方向有关.知2－讲特别提醒:条形磁体的磁场与通电螺线管的磁场对比：比较项目条形磁体通电螺线管磁性有无不方便控制可通过电路的通断控制磁性强弱短时间内基本不变与电流大小和线圈匝数有关磁极短时间不易改变与电流方向和绕线方向有关知2－讲关于通电螺线管，下列说法正确的是()A.铜不能被磁化，故通电螺线管不能利用铜导线制作B.通电螺线管的磁场与蹄形磁体相似C.通电螺线管的磁性强弱与电流大小无关D.通电螺线管中插入铁芯，其磁性会增强例2D知2－讲解题秘方：关键是理解导体与磁性材料是两个不同的概念.易错提醒:通电导体周围存在磁场，导体中只要有电流，其周围就有磁场，导体本身不需要为磁性材料.知2－讲解析：螺线管常用铜导线制成，A错误；一般的通电螺线管的磁场与条形磁体相似，B错误；电流大小影响通电螺线管的磁性强弱，C错误；在通电螺线管中插入铁芯，铁芯被磁化，所以磁性增强，D正确.知识点安培定则知3－讲31.内容如图16-2-5所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极.知3－讲2.作用判定通电螺线管的极性与线圈绕向和电流方向之间的关系.3.安培定则三个方面的应用(1)依据绕线确定的螺线管中电流的方向，判断它的磁极；(2)给出通电螺线管的磁极，判断线圈中的电流方向；(3)由螺线管两端的磁极及导线的电流方向，对螺线管绕线.知3－讲活学巧用:对于画在纸上的螺线管，手握不方便，可做如下改进：①伸开右手，使掌心对着螺线管；②让四指指向线圈中电流的方向；③则拇指所指的一端为通电螺线管的N极.知3－讲[中考·白银]请在图16-2-6中小磁针左侧的括号中标出N极或S极，并标出磁感线的方向.解：如图16-2-7所示.例3知3－讲解题秘方：解决这类问题的关键是正确识别电流方向.方法点拨：运用安培定则判断通电螺线管的极性的“三步法”：先标——标出螺线管中的电流方向；后指——用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向；再确定——根据拇指的指向确定通电螺线管的N、S极.知3－讲解析：标出电路中的电流方向，用右手握住螺线管，让四指指向电路中的电流方向，发现拇指指向螺线管右端，故通电螺线管的左端为S极，右端为N极.根据磁极间的相互作用规律，可标出小磁针的N极或S极；根据磁体外部磁感线从N极出发回到S极的规律可标出磁感线的方向.知3－讲[中考·赤峰]如图16-2-8所示，根据小磁针的指向在括号内标出电源的正负极.解：如图16-2-9所示.例4知3－讲解题秘方：类型2的实质是判断电流方向，突破口是由磁极间的相互作用规律正确判断通电螺线管的磁极.方法点拨：运用安培定则判断电源正负极的“三步法”：先指——用右手握住螺线管，让拇指指向螺线管的N极；后标——根据四指指向标出螺线管中的电流方向；再确定——根据电流方向确定电源正负极.知3－讲解析：由磁极间的相互作用规律可知通电螺线管上端为S极，用右手握住螺线管，让拇指向下，再根据四指方向标出螺线管中的电流方向，从而确定电源的正负极.知3－讲[中考·广安]请画出图16-2-10中螺线管的绕法.解：如图16-2-11所示.例5知3－讲解题秘方：绕好后可由安培定则判断其磁极是否符合要求.技法导引：运用安培定则对螺线管绕线的“三步法”：①如图16-2-12所示，在线圈中间画几条短直线；②由磁极间的相互作用判断通电螺线管的磁极，运用安培定则判断并标出所画直导线中电流方向；③由所画直导线中电流方向和电源的正负极，将直导线上下两端加上曲线，适当修改并完成绕线.知3－讲解析：由磁极间的相互作用规律可知通电螺线管右端为S极，用右手握住螺线管，让拇指向左，再根据四指指向和电源正负极画出螺线管上导线的绕法.知4－讲知识点电磁铁41.定义在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈，通电后就是最简单的电磁铁.2.构造电磁铁由线圈和铁芯两部分组成.知4－讲深度理解：①当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被磁化成磁体，且磁场方向与通电螺线管周围存在的磁场方向相同，所以增大了磁性.②为使电磁铁的磁性更强，通常将铁芯制成蹄形，但蹄形铁芯两边线圈的绕向应相反，如果相同，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性.③电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，所以电磁铁的铁芯用软铁制成，而不能用钢做，否则钢一旦被磁化，将长期保存磁性，电磁铁磁性的强弱就不能用电流的大小来控制了，从而失去了电磁铁应有的优点.知4－讲3.探究影响电磁铁磁性强弱的因素(1)提出问题：电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关(2)猜想与假设：猜想①：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性.猜想②：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强.猜想③：外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强.知4－讲(3)设计实验：用漆包线在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，物体是否具有磁性可以用它的吸铁性来判断，并且磁性越强吸铁效果越明显.知4－讲(4)进行实验：如图16-2-13为实验中观察到的四种情况.知4－讲(5)实验结论：电磁铁通电后能产生磁性，磁性强弱与线圈的匝数及线圈中的电流大小有关.①比较甲、乙两图可知：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性.②比较乙、丙两图可知：在线圈匝数相同时，通入电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强.③比较丁图中的A、B

两个电磁铁可知：在通电线圈的电流大小相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强.知4－讲4.应用电磁铁被广泛应用于工业生产中．如电磁起重机、电磁选矿机等，在电铃、电话听筒上都要用到电磁铁．利用电磁铁还可以制作电磁继电器，用于自动控制．知4－讲[模拟·扬州]冬冬将漆包线(表面涂有绝缘漆的铜线)绕在两个完全相同的铁钉上，制成了简易电磁铁甲和乙，按如图16-2-14连接好电路，探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，请你结合该实验中的具体情况，完成下面的内容.例6知4－讲解题秘方：本题利用转换法、控制变量法来探究影响电磁铁磁性强弱的因素.知4－讲(1)实验中他是通过_________________来判定电磁铁磁性强弱的.解析：实验是通过观察吸引大头针的数量来判断电磁铁的磁性强弱的，电磁铁吸引的大头针越多，磁性越强.吸引大头针的数目知4－讲(2)滑片P

向B

端移动时，甲的磁性将_______(填“变强”“变弱”或“不变”).解析：滑片P向B

端移动，滑动变阻器连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁磁性变弱.变弱知4－讲(3)流过电磁铁甲的电流_______(填“大于”“小于”或“等于”)流过电磁铁乙的电流，电磁铁甲、乙磁性强弱不同的原因是____________________.解析：图中电磁铁甲、乙串联，电流相同，铁芯相同，线圈匝数不同，所以二者磁性强弱不同.等于线圈的匝数不同知4－讲知识链接：与永磁体相比，电磁铁有以下几个优点：①电磁铁磁性的有无可由通电、断电来控制.②电磁铁磁性的强弱可由电流大小、线圈匝数来改变.③电磁铁的N、S极以及它周围的磁场方向可由通电电流的方向来改变.知5－讲知识点电磁继电器51.基本结构如图16-2-15所示，电磁继电器的基本组成部分有电磁铁A、衔铁B、弹簧C

和动触点D、静触点E.深度理解：①电磁继电器是利用电磁铁来控制电路的一种开关，它是利用电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性的特点工作的.②利用电磁继电器可以通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断，使人远离高压触电的危险.知5－讲2.电路组成电磁继电器的电路可分为低压控制电路和高压工作电路两部分.知5－讲3.工作原理电磁继电器利用电流的磁效应来工作.闭合低压控制电路中的开关，电流通过电磁铁A的线圈产生磁性，把衔铁B吸下来，使动触点D与静触点E

接触，高压工作电路闭合，电动机工作.当断开低