第二十章電與磁

復習與提高本章知識結(jié)構(gòu)磁場電與磁的關(guān)系磁場對電流的作用電動機電磁感應發(fā)電機電流的磁效應探究通電螺線管的磁場、安培定則電磁鐵電磁繼電器相互作用電生磁應用應用磁生電應用磁體磁極磁性第1節(jié)磁現(xiàn)象磁場知識結(jié)構(gòu)磁現(xiàn)象磁場磁場磁感線地磁場磁現(xiàn)象①物體吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性。②磁體上吸引能力最強的兩個部位部分叫磁極。③磁極間相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。④磁化：一些物體在磁體或電流的作用下會獲得磁性。①磁體周圍存在一種看不見、摸不著的物質(zhì)，稱為磁場。②磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁體有力的作用。③磁場的方向：小磁針靜止時北極所指的方向。①描述磁場：磁感線可以表示磁體周圍的磁場分布情況；在磁場外部，它從磁體的N極出發(fā)，回到S極。②磁感線上任一點的磁感線方向，就是該點磁場的方向；③磁感線的疏密表示磁場的強弱。地磁兩極與地理兩極相反且并不重合，叫做磁偏角。一、磁現(xiàn)象1.磁性、磁體和磁極（1）磁性與磁體：物體能夠吸引、

、

等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性，具有磁性的物體叫做磁體。（2）磁極：磁體的兩端磁性最，中間部分磁性最

，幾乎

磁性。我們把磁體上磁性最

的部位叫做磁極。能夠自由轉(zhuǎn)動的磁體，靜止時指南的那個磁極叫做南極或S極，指北的那個磁極叫做北極或N極。鐵鈷鎳強弱沒有強磁極中間幾乎沒有磁性2.磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.3.磁化（1）一些物體在

或

的作用下會獲得磁性，這種現(xiàn)象叫做磁化。（2）磁化的方法①將磁鐵的一極

或

磁性材料；②將磁鐵的一極在磁性材料上沿同一方向重復

幾次；③利用充磁機對磁性材料充磁。人造磁體就是將鋼進行磁化而制成的。（3）磁化的危害磁體電流靠近接觸摩擦機械手表被磁化后走時不準，彩色電視機顯像管被磁化后色彩失真等。（4）磁化的應用磁帶和磁盤上都含有磁性物質(zhì)，利用它上面的磁性物質(zhì)可以存儲聲音、圖像和文字信息。（5）消磁通過撞擊、煅燒等手段使磁體失去磁性的過程。消磁可以看成是二、磁場1.磁場及其方向（1）磁場磁體周圍存在著的這種看不見、摸不著的物質(zhì)叫做磁場。磁體兩極磁場最

，中間磁場最

，離磁強弱磁化的逆過程，是將磁體內(nèi)部原來排列整齊有序的磁分子打亂，使其變得雜亂無章。體越遠，磁場越

。（2）磁場的基本性質(zhì)磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體產(chǎn)生

的作用。磁體間的相互作用就是通過

發(fā)生的。弱力磁場（3）磁場的方向磁場具有方向性。物理學中把小磁針靜止時

極所指的方向規(guī)定為該點磁場的方向。2.磁感線（1）實驗探究磁體周圍的磁場①在磁場中的不同點，小磁針N極所指的方向

同，說明磁體周圍各點的磁場方向

同。②在玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑，輕輕敲擊玻璃板，可看到小鐵屑排列成一條條有規(guī)律的

線。（2）磁感線的概念北不不曲用一些帶箭頭的曲線畫出來，可以方便、形象地描述磁場，這樣的曲線叫做磁感線。（3）磁感線的方向磁感線是有

的曲線，曲線上箭頭的方向表示

的方向，也是該點

的方向，磁體外部的磁感線都是從磁體的

極出發(fā)，回到

極。磁感線上某點的切線方向與放在該點的小磁針靜止時

極的指向一致，如圖所示。方向磁感線磁場NS北（4）五種基本磁場的磁感線描述①條形磁鐵的磁感線④同名磁極的磁感線⑤異名磁極的磁感線3.理解磁感線：（1）磁感線是用來描述磁場的一些假想曲線，實際上并不存在.磁感線上任意一點的切線方向為該點的磁場方向。磁場越強的地方，磁感線分布越

；磁場越弱的地方，磁感線分布越

。（3）在同一磁場中，任何兩根磁感線都不會

。這是因為在同一磁場中任何一點的磁場方向只有

密疏NNSS相交磁場的強弱A＞C＞B曲線，在磁體的外部，磁感線的方向是從

極指向

極，而在內(nèi)部，是從

極指向

極。（2）磁感線為封閉的、立體的一三、地磁場1.地磁場地球周圍空間存在的磁場叫做地磁場。地球是一個磁體，地磁場個確定的方向，如果在某一點有兩條磁感線相交，就意味著該點有

個磁場方向，就與某點磁場方向的唯一性相悖。兩的形狀與條形磁體的磁場很相似。地磁場的特點：①地磁的N極在地理的南極附近，地磁的S極在地理的北極附近。②地磁的兩極和地理的兩極并不重合。2.磁偏角地球這個巨大的磁體有兩個磁極，分別稱為地磁的南極（S）和地磁的北極（N），地磁的兩極和地理的兩極

重合。地磁的南極在地理的

極附近，地磁的北極在地理的

極附近，它們之間有一個偏差角度，我們稱為磁偏角。我國宋代學者沈括第一個發(fā)現(xiàn)磁偏角。并不北南3.地磁場的重要性地磁場對人類的生產(chǎn)、生活都有重要意義，有些動物能夠感覺到磁場，如綠海龜、鴿子等，它們能利用地磁場“導航”。例：在圖中，小磁針處于靜止狀態(tài)，則關(guān)于a、b兩磁極判斷正確的是（）A．a(chǎn)是N極，b是S極B．a(chǎn)是S極，b是N極C．a(chǎn)是N極，b是N極D．a(chǎn)是S極，b是S極C地磁場還是地球生命的“保護傘”。從太陽或其他星體發(fā)射出來的高速帶電粒子流，在接近地球時，地磁場會改變其運動方向，使其偏離地球，對地球起到了保護作用。第2節(jié)電生磁知識結(jié)構(gòu)電生磁電流的磁效應通電螺線管的磁場安培定則奧斯特實驗通電導線周圍存在與電流方向有關(guān)的磁場與條形磁體磁場相似通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關(guān)用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那一端就是螺線管的N極。一、電流的磁效應1.奧斯特實驗①電流周圍存在著

；②電流的磁場方向跟

的方向有關(guān)。2.電流的磁效應通電導線周圍存在與電流方向有關(guān)的

，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應。磁場電流磁場電流對小磁針的作用奧斯特實驗表明，通電導線周圍存在磁場。2.通電螺線管的磁場特點（1）細鐵屑在通電螺線管周圍有規(guī)則地排列起來，表明通電螺線管1.螺線管將導線繞在圓筒上，就可以做成螺線管（也叫線圈）。通電后各圈導線產(chǎn)生的磁場疊加在一起，磁場就會

得多。增強二、通電螺線管的磁場外部的磁場和條形磁體相似。（2）小磁針在通電螺線管周圍有規(guī)則地排列起來。表明通電螺線管外部的磁感線是從通電螺線管一端出來回到另一端；內(nèi)部磁感線的方向與外部磁感線的方向相反。（3）改變螺線管中的電流方向，小磁針的N極指向也發(fā)生改變。通電螺線管的磁場方向與電流方向有關(guān)?？偨Y(jié):通電螺線管的磁場特點通電螺線管外部的磁場與

形磁體外部的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個

。通電螺線管兩端的極性跟螺線管中

的方向有關(guān)。條磁極電流三、安培定則1.安培定則（1）通電螺線管兩端的極性與環(huán)繞螺線管的

方向有關(guān)。對于通電螺線管的極性跟

方向之間的關(guān)系，我們可以用安培定則（也叫右手螺旋定則）來表述。（2）安培定則：所指的方向與通電螺線管中的

方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的

極。2.安培定則的應用（1）根據(jù)通電螺線管中電流的方向，判斷螺線管的

.電流N極性電流電流用右手握住螺線管，讓彎曲的四指（2）由通電螺線管兩端的極性，判斷螺線管中

的方向.（3）根據(jù)通電螺線管的南、北極以及電源的正、負極，畫出螺線管的

.（4）溫馨提示：①決定通電螺線管兩端極性的根本因素是螺線管中電流的方向，電流的方向一致則通電螺線管兩端的極性就相同。電流繞線②N極和S極一定在通電螺線管的兩端。③判斷時必須讓右手彎曲四指所指的方向與螺線管中電流的方向一致。第3節(jié)電磁鐵電磁繼電器知識結(jié)構(gòu)電磁鐵電磁繼電器電磁繼電器電磁鐵③可通過改變電流的大小或線圈匝數(shù)的多少來控制其磁性的強弱.電磁鐵內(nèi)部帶鐵芯的通電螺線管稱為電磁鐵.利用電流的磁效應來工作的.磁性強弱電磁鐵線圈的匝數(shù)越多、電流越大，電磁鐵的磁性就越強.優(yōu)點①可通過電流的通斷來控制其磁性的有無.②可通過改變電流方向來改變其磁極的極性.②構(gòu)成：電磁鐵、銜鐵、彈簧、動觸點、靜觸點.①概念：繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置.③工作原理：電磁繼電器靠電磁鐵和彈簧的共同作用實現(xiàn)工作電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換.一、電磁鐵1.電磁鐵的概念內(nèi)部插有鐵芯的螺線管，在有電流通過時

磁性，沒有電流時就

磁性，這種磁體叫做電磁鐵。通電后，鐵芯在螺線管的磁場中被磁化，兩磁場疊加，使電磁鐵的磁性

。2.工作原理電磁鐵是利用電流的

來工作的。在螺線管的內(nèi)部插入鐵芯有失去磁效應大大增強3.電磁鐵磁極極性的判斷電磁鐵的磁極極性與通電螺線管的磁極極性是一致的，可運用

定則來判定。安培二、電磁鐵的磁性1.探究影響電磁鐵磁性強弱的因素控制變量法：①控制電磁鐵線圈的匝數(shù)相同，改變線圈中電流的大小。實驗方法有哪些？判斷磁性強弱方法：根據(jù)吸引大頭針、曲別針等的多少來判斷螺線管的磁性強弱。轉(zhuǎn)換法：②控制電磁鐵線圈的電流相同，改變線圈匝數(shù)。電磁鐵磁性的強弱與電流的

和線圈的

有關(guān)。線圈

一定時，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越

；電流一定時，外形相同的螺線管，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越

。匝數(shù)匝數(shù)強強大小實驗結(jié)論：2.電磁鐵的優(yōu)點（1）可以通過電流的通斷來控制其

的有無。（2）可以通過改變電流的方向來改變其

的極性。（3）可以通過改變電流的大小或線圈匝數(shù)的多少來控制其

的強弱。磁性磁極磁性3.電磁鐵的應用（1）電磁鐵可以直接對磁性物質(zhì)有吸引力的作用主要應用在電鈴、電磁起重機、電磁剎車裝置和許多自動控制的裝置上。全自動洗衣機的進水、排水閥門，衛(wèi)生間感應式?jīng)_水器的閥門，也都是由電磁鐵控制的。（2）電磁鐵的另一個應用是產(chǎn)生強磁場現(xiàn)代技術(shù)上很多地方需要的強磁場都是由電磁鐵提供的，如磁浮列微觀粒子加速器電磁繼電器車、電動機、發(fā)電機、磁療設(shè)備、測量儀器、研究微觀粒子用的加速器等。在北京正負電子對撞機中，使用了大量的電磁鐵。電磁起重機主要部件之一是電磁鐵。大型電磁起重機一次可以吊起幾噸鋼材。我們也可以制作簡易的電磁起重機。4.制作一個簡易的電磁起重機把一根較長的導線繞在一枚大鐵釘上，就可制成一個電磁鐵。把電源、電磁鐵及滑動變阻器串聯(lián)起來，閉合開關(guān)，觀察“起重機”吊起了多少曲別針。如何使你制作的電磁鐵磁性增強？影響電磁鐵磁性強弱的因素有哪些呢？三、電磁繼電器1.電磁繼電器概念電磁繼電器是利用

電壓、

電流電路的通斷，來間接地控制

電壓、

電流電路通斷的裝置。電磁繼電器實質(zhì)上是利用電磁鐵來控制工作電路的一種

。低弱高強開關(guān)2.電磁繼電器的結(jié)構(gòu)（2）受控電路：高壓電源、電動機、動、靜觸點.（1）控制電路：電磁鐵、銜鐵、彈簧、低壓電源、開關(guān)等.3.電磁繼電器的工作原理電動機M工作。斷開開關(guān)S，線圈中的電流消失，電磁鐵的磁性消失，銜鐵B在彈簧的作用下與電磁鐵分離，使觸點D、E脫開，受控電路斷開，電動機停止工作.閉合低壓控制電路中的開關(guān)S，電流通過電磁鐵的線圈產(chǎn)生磁性，把銜鐵B吸下來，使動觸點D與靜觸點E接觸，受控的高壓電路閉合，4.電磁繼電器的應用電磁繼電器是一種常用的電子控制開關(guān)，在特定情況下關(guān)閉或開啟，它可以避免工作人員直接操縱含有高電壓、強電流的工作電路，從而確保操作安全。電磁繼電器被廣泛地應用于自動控制和通信領(lǐng)域。氣體報警器溫敏報警器第4節(jié)電動機知識結(jié)構(gòu)電動機磁場對通電導體的作用電動機①通電導體在磁場中受到力的作用.電流的方向.②影響力的方向磁場的方向.①原理：通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動.②基本組成：換向器、轉(zhuǎn)子、定子.③換向器作用：線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時，自動改變線圈中電流的方向.④能量轉(zhuǎn)化：把電能轉(zhuǎn)化為機械能.一、磁場對通電導線的作用1.磁場對通電導線的作用通電導線在磁場中受到

的作用，

的方向跟電流的方向、磁感線（磁場）的方向都有關(guān)系。向同時變得相反時，通電導線受力的方向

。力力反不變當電流的方向或者磁感線（磁場）的方向有一個變得相反時，通電導線受力的方向也變得相

；當電流的方向和磁感線（磁場）的方2.通電導體在磁場中受力運動方向可能與哪些因素有關(guān)呢？3.探究磁場對通電線圈的作用通電線圈在磁場中受力的轉(zhuǎn)動方向跟

的方向、

方向都有關(guān)系。通電線圈在磁場中會受力而

，但

持續(xù)轉(zhuǎn)動。電流磁場轉(zhuǎn)動不能（1）在如圖甲所示位置時，通電線圈的兩邊在磁場中都受力，ab邊受力方向豎直向上，cd邊受力方向豎直向下，方向相反，發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動。（2）當線圈的平面與磁場垂直時（圖乙），通電線圈ab邊與cd邊受平衡力作用，達到平衡位置。這時由于慣性，線圈還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動。4.通電矩形線圈在磁場中不能連續(xù)轉(zhuǎn)動的原因（4）通電線圈最后靜止在平衡位置（圖丁）。（3）如圖丙所示，線圈靠慣性越過平衡位置后，ab邊受力方向豎直向上，cd邊受力方向豎直向下方向相反，磁場力作用的結(jié)果使線圈又逆時針旋轉(zhuǎn)。5.當線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時，立即改變電流的方向，觀察線圈的轉(zhuǎn)動情況。線圈受力沿順時針方向轉(zhuǎn)動，并由于慣性而越過平衡位置時，因電流方向改變，線圈靠受到的力仍使它順時針轉(zhuǎn)動。二、電動機的基本構(gòu)造1.電動機的組成電動機由兩部分組成：能夠轉(zhuǎn)動的線圈和固定不動的磁體。在電動機里，能夠轉(zhuǎn)動的部分叫做轉(zhuǎn)子，固定不動的部分叫做定子。電動機工作時，轉(zhuǎn)子在定子中飛快地轉(zhuǎn)動.轉(zhuǎn)子（線圈）定子（磁鐵）換向器電刷2.換向器如圖所示，線圈的平面與磁感線垂直時，線圈上下兩個邊受力大小一樣、方向卻相反。這個位置是線圈的平衡位置。線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，是因為線圈越過了平衡位置以后，受（1）線圈的平衡位置①換向器的構(gòu)造：兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動，兩半環(huán)中間斷開，彼此

。A和B是電刷，它們分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成

電路。絕緣閉合到的力要阻礙它的轉(zhuǎn)動。②換向器的作用當線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時，

改變線圈中的電流方向。如圖所示，無論線圈的哪個邊，只要它處于靠近磁體S極的一側(cè)，其中的電流都是從讀者這邊朝紙自動（2）換向器3.直流電動機的工作原理通電線圈在磁中，ab、cd兩邊電流方向相反，受力方向相反，順時針轉(zhuǎn)動。內(nèi)的方向流去，這時它的受力方向總是相同的（向上），線圈就可以不停地轉(zhuǎn)動下去了。線圈轉(zhuǎn)到平衡位置，電刷接觸到換向器中間絕緣部分，不受力，利用慣性轉(zhuǎn)過平衡位置。線圈越過平衡位置后，利用換向器改變了電流方向，受力方向改變，仍然順時針轉(zhuǎn)動。線圈利用慣性轉(zhuǎn)過平衡位置后，又改變了電流的方向和受力方向，繼續(xù)轉(zhuǎn)動。4.實際的電動機（1）實際的電動機有多個線圈，每個線圈都接在一對換向片上，以保證每個線圈在轉(zhuǎn)動過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉(zhuǎn)動。（2）電動機工作時，把電能轉(zhuǎn)化為機械能。（3）家用電器用到的電動機例如，電吹風、電風扇、洗衣機、剃須刀、空調(diào)等都用到了電動機。三、揚聲器是怎么發(fā)聲的1.揚聲器的作用它是把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇粜盘柕难b置。3.發(fā)聲原理當線圈中通有電流時，線圈受到永磁體的作用而運動；當線圈中的電流反向時，線圈向相反方向運動。由于通過線圈的電流是交變電流，它的方向不斷變化，線圈就不斷地來回振動，帶動紙盆也來回振動，于是揚聲器就發(fā)出聲音。利用上述揚聲器原理，可以制成頭戴式耳機和小巧的入耳式耳機。2.結(jié)構(gòu)：由線圈、永久磁體、錐形紙盆組成。第5節(jié)跨學科實踐：制作簡易直流電動機制作簡易直流電動機項目提出項目分析項目實施展示交流制作一臺簡易的直流電動機1.用什么樣的導線繞制線圈？繞制的匝數(shù)多少為宜？2.哪部分作為轉(zhuǎn)子？哪部分作為定子？3.如何保證通電線圈能在磁場中持續(xù)轉(zhuǎn)動？根據(jù)每個人的個性化設(shè)計可以制作出不同的直流電動機。1.請大家展示自己制作的簡易直流電動機，并說明是怎樣實現(xiàn)讓線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動的。2.你的電動機線圈匝數(shù)是多少？轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸受到的摩擦情況如何？3.觀察哪個電動機轉(zhuǎn)動得更快，它們可以帶動其他裝置旋轉(zhuǎn)嗎？第6節(jié)磁生電知識結(jié)構(gòu)磁生電發(fā)電機感應電流電磁感應現(xiàn)象閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應。產(chǎn)生的電流叫做感應電流。產(chǎn)生條件方向①閉合回路.②部分導體在磁場中做切割磁感線運動.①磁場方向.②導體切割磁感線運動的方向.①原理：電磁感應現(xiàn)象.②交變電流：電流的方向周期性變化。③基本組成：定子、轉(zhuǎn)子.④能量轉(zhuǎn)化：把機械能轉(zhuǎn)化為電能.一、什么情況下磁能生電1.什么情況下磁能生電（1）閉合電路的

導體在磁場中做

磁感線運動時，導體中就

電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應，產(chǎn)生的電流叫做

電流。2.注意理解產(chǎn)生感應電流的條件（1）產(chǎn)生感應電流的兩個條件缺一不可。如果電路不閉合，導體做切割磁感線運動時，能產(chǎn)生感應電壓，不會產(chǎn)生感應電流。（2）導體中產(chǎn)生感應電流的條件：①導體是閉合電路的

；②導體在磁場中做

磁感線運動。一部分切割產(chǎn)生感應一部分切割（2）對“切割磁感線運動”的理解：導體運動方向與磁感線方向垂直或有一定的角度，但不能平行。（3）磁體不動，導體AB左右運動能產(chǎn)生感應電流；若AB不動，磁體左右運動，仍能切割磁感線產(chǎn)生感應電流。3.電磁感應現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化在電磁感應現(xiàn)象中，消耗了

能，得到了

能，即

能轉(zhuǎn)化為

能。4.影響感應電流方向的因素在電磁感應中，感應電流的方向跟導體在磁場中做

磁感線運動的方向和

的方向有關(guān)。只改變磁場的方向或?qū)w做切割磁感線運動的方向，感應電流的方向改變；若切割磁場機械電電機械同時將磁場的方向和導體做切割磁感線運動的方向改變，則感應電流的方向

。二、發(fā)電機1.手搖發(fā)電機的發(fā)電情況磁鐵形狀是蹄形磁鐵；線圈是通過電刷與燈泡（或二極管）串聯(lián)的；搖把是通過皮帶帶動線圈轉(zhuǎn)動起來的。（2）手搖發(fā)電機產(chǎn)生的電流的大小和方向

變化的；電流的大小與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速

關(guān)。不變是有（1）觀察模型式手搖發(fā)電機的構(gòu)造：（1）如果電流的

和

是周期性變化的，這種電流叫做

電流，簡稱

。（2）交變電流的頻率在數(shù)值上等于電流在每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。我國電網(wǎng)以交流供電，頻率為

Hz。3.交流發(fā)電機（1）發(fā)電機主要構(gòu)造磁鐵、