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电生磁专题 一、一周知识回顾各种物理现象间有没有联系呢？看上去风马牛不相及的现象它们间能联系起来吗？在这一节里我们将以令人信服的实验证明电可以生磁。电生磁有什么条件吗？产生磁性强弱与什么有关？二、重难点知识解析（一）、电流周围有磁场1、奥斯特实验及其意义奥斯特实验：在导线下方放有小磁针，当导线中通过电流时，小磁针的N极指向发生偏转，说明小磁针一定受到了磁场力作用，而周围又没有其他磁体产生磁场对小磁针施加作用，因而得出通电导体的周围像磁体一样存在磁场。奥斯特实验不仅表明通电导体周围存在磁场，而且揭示了电现象与磁现象不是各自孤立的，而是存在着密切的关系。2、通电螺线管的磁场通电螺线管产生的磁场，其方向由安培定则判断，安培定则又称为右手螺旋定则：用右手握住螺线管，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N极。通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，在螺线管的外部，磁感线由N极出来，从S极进入螺线管；在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极，由安培定则知，通电螺线管两端的极性决定于电流的方向。例1：在图中，根据小磁针静止时的指向（黑色为N极），标出电源的正、负极。思维方式：识别磁场方向后由安培定则判断电流方向。解答：根据小磁针静止时的指向判断电源正负极的思路是：小磁针静止时指向通电螺线管磁场的方向通电螺线管两端的极性用安培定则判断螺线管中电流方向电源的正负极。（a）图中，小磁针静止时N极向右，说明该处磁场向右，则螺线管右端是S极，由安培定则知螺线管中电流方向正对读者一面是沿导线向上，即电流从电源右端流出来，所以电源右端为正极，左端为负极。（b）图中，小磁针静止时N极向左，说明该处磁场向左，则螺线管右端是S极，由安培定则知螺线管中电流方向正对读者一面是沿导线向上，即电流从电源左端流出，因此电源左端是正极，右端是负极。（二）、认识电磁铁1、电磁铁及其工作原理电磁铁是绕在软铁芯上的通电螺线管，电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强很多，这是因为铁芯在通电螺线管中被磁化，也产生磁场，所以，电磁场周围的磁场既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场。电磁铁的工作原理是电流能产生磁场，通过控制电流的通断来控制电磁铁有无磁性。2、常用电磁铁一种是圆柱形电磁铁，如下图所示，在圆柱形铁芯外绕线圈，通电后两端形成N、S极。另一种是蹄形电磁铁，如下图所示，在蹄形铁芯上绕线圈，形成N、S极在同一端面上，能同时吸住铁块，磁性更强。要注意蹄形磁铁的磁极只能在两个蹄形上，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性。例2：如图所示，两电磁铁的铁芯和线圈匝数相同，将他们接入电池组时，要求两电磁铁相互吸引且磁性强弱相同，下列连接方式中，正确的是（ ）Aa接p，b接c，d接QBb接p，a接c，d接QCa接c后与p连接，b接d后与Q连接Da接d后与p连接，b接c后与Q连接思维方式：据磁极间相互作用规律和安培定则对不同选项进行分析。解答：要使两电磁铁相互吸引，则应使它们靠近的一端为异名磁极；要使磁性强弱相同，则应使通过它们的电流强度相同，电磁铁磁极性质与电流方向的关系应根据安培定则进行判断。按照A的接法，据安培定则，电磁铁靠近的两端均为S极，它们相互排斥，按B的接法，据安培定则，电磁铁靠近的左右两端分别为N极和S极，它们相互吸引，且两螺线管串联而电流相等。按C的接法，据安培定则，电磁铁靠近的两端均为S极，它们相互排斥，按D的接法，据安培定则，电磁铁靠近的左右两端分别为S极和N极，它们相互吸引，且两电磁铁接在同一电源上而电流相等。可见，选项B、D符合题意。（三）、电磁铁的特点及应用通过实验研究，可总结出电磁铁的以下特点：1、磁性可即显即消。因为电磁铁是否有磁性，取决于是否有电流能过，通电时有强磁性，断电时磁性立即消失，为了实现这一特点，电磁铁中的铁芯须采用软铁，而不能用钢，因为用钢做铁芯时，断电后磁性不会消失。2、磁性强弱可以控制。因为电磁铁磁性强弱与通入的电流大小和线圈的匝数有关，电流强度越大，磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。因此，可以通过改变电流强度的大小和线圈匝数来调节电磁铁磁性的强弱。3、磁极性质可以变换，因为电磁铁的磁极性质，与通入的电流方向有关，因此可以通过改变电流的方向来变换电磁性的磁极性质。电磁铁在电铃、电报机、发电机、自动控制装置上有着广泛的应用。例3：如图所示，a为一铁钉，用橡皮条悬挂，当闭合开关S时，橡皮条将会_；当滑动变阻器滑片P向c端滑动时，橡皮条将会_。思维方式：由电磁铁的磁性强弱变化分析对小铁钉的引力大小变化，从而判断橡皮条长度变化。解答：闭合开关S时，电磁铁通电产生磁场，使铁钉磁化后受电磁铁的吸引力向下，因而使橡皮条伸长。当P向c端滑动时，变阻器连入电路中的电阻减少，电流增大，则电磁铁的磁性增强，对铁钉的吸引力增大，因此，橡皮条继续伸长。例4：如图所示，在天平左盘中放入铁块，右盘中放入适量砝码，当天平平衡后，把开关S闭合，这时天平的指针指向分度盘的哪一侧？调整右盘中砝码，使天平平衡后，向左移动滑动变阻器的滑片P，此时要想使天平平衡，应在天平右盘中增加还是减少砝码？解答：当天平平衡后，闭合S，此时电磁铁有磁性吸引铁块，使天平左盘所受压力减小，天平向右倾斜，故指针指向分度盘右端，当调整右端砝码后，天平再次平衡，此时向左移动变阻器的滑片P，电路中的电阻减小，而电源电压不变，所以电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，对铁块的吸引更强，使天平指针向分度盘右侧偏离更大，此时减少右盘中砝码，天平才能再度平衡。 中考解析一、中考要求在本讲中，中考主要考查以下内容：1、奥斯特实验2、通电螺线管的特点3、通电螺线管南北极的判断方法4、通电螺线管周围的磁场分布情况5、中考中通电螺线管的作图题占的比例很大6、知道并能判断电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关。二、中考新题例说例1：如图所示是一种防汛报警原理图。K是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A。试说明这种报警器的工作原理。分析与解：水位升高时，浮子A会推动B一起上升，当水位达到或超过警戒线时，使控制电路接通；这时，电流通过电磁铁，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使工作电路接通，电灯发光报警。当水位降低时，浮子A下降，当水位低于警戒线时，控制电路被断开，电磁铁因无电流通过不再吸引衔铁，使工作电路断开，电灯不再发光报警。例2：（2002、河南省） 如图所示的实验现象蕴含着许多物理知识，请你举一例说明：_解析：可从以下几方面考虑：电流周围存在磁场 磁铁具有吸铁性 电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关，匝数越多磁性越强 铁钉在磁场中能被磁化 磁体的磁极部分磁性最强。例3：（2002、辽宁省） 如图，置于通电螺线管上方的小磁针静止时N极水平向左，请标出通电螺线管的N、S极和电源的正、负极。答案：课外拓展电磁铁和超导磁悬浮安培发现了通电螺线管具有磁性，后人又进一步发现：通过螺线管的电流强度越强，它的磁性也越强；螺线管的匝数越多，它的磁性也越强；在螺线管中插入铁棒以后，它的磁场会大大加强。大家知道，地球本身处于一个天然磁场中，地面附近的地磁场约为510-5特斯拉左右。一般的永久磁铁两极附近的磁场，可以达到0.40.7特斯拉。由于铁磁材料的限制，要造出更强的永久磁体是十分困难的。人们利用通电螺线管以上的特点，制成了电磁铁。常用的电磁铁大都做成U形，目的是让它两个磁极可以同时吸引物体。巨大的电磁铁里可以通过强大的电流，从而产生强大的磁场，充当电磁起重机的提手，吸起很沉重的铁块。变压器铁芯中的磁场可达近2特斯拉。从理论上讲，常规电磁体可以通过增加电流来获得任意大小的磁场。但是，由于线圈中有电阻，电流在电磁铁中工作又要产生大量的热，这样，就必须进行冷却，所以在工程技术上想要获得10特斯拉以上的磁场就十分困难了：一个10特斯拉的常规电磁体，供电要高达1600千瓦，每分钟要用4500千克水进行冷却这都是由于导体中有电阻造成的。电流通过有电阻的导体，就要有热效应，产生的热和电流的平方成正比。有人早就想过，既然Q=I2Rt，如果电阻R=0，电流的热效应不就没有了吗？不管电流强度有多大，岂不是都不产生废热了吗？超导体的研究与开发，打开了零电阻的大门，也为制造强磁场超导磁体指出了方向。从发现超导体以后，人们利用超导体来制造新式的“电磁铁”超导磁体了。几特斯拉的超导磁体，只要几百瓦的功率就够了，既不损耗多少电能，又可以免除冷却设备。如今，十几特斯拉的超导磁体已经问世，产生的是恒定磁场。在攀登恒定强磁场的“登山比赛”中生气勃勃的超导磁体遥遥领先了！超导磁体本身很轻巧，又能产生极强大的磁场，这就为制造超导磁悬浮列车创造了条件。磁悬浮的设想很简单：让两个相斥的磁体在一起，一个磁体放在地下，另一个磁体就会被那斥力托起来，这当然需要极强的磁场了。超导磁悬浮列车已经由幻想变成了现实，这种列车每节车厢下边的车轮旁边，都安装有小型超导磁体；在轨道两旁，埋设有一系列闭合的铝环。当列车向前运动的时候，超导磁体向轨道面产生强大的磁场，并和地下的铝环相对运动，在铝环内出现了大量电流。由于超导磁体（磁场）和铝环（电流）交互作用，产生了一个向上的力，把列车凌空托起，飞也似地驶去了。利用超导磁体实现磁悬浮，在航天技术中也很有用。火箭上天之前要在导轨上运行一段距离。由于火箭的导板和轨道间的接触造成剧烈振动，使得一般火箭在轨道上的速度被限制在1500米/秒以下，把悬浮车的那套办法移植到火箭发射系统上，发射速度可以提高到5000米/秒。在线测试考试说明：测试时间限制仅针对A卷 A卷开始测试窗体顶端一、选择题1、为了判断一段导线中是否有电流通过，手边有下列几组器材，其中最为可用的是（ ）A小灯泡及导线B带电通草球及细线C被磁化的小铁钉及细线D蹄形磁铁及细线2、在通电螺线管中应用安培定则，伸直的大拇指的指向表示（ ）A螺线管外部的磁场方向B螺线管内部的磁场方向C通电螺线管的S极D通电螺线管的N极3、电磁铁中用软铁做铁芯，是因为软铁（ ）A能保持磁性B能导电C磁性容易消失D可被其他磁体吸引4、在一个空心纸管上绕一些漆包线，为了使导线通电后产生的磁场显著增强，下列方法中，可行的是（ ）A拆去几圈导线，使所绕导线电阻减小一些B在纸管内插入一根尽可能粗的铁芯C再加绕几圈导线D在纸管内插入一根尽可能粗的铜芯5、如图所示，闭合开关后，小磁针的N极将（ ）A不动B转过180oC顺时针转过90oD逆时针转过90o6、如图所示的两线圈套在同一段玻璃棒上，能够自由滑动，当开关闭合时（ ）A两线圈将向左右分开B两线圈将向中间靠拢C两线圈将静止不动D两线圈将先分开再靠拢7、关于电磁铁的下列说法错误的是（ ）A电磁铁磁性有无，可由通断电来控制B电磁铁磁性强弱，可由电流大小来控制C改变电流的方向，电磁铁的N、S极不会改变D电磁铁是电磁继电器的重要组成部分8、如图所示，闭合开关S后，悬挂软铁块m的弹簧伸长量为L1，当弹簧伸长量为L2L1时，引起的原因是（ ）A开关S断开B变阻器滑片脱落C变阻器滑片P向右移动D变阻器滑片P向左移动9、如图所示，当工作电路发生故障而断开时，铃响报警.故障排除后工作电路接通时，绿灯和白灯亮，铃不响，则图中（ ）Aa是电铃 Bb是电铃Cc是电铃 Da是绿灯 窗体底端B卷测试结果第1题答案错误!正确答案为 C第2题答案错误!正确答案为 BD第3题答案错误!正确答案为 C第4题答案错误!正确答案为 B第5题答案错误!正确答案为 A第6题答案错误!正确答案为 A第7题答案错误!正确答案为 C第8题答案错误!正确答案为 D第9题答案错误!正确答案为 A1、根据磁场的力的性质分析2、由安培定则中手指方向的规定判断3、电磁铁的磁性应即显即消。4、通电螺线管中插入铁芯是增强磁性的有效方法5、两线圈对磁铁的磁化作用相互抵消6、开关闭合时，两线圈的靠近均为S极相互排斥8、L2L1说明电磁铁磁性增强，电流增大了。 二、填空作图题10、丹麦物理学家_用实验说明了电流周围存在磁场。答案奥斯特提示：人们认识电流的磁场是从奥斯特实验开始的11、标出图中通电螺线管的磁极。答案左图中：左端为N极，右端为S极；右图中：左端为S极，右端为N极。提示：由安培定则判定。 12、如图所示，让开关闭合，并将滑动变阻器的滑片P向左移，电磁铁的磁性将_ ，这个电磁铁的_端是S极。答案增强右13、在如图所示的直软铁棒上作图，绕上两组相通的线圈，使软铁棒弯成蹄形后，A端为N极，B端为S极。答案如图绕法便使A端为N极，B端为S极，弯成蹄形