物理第1部分 第4章 实验13磁现象 电生磁 磁生电

【经典例题】 (2017· 昆明)为了探究导体在磁场中怎样运动， 才能在电路中产生电 流，采用了图中所示的实验装置：
(1)将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，电流计指针不偏转，让导 体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针 体中左右运动，电流计指针
会
偏转；断开开关，让导体在蹄形磁
不会
偏转。(选填“会”或“不会”)
【举一反三】探究磁体与通电螺线管周围的磁场： (1)小明用小磁针探究磁体周 围磁场如图甲所示， 实验时将小磁针先后放在条形磁体周围不同位置处， 记录小磁针 在各处静止时 N 极的指向。通过实验可知，磁场具有方向，磁场中各点的磁场方向 一般
不同
(选填“相同”或“不同”)。
(2)小红用铁屑探究磁体周围的磁场如图乙所示。 ①将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板， 观察铁屑的分布情况。 轻敲玻璃板的目的是 中被
切割磁感线
的运动。
(4)在这个实验中
机械
能转化为了电能。
【思路点拨】电磁感应部分涉及三个方面的知识：一是电磁感应现象的规律。电 磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律， 其核心是法拉第电磁感应定律 和楞次定律。二是电路及力学知识。三是右手定则。
【举一反三】如图所示是科技馆展品“磁棒过线圈”。 当磁棒在线圈中静止不动 时，检流计指针指在“0”刻度位置，磁棒插入或拔出的瞬间检流计的指针会左、右 偏转。小明提出了一个猜想：磁棒插入线圈中的速度越大，检流计的指针偏转角度越 大。为了验证猜想他进行了以下实验：先将磁棒的 N 极朝下往线圈中缓慢插入时， 发现检流计指针向右侧偏转角度很小；然后将磁棒的 N 极朝下往线圈中快速插入时， 发现检流计指针向右侧偏转角度很大。
对调电源正负极
，再重复上述步骤；
②比较所画的两幅磁感线， 可知通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似，且通电螺线管外部磁场方向与
条形磁体
周围
电流
方向有关， 它的极性可以用来自安培定则来判断；③实验中小磁针的作用是
显示磁场
。
实验 4 电磁感应
实验原理 探究什么情况下磁可以生电 实验仪器： 蹄形磁铁一块，导体棒和支架各一个，灵敏电流计一只，导线 实验步骤和 三根 现象
实验步骤和 现象
实验步骤：当把小磁针放在条形磁体的周围时， 观察小磁针的偏转情况。 现象：观察到小磁针发生偏转。因为磁体周围存在着磁场，小 磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。
注意事项
可能出现小磁针不能偏转的问题。
【经典例题】如图所示，请标出小磁针静止时的 N 极和磁感线的方向。
【答案】如图所示。
【思路点拨】由异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为 S 极，右端为 N 极， 磁体周围的磁感线是由北极出发回到南极的。
(1) 在图甲中，闭合开关后，通电螺线管的右端为 “S”)
N
极。( 选填“N”或
(2)在图甲实验过程中，将电源正负极对调，发现小磁针的偏转方向发生改变。这 样操作是为了探究通电螺线管外部磁场方向和
电流方向
有关。
(3)图乙中，闭合电路中的一部分导体 AB 静止不动，当磁体左右运动时，灵敏电 流计的指针
条形磁铁 N
此可以判断， 通电螺线管外部的磁场分布与
周围的磁场分布是相似 (选填“N”或“S”)
的，将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时 极的指向就是该点处磁场的方向。
【思路点拨】 奥斯特实验第一次发现了电流可以产生磁场， 能使小磁针发生偏转， 同时还得出磁场的方向与电流的方向有关。 地球周围空间存在的磁场叫地磁场。 地磁 北极在地理南极附近；地磁南极在地理北极附近。人们规定：在磁场中的某一点，小 磁针北极N 极所指的方向就是该点的磁场方向，在磁场中不同点，磁场方向一般不 同。
【经典例题】如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平 行。接通电路后，观察到小磁针偏转。
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在 (2)实验中小磁针的作用是
磁场
。 。
检测磁场的存在 B
(3)实验中用到的一种重要科学研究方法是 A．类比法
。
B．转换法 C．控制变量法 D．等效替代法
北方
。(选填“南方”或“北
小磁针偏转的方向不变
。
(3)老师在其他实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上 方，闭合开关后，小磁针的转动方向将
改变
(选填“不改变”或“改变”)。
B
(4)在做该实验时，下列操作中现象最明显的是 A．电流沿东西方向放置在磁针的正上方 B．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
探究螺线管的环绕方向，明确两种绕线方法。 探究通电螺线管外部和内部的磁场方向与电流方向的关 注意事项 系，运用安培定则。使用两个不同绕法的螺线管，通过改变通 入螺线管的电流方向，观察通电螺线管内外小磁针 N 极指向， 确定通电螺线管内部和外部的磁场方向。
【经典例题】(2017· 泰州)(1)如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小 磁针偏转，此现象说明了
(2)将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中竖直 上下运动， 电流计指针 电流计指针
不会
偏转； 让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动，
会
偏转。(选填“会”或“不会”)
(3)综合(1)(2)中的实验现象可知，导体在磁场中运动产生电流的条件是：导体必 须是
闭合
电路的一部分，且一定要做
。
C．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的正下方 D．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的延长线上
实验
3
通电螺线管的外部磁场
实验原理
探究通电螺线管外部的磁场分布 实验仪器：学生电源、导线、小磁针(多枚)、螺线管、开 关
实验步骤和 现象
实验步骤：1.正确连接实验电路； 实验步骤和 现象 在螺线管的周围摆放小磁针； 闭合开关，观察小磁针方向，并在图上记录小磁针 N 极方 向，标注此时螺线管的 N、S 极； 改变电流方向，再次确定并标出图中螺线管的 N、S 极。
A
(选填“A”“B”或“C”)。
A．人体内部磁场的磁感线分布较疏 B．人体内部磁场的磁感线分布较密 C．两者磁场的磁感线疏密大致相同 ②对人体内部磁场存在的原因提出猜想，请写出一种猜想及其依 据： 电流周围有磁场，人体内也有电流 。
5．(2017· 绥化)用如图甲、乙所示的装置，分别探究“通电螺线管外部磁场的分布” 和“电磁感应现象”。
(1)小明猜想中的自变量是 磁棒插入线圈中的速度
。
(2)根据此展品，请你再提出一个可探究的科学问题 感应电流的方向与磁棒在
线圈中的运动方向是否有关
。
适应训练
SHI YING XUN LIAN
1．(2017· 长沙)小天利用手中的条形磁体做了以下小实验，其中结论正确的是( A ) A．条形磁体能够吸引小铁钉 B．同名磁极相互吸引 C．将条形磁体用细线悬挂起来，当它在水平面静止时北极会指向地理南方 D．条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后就不可能有互相作用了
(1)请你猜想小磁针指向不发生变化的原因是 小磁针与直导线距离远
。
(2)写出检验你的猜想是否正确的方法 使小磁针尽量靠近直导线，小磁针静止
时，给直导线通电，观察小磁针指向是否变化，若小磁针指向变化，说明猜 想正确；若小磁针指向不变化，说明猜想错误
。
4．(2017· 上海)研究发现，人体内部存在磁场，人体内部的磁场与人体健康密切相关。 ①人体内部的磁场与地磁场相比很弱， 若用磁感线描述人体内部的磁场和地磁场， 则下列判断中合理的是
【举一反三】 如图所示， 地球是一个巨大的磁体， 在它的周围空间中存在地磁场， 它的磁场分布与条形磁铁相似。 请在图中大致画出地球外部空间地磁场的磁感线分布 示意图，并在每条磁感线上标出方向(至少画 6 条磁感线)。
【答案】如图所示。
实验
实验原理
2 电生磁
奥斯特实验：电流的周围有磁场 实验装置：导线若干，小磁针一个，电源一个，开关一个 实验步骤：
实验步骤和现 象
1．将磁针放置在导线旁，导线通电时磁针发生偏转。
2．切断电流时，磁针又回到原位。 实验步骤和现 象 3．改变电流方向，磁针向相反方向偏转。 4．切断电流时，磁针又回到原位。 实验现象：观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针 又回到原来的位置。
1.由于地磁场的存在， 要使磁针明显偏离原来方向， 导线中 必须通较强的电流(约 5～10 A)，这样强的电流一般可以采取触 接电池两极引起短路获得。因此，实验相当于电源外部短路， 注意事项 电源将受到损坏(干电池内电阻较大，以使用干电池为好)。这仅 仅是为了获得短暂的大电流而采取的变通办法。使用学生电源 做这个实验，电路中应串联滑动变阻器限流，而且通电时间要 短。 2．导线必须南北向放置，如沿东西向放置，不偏转。
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针 偏转。 乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用。 (1)没通电时，静止的小磁针的 N 极指向 方”) (2)两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池 的正负极，改变电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到 的现象是
地磁场
通电导体周围存在磁场
；断开开关，小磁针在
的作用下又恢复到原来的位置， 改变直导线中电流方向， 小磁针的偏
磁场方向与电流方向有关
转方向发生了改变，说明了
。
(2)探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些 细铁屑，通电后
轻敲
(填写操作方法)玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由
减小摩擦力的影响
， 铁屑在磁场
磁化
成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来。
②再在玻璃板上放一些小磁针，记录这些小磁针静止时 N 极的指向。 ③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针 N 极的指向画出一些带箭头的曲 线来形象地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫做