初二下科学第四章第3、4、5节讲义

第四章电和磁
三、电生磁
1、通电直导线周围的磁场
【知识点的认识】
（1）奥斯实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关．
（2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁．
（3）奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家．
【命题方向】
（1）物理学史：奥斯特贡献．
（2）奥斯特实验、电磁感应现象实验、磁场对通电导线作用实验是电与磁的三个重要基本实验，要掌握它的实验装置、实验现象、说明的问题，多进行对比记忆．
【解题方法点拨】
（1）甲乙两图对比说明通电导线周围存在磁场，甲丙两图对比说明磁场方向与电流方向有关．
（2）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁芯，磁性会更加增强．
2、通电螺线管的磁场
【知识点的认识】
（1）通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似．如图：
（2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断．
【命题方向】电螺线管的磁极与通电螺线管中的电流的方向判断，或者已知电流方向判断通电螺线管的磁极是命题方向．
【解题方法点拨】
（1）通电螺线管相当于条形磁体，与条形磁体联系解题
（2）以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”．
（3）通电螺线管外部的磁场方向是从N极到S极，内部的磁场方向是从S极到N极．螺线管附近的小磁针自由静止时N极的指向是磁场的方向，因此放在螺线管内部和外部的小磁针应如图所示：（螺线管内部的小磁针不遵循同名磁极排斥，异名磁极吸引的原则）
影响通电螺线管磁性强弱的因素有：线圈的匝数、电流的强弱、是否有铁芯．
当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，磁性越强．
磁性的强弱与线圈中电流的方向无关，电流的方向可以改变螺线管的磁极
3、安培定则
【知识点的认识】安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则．初中教材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极．
【命题方向】
有关右手螺旋定则常从三个方面进行考查：小磁针的指向、螺线管中电流的方向、磁感线方向．例如：已知小磁针的指向判断通电螺线管的电流方向．通电螺线管的电流方向．
【解题方法点拨】其解题思想即为右手螺旋定则的基本内容：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北极．用好、用活、用准右手螺旋定则，就能解决电磁学中的许多实际问题．
【典型例题】
1、课堂上教师做了如图所示的演示实验，同学们根据实验现象得到如下结论，其中不正确的是（B）
A甲、乙两次实验表明通电导线周围存在磁场
B甲、丙两次实验表明磁场对电流有力的作用
C甲、丙两次实验表明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关
D甲、乙、丙三次实验现象共同表明电能生磁，且其磁场方向与电流方向有关
2、关于通电螺线管，下列因素的变化不会对它的磁性强弱产生影响的是（A）
A．电流的方向B．电流的强弱C．线圈的匝数多少D．通电螺线管中是否有铁心
3、下列关于磁场和磁感线的说法正确的是（D）
A．只有磁铁周围才有磁场B．磁感线是由铁屑形成的
C．磁感线是磁场周围客观存在的曲线D．通电螺线管周围的磁场与条形磁体磁场相似
【解析】A、磁体、通电螺线管周围都存在着磁场，故A错误．
BC、磁感线是理想化的物理模型，实际上并不存在，故BC错误．
D、通电螺线管周围的磁场与条形磁体磁场相似，故D正确．
4、能使通电螺线管的南北极位置相互交换的办法是（C）
A把螺线管的匝数增加一倍B．把螺线管中的电流减小一半
C．改变螺线管中的电流方向D．在螺线管中插入铁芯
5．（2012•金华）小金设计了一个如图所示的线圈指南针，将它放入盛有食盐水的水槽中（铜片和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水构成了化学电池，铜片为正极，锌片为负极），浮在液面上的线圈就能指示方向了．关于该装置的分析错误的是（D）
A线圈周围的磁场与条形磁铁的磁场相似B线圈能够指示方向是因为存在地磁场
C利用该装置可以判断磁铁的南北极D交换铜片和锌片位置不会改变线圈的磁极
6、如图所示是通电螺线管周围四个小磁针（图中涂黑的一端是N极）静止时指向，其中正确的是（C）
A．a磁针B．b磁针C．c磁针D．d磁针
7、如图所示，条形磁铁置于水平面上，当通电螺线管向左靠近条形磁铁时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小（A）
A．方向向左，逐渐增大B．方向向左，逐渐减小
C．方向向右，逐渐增大D．方向向右，逐渐减小
8、如图所示，小磁针黑端为N极，开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针将（A）
A．顺时针转动B．逆时针转动C．向上运动D．保持静止状态
9、如图所示，为电流及其磁场的磁感线分布图示，其中正确的是（B）
10、如图所示是一根锰铜丝制成的软质弹簧，B是水银槽，槽内盛有水银，A的上端通过接线柱与电源相连，A的下端恰好与水银表面接触，开关S闭合后发生的现象是（C）
A.弹簧伸长变大，灯持续发光B．弹簧缩短，灯熄灭
C．弹簧上下振动，灯忽亮忽灭D．弹簧静止不动，灯持续发光
【解析】软质弹簧上下反复振动.通电时，由于线圈电流的磁效应，会彼此吸引，故会向上振动；当离开水银面后，电流短路，线圈电流的磁效应消失，由于自身的重力等再返回；以此反复！！
11、根据通电螺线管周围存在磁场（如图）的实验事实，某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的．下图中符合他假说的模型是（A）
12、如图，螺线管通电后，小磁针静止时指向正确的是（A）
13、玩具小船上固定有螺线管（有铁芯）、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，船头最后静止时的指向是_____________
（第13题图）（第14题图）
14、如图所示，电磁铁P和Q通电后（B）
A .P的右端是N极，Q的左端是S极，它们相互吸引
B.P的右端是S极，Q的左端是S极，它们相互排斥
C.P的右端是N极，Q的左端是N极，它们相互排斥
D.P的右端是S极，Q的左端是N极，它们相互吸引
15、小磁针静止在螺线管的附近，闭合开关S后，通电螺线管磁感线方向如图所示，则下列判断正确的是（A）
A．电源的右端为正极B．通电螺线管的左端为S极
C．小磁针一直保持静止D．小磁针N极向右转动
16、下列四幅图中，通电螺线管的极性标注正确的是（C）
17、如图所示，当开关S闭合时，通电螺旋管周围的小磁针指向不正确的是（D）
A.a B b C c D d
18、弹簧下悬挂一条形磁铁，磁铁下方有一通电螺线管，右图所示，为了使磁铁能受到通电螺线管的吸引力，下列措施中可行的是（B）
A．减小线圈的匝数B．将电源的两极对调C．滑片P向右滑动D．滑片P向左滑动
19、下列四幅图中，小磁针北极所措方向已标出，能正确表示小磁针所处位置磁场方向的是（B）
四、电流的磁效应的应用（电磁铁、电磁继电器、磁悬浮列车）
1、电磁铁的构造和原理
【知识点的认识】
（1）电磁铁的构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁．（通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁）
（2）电磁铁的原理：电流的磁效应原理．
（3）电磁铁的应用：如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等。

【解题方法点拨】
（1）通电直导线、通电螺线管、电磁铁，它们的磁性依次增强
通电螺线管比通电直导线磁性强的原因：多圈导线产生的磁场叠加的结果．
电磁铁比通电螺线管磁性更强的原因：铁芯可以被磁化，磁化后铁芯的磁场与螺线管的磁场叠加的结果．（2）生活中有电磁铁的仪器都可以记为电流的磁效应原理．
生活中应用到电磁铁的仪器有：电冰箱、吸尘器、电铃、电磁起重机、电磁继电器、空气开关、一些自动控制设备．
【命题方向】电磁铁是电流磁效应（电生磁）的一个应用，与生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等．这些电磁铁的应用原理是什么是命题的方向．
【解题方法点拨】要注意这些电磁铁制造的工具，磁性的强弱可以改变、磁性的有无可以控制、磁极的方向可以改变，磁性可因电流的消失而消失．
2、影响因素的实验
【知识点的认识】
（1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小．
当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，磁性越强．
（2）实验中用到的方法：
①转换法：电磁铁的磁性无法直接观察，通过它吸引大头针的多少来判断，这里用到的是转换法；
②控制变量法：电磁铁的磁性和多个因素有关，在探究中要采用控制变量法．
【命题方向】
一般以实验的形式出现，探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验就是中考命题的热点．
【解题方法点拨】
（1）考查实验结论的描述．注意控制变量的思想，即“当…一定时”．
正确的描述方法是：
①当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；
②当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，磁性越强．
（2）考查磁性强弱的体现方法．即转换法．
通过吸引大头针的多少．这里要注意题中给出的是大头针、回形针、曲别针、还是铁屑，不要千篇一律地写大头针．
（3）考查设计实验的思想．
例如下图：比较甲乙是探究电磁铁磁性有无与通断电流的关系；比较乙丙是探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；比较丁的两个铁钉是探究电磁铁磁性强弱与与线圈匝数的关系．
（4）转换法：物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法．所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法．初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法．
（5）控制变量法：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中．
【典型例题】
1、如图所示，闭合开关S，下列说法正确的是（B）
A电磁铁的左端是S极B．电磁铁的左端是N极
C．将电池正负极对调，电磁铁左端的极性不变D．滑动变阻器的滑片P向左移动时，电磁铁的磁性减弱2、如图所示，当闭合开关S，且将滑动变速器的滑片P向左移动时，电磁铁（C）
A.b端是N极，磁性减弱B．a端是N极，磁性增强
C．a端是S极，磁性增强D．b端是S极，磁性减弱
3、下列关于电磁铁和磁感线的说法中，正确的是（A）
A电磁铁的磁性有无和磁性强弱可以改变B．电磁铁能永久性地保持磁性
C．磁感线是真实存在的D．磁体外部的磁感线总是从S极出发，回到N极
4、某同学用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，在“研究电磁铁”的实验过程中，当S闭合后，下列说法不正确的是（A）
A. B线圈的匝数多，说明通过B线圈的电流大于通过A线圈的电流
B要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片P向左移动
C电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强D电流相同，匝数多的磁性大
5、法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了诺贝尔物理学奖．如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图．实验发现，当闭合S1、S2后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（D）
A电磁铁右端为N极B．滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱
C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
6、通电直导线的周围存在磁场，若将～根长导线沿一个方向绕成螺线管，插入铁芯后，就制成了一个电磁铁．关于电磁铁的磁性强弱，以下说法正确的是（D）
A电磁铁的磁性强弱与线圈匝数无关B．电磁铁的磁性强弱与电流大小无关
C．导线绕成螺线管后，每匝线圈产生的磁场相互抵消，故磁性减弱
D．导线绕成螺线管后，每匝线圈产生的磁场相互叠加，故磁性增强
7如图所示电路，开关S闭合后，下列说法正确的是（B）
A小磁针静止时，A端为N极B．小磁针静止时，B端为N极
C．电磁铁左端为N极D．向左移动滑片P，电磁铁磁性减弱
8、如图所示的电路中，弹簧下悬挂着一个条形磁体AB．当滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧长度变长，则（C）
A通电螺线管的磁性增强，A端是N极B．通电螺线管的磁性增强，A端是S极
C．通电螺线管的磁性减弱，A端是N极D．通电螺线管的磁性减弱，A端是S极
9、法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应（即：巨磁电阻处于磁场越强的位置其电阻越小），荣获了2007年诺贝尔物理学奖．如图所示，已知R为定值电阻．当闭合S1、S2后，使滑动变阻器的滑片P向左滑动过程中，关于安培表、伏特表示数的变化正确的是（D）
A安培表、伏特表示数都变大B．安培表、伏特表示数都变小
C．安培表示数变小、伏特表示数变大D．安培表示数变大、伏特表示数变小
10、（2010•南通）如图所示是有关电与磁实验的装置图，能用来探究影响电流的磁场强弱因素的是（C）
3、电磁继电器
【知识点的认识】
（1）电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成．
其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成．
低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；
工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成．
（2）工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控
制电路和高压工作电路两部分构成．电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制．只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电流磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合．当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放．这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．
对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”．
【命题方向】防讯报警器水位报警器、温度自动报警器、电铃制造等这些电磁继电器的工作原理，一般以选择题、简答题的形式出现．
例如：防讯报警器：K是接触开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A，水位上涨超过警戒线时，浮子A上升，使控制电路接通，电磁铁吸下衔铁，于是报警器指示灯电路接通，灯亮报警．
4、磁悬浮列车
【知识点的认识】
（1）磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车．由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，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公里以上，比轮轨高速列车的300多公里还要快．磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年，德国工程师赫尔曼•肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利．1970年以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家以及中国都相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发．
磁浮列车不同于一般轮轨粘着式铁路，它没有车轮，是借助无接触的磁浮技术而使车体悬浮在国道的导轨面上运行的铁路．
（2）工作原理
磁悬浮列车利用“同极相斥，异极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹．
【命题方向】磁浮列车的工作原理是中考命题知识点，常以选择题、填空题的形式出现．
【解题方法点拨】用磁极间的作用规律解题．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
【典型例题】
1、电磁继电器的下列部件中，能够用铜材料制作的是（B）
A铁心B．电磁铁线圈的绕线C．衔铁D．线圈框架
【解析】物质要被磁化，必需是磁性物质（又叫铁磁质），磁化意味着能被吸引．
电磁继电器的下列部件中，能够用铜材料制作的是电磁铁线圈的绕线，因为用铜制作电阻小，发热少．
而铁心和衔铁必须用磁性物质，铜不是磁性物质．
线圈的框架应用绝缘材料，而铜是导体．
2、要测定一段导线中是否有直流电流通过，手边只有下到器材，其中最可用的是（D）
A．手电筒和棉线B．铁棒和棉线C．小球和细棉线D．被磁化的缝表针和细棉线
【解析】利用电流的周围存在磁场的特性，可以用小磁体放在通电导线周围来测定．
用细棉线悬吊的缝衣针相当于可以自由转动的小磁针，通电导线周围存在在磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用，所以把鏠衣针放到导线周围，发现偏转则说明导线中有电流．
3、如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图．要使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法可行的是（C）
A去掉电磁铁线圈中的铁芯B．减少电磁铁线圈的匝数
C．增大电源A的电压D．增大电源B的电压
4、（2012•岳阳）一种自动水位显示器的原理图如图所示，对于该自动水位显示器说法正确的是（A）
A．水位上升到B时，电磁铁通电，红灯亮报警B．水位上升到B时，电磁铁断电，绿灯亮报警C．水位下降到A时，电磁铁断电，红灯亮报警D．水位下降到A时，电磁铁通电，绿灯亮报警5．（2008•威海）如图所示的自动控制电路中，当开关S闭合时，工作电路的情况是（D）
A灯亮，电动机不转动，电铃响B．灯亮，电动机转动，电铃响C．灯不亮，电动机转动，电铃响D．灯不亮，电动机不转动，电铃响
【解析】分析电磁继电器的工作情况要明确哪边儿是控制电路，再根据控制电路的通断，判断电磁铁的变化，最后确定对工作电路的影响．
如图，左侧为控制电路，当开关S闭合时，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，使上端触点断开，下端触点接通，故灯不亮、电动机不转动，电铃响．对照选项可知D符合题意．
6、电磁继电器的作用之一是通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断．关于图所示的电路，以
下说法正确的是（B）
A连有电动机的电路是低压控制电路B．连有电动机的电路是高压工作电路
C．图示电路的主要优点是可以节约用电D．图示电路的主要优点是为了操作方便
【解析】读图可知，左侧连有开关和电磁铁的是控制电路，右侧连有电动机的为工作电路，因此，B符合题意；利用电磁电器并非为了节约用电，而是从安全的角度考虑，利用低压电路控制高压电路，实现远程控制和自动控制的，所以C、D是错误的．
7、如图是汽车启动装置原理图对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是（C）
A旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作B．电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低
C．电磁铁通电时，上端是S极下端是N极
D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点A向右与B接触
【解析】AD、将汽车钥匙插入钥匙孔，转动钥匙相当于闭合电磁铁的开关，使电磁铁工作，吸引衔铁向下，使触点A向右与B接触，把电动机所在电路接通，汽车启动．故AD正确；
B、由图知，电磁铁的工作电压只是电动机的工作电压的一部分，电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低，故B正确；
C、由右手螺旋定则可知，电磁铁通电时，上端是N极下端是S极，故C错．
五、磁生电
1、电磁感应
【知识点的认识】
（1）电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，这种电流叫感应电流，这一现象叫电磁感应现象．（原来没有电流，后来有电流了）
（2）历史意义：英图科学家法拉第首先发现的电磁感应现象，这一发现进一步揭示了电与磁之间的联系，证明了磁可以生电．
电一定能生磁；磁不一定生电
（3）实验装置图：
注意：电流表是两个方向的，没有电源
（4）感应电流方向的影响因素：磁场方向、运动方向．（解析一下）
甲乙对比可以说明电流方向与磁场方向有关；甲丙对比可以说明电流方向与运动方向有关．
如图，电流表指针偏转方向不同显示电流方向的不同．
（5）感应电流大小的影响因素：磁场强弱、运动快慢、线圈匝数．
【命题方向】
（1）电磁感应现象探究实验（尤其产生感应电流的条件）
（2）电磁感应现象-----法拉第英国物理学家、化学家，发明家即发电机和电动机的发明者．
【解题方法点拨】
（1）电磁感应现象实验和磁场对通电导线的作用实验对比：
下图是磁场对通电导线的作用
【注意】常考点：区分两者
被研究对象都是磁场中的导体：电磁感应现象的前提条件是运动，结果是产生电流；磁场对电流的作用的
前提是电流，结果是产生运动．
即因动而电的是电磁感应现象，因电而动的是磁场对电流的作用．
这样记忆：
（2）一些常见器材的原理归类对比记忆：
①电热器利用电流的热效应（电流通过导体，导体会发热）原理，如电饭锅、电炒锅、电烙铁、电水壶、电暖气、电熨斗；
②电动机利用通电导体在磁场中受力（电流产生磁场，磁场使导体运动）原理，如电风扇、排烟罩、洗衣机、剃须刀，扬声器也是这个原理；
③发电机利和动圈式话筒用电磁感应现象原理；
④电磁铁利用电流的磁效应原理，如电铃、电磁起重机、电磁继电器、空气开关
【典型例题】
1．（2011•昭通）下列判断与图示相符合的是（B）
【解析】吸引物质：异性磁极相吸引；磁体吸引不带电的
2、如右图是法拉第电磁感应实验的装置，利用此装置进行实验可以发现（B）
A．电流的周围有磁场B．利用磁场可以产生电流C．电和磁之间有力的作用D．电流可以做功3、如图所示，是我们做过的实验，其中用来探究磁能生电的图是（C）。