第16章 電流的磁場 講義-2020-2021學(xué)年蘇科版九年級物理下冊（機(jī)構(gòu)專用）

的磁場【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.認(rèn)識電流的磁效應(yīng)，初步了解電與磁之間的某種聯(lián)系；2.會判斷通電螺線管周圍的磁場方向；3.了解什么是電磁鐵，知道電磁鐵的特性和工作原理；4.知道影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素；5.了解電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、電流的磁場1.通電直導(dǎo)線周圍的磁場：（1）電流周圍存在磁場的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。（2）在垂直于通電直導(dǎo)線的平面內(nèi)，它的磁感線是以電流為中心的同心圓。2.通電螺線管周圍的磁場：（1）螺線管：把導(dǎo)線繞在圓筒上就做成了螺線管。（2）安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。要詮釋點(diǎn)：1.奧斯特實(shí)驗(yàn)的重大意義是首次揭示了電和磁之間的聯(lián)系，對磁現(xiàn)象的“電”本質(zhì)的研究提供了有力的證據(jù)。2.通電導(dǎo)線周圍的磁場方向與電流方向有關(guān)。要點(diǎn)二、電磁鐵電磁繼電器1.電磁鐵：在一根軟鐵芯上，用漆包線繞成線圈就做成了一個(gè)簡單的電磁鐵。。2.電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)：（1）電磁鐵磁性的有無可以由通電、斷電來控制。（2）電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以調(diào)節(jié)電流的大小來控制。（3）電磁鐵的N、S極是由線圈中的電流方向決定的，便于人工控制。3.電磁繼電器：（1）電磁繼電器是用電磁鐵控制電路的一種開關(guān)。（2）結(jié)構(gòu)：控制電路和受控電路兩部分組成?？刂齐娐钒姶盆FA、銜鐵B、低壓電源U1、開關(guān)S；受控電路包括高壓電源U2、電動機(jī)M，電磁繼電器的觸點(diǎn)D、E。（2）原理：閉合控制電路中的開關(guān)S，電流通過電磁鐵A的線圈產(chǎn)生磁性，把銜鐵B吸下來來，使動觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)E接觸，受控電路閉合，電動機(jī)工作。閉合開關(guān)S，線圈中的電流消失，電磁鐵的磁性消失，銜鐵B在彈簧C的作用下與電磁鐵A分離，使觸點(diǎn)D、E脫開，受控電路斷開，電動機(jī)停止工作。要點(diǎn)詮釋：電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接的控制高電壓、強(qiáng)電流電路通斷的裝置。電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)?！镜湫屠}】類型一、電生磁1、（多選）如左圖，甲、乙、丙是放在通電螺線管周圍的軟鐵片，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)則（）A.甲的左端為N極B.乙的左端為N極C.丙的左端為N極D.丙的右端為N極【思路點(diǎn)撥】熟練掌握安培定則和磁極之間的相互作用規(guī)律是解題的關(guān)鍵?！敬鸢浮緼C【解析】通電螺線管的磁場極性跟電流方向的關(guān)系，可以用安培定則來決定：用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。根據(jù)電源的正負(fù)極可判定螺線管中電流方向，用安培定則判斷出螺線管左端為北極，右端為南極，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通電螺線管外部的磁場和條形磁鐵的磁場一樣，通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁鐵的兩端。磁感線從北極出來，回到南極，軟鐵片磁化后的北極方向和磁感線方向一致。甲的左端，乙的右端，丙的左端均為N極。故答案為A、C。【總結(jié)升華】正確運(yùn)用安培定則，符號標(biāo)在圖上有利于處理問題。2、如圖所示的A、B兩螺線管，通電后能夠互相吸引，畫出螺線管B的繞線，標(biāo)明電流方向。【答案】如圖所示【解析】因?yàn)閮陕菥€管相吸為異名磁極，利用安培定則繞線。通電后兩螺線管能相互吸引，說明A、B兩端是異名磁極，根據(jù)安培定則判斷，A端為N極，則B端為S極，知右邊螺線管中電流方向是如圖所示。【總結(jié)升華】解答本題需掌握安培定則，注意一定要用右手。舉一反三【變式】請?jiān)谌鐖D中標(biāo)出小磁針a靜止時(shí)的N、S極?！敬鸢浮咳鐖D所示【解析】如圖，電源的右端是正極，說明電流從螺線管的左端流出、右端流入，根據(jù)安培定則知，螺線管的左端是N極，右端是S極；根據(jù)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以上面小磁針的左端是S極，右端是N極。類型二、電磁鐵電磁繼電器3、（多選）關(guān)于電磁鐵的特點(diǎn)，以下說法正確的是（）A.電磁鐵通電有磁性，斷電仍能保持一部分磁性B.通入電磁鐵的電流越大，它的磁性越強(qiáng)C.在電流一定時(shí)，外形相同的螺線管，線圈匝數(shù)越多磁性越強(qiáng)D.當(dāng)通入電磁鐵的電流方向改變后，電磁鐵就會失去磁性【思路點(diǎn)撥】解答本題需了解（1）電磁鐵磁性的有無，完全可以由通斷電來控制。（2）電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以由電流的大小、線圈匝數(shù)控制?！敬鸢浮緽C【解析】內(nèi)部帶鐵心的通電螺線管叫做電磁鐵，它的優(yōu)點(diǎn)是：電磁鐵有無磁性可以由通斷電來控制；它的磁性強(qiáng)弱可以由電流的強(qiáng)弱來控制；它的N、S極可以由變換電流方向來控制。電流一定時(shí)，外形相同的螺線管，線圈匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)。故答案為B、C?！究偨Y(jié)升華】結(jié)合實(shí)際掌握電磁鐵的特點(diǎn)，磁性的大小、磁極的變化與什么因素有關(guān)是解題的關(guān)鍵。4．探究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱”的因素時(shí)，按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)總觀察到電磁鐵A吸引大頭針的數(shù)目均比B多，此實(shí)驗(yàn)說明影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素是（）A．電流的方向B．電流的大小C．線圈的匝數(shù)D．電磁鐵的極性【答案】C【解析】由圖知，A、B線圈串聯(lián)，所以通過A、B的電流相等，A的線圈匝數(shù)明顯比B的線圈匝數(shù)多。每次實(shí)驗(yàn)總觀察到電磁鐵A吸引大頭針的數(shù)目均比B多。所以此實(shí)驗(yàn)說明電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)。【總結(jié)升華】此題是探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素的實(shí)驗(yàn)。主要考查了電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，注意轉(zhuǎn)化法的使用。5、如圖所示，這是某同學(xué)設(shè)計(jì)的溫度自動報(bào)警器的電路圖，要求溫度達(dá)到80℃時(shí)，電鈴能自動發(fā)出報(bào)警信號。他的電路符合要求嗎？為什么？【答案】他設(shè)計(jì)的電路不符合要求。因?yàn)楫?dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，左面電路接通，電磁鐵有了磁性，吸引銜鐵，而右面的電路斷開，電鈴不能發(fā)聲【解析】當(dāng)溫度升高到80℃時(shí)，電磁鐵才能通電有磁性，吸引銜鐵，不是靠近靜觸頭，而是遠(yuǎn)離靜觸頭，斷開報(bào)警電路。【總結(jié)升華】看清電路，分析電路的通斷情況，達(dá)到最終目的。舉一反三：【變式】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路，小羊群被細(xì)漆包線包圍著，羊在圈中時(shí)電鈴不響；當(dāng)羊逃離時(shí)，碰斷漆包線，電鈴就報(bào)警。試解釋此報(bào)警電路的工作原理?！敬鸢浮慨?dāng)羊在圈中時(shí)，電磁鐵電路是通路，電磁鐵吸下銜鐵，使動觸頭與靜觸頭分開，斷開電鈴電路，電鈴不響；當(dāng)羊逃離時(shí)，碰斷細(xì)漆包線，斷開電磁鐵電路，電磁鐵無磁性，彈簧拉下動觸頭，閉合電鈴電路，電鈴響而報(bào)警。

【鞏固練習(xí)】一、選擇題1.通過如圖所示相同原理實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了電與磁之間的聯(lián)系的科學(xué)家是（）A．奧斯特B．帕斯卡C．牛頓D．伽利略2.下列關(guān)于增強(qiáng)螺線管磁性的方法中，錯(cuò)誤的是（）A.增強(qiáng)線圈的匝數(shù)B.在螺線管中插入鐵芯C.增加電流強(qiáng)度D.增大螺線管的電阻，而電壓保持不變3.如圖所示，通電螺線管周圍能自由轉(zhuǎn)動的小磁針a、b、c、d（黑色磁極為N極）已靜止，指向正確的是（）A．小磁針aB．小磁針bC．小磁針cD．小磁針d4.如圖所示，當(dāng)開關(guān)由閉合到斷開時(shí)（）A．電磁鐵磁性增強(qiáng)，彈簧長度縮短B．電磁鐵磁性減弱，彈簧長度縮短C．電磁鐵磁性增強(qiáng)，彈簧長度變長D．電磁鐵磁性減弱，彈簧長度變長5.如圖所示，電磁鐵P和Q通電后（）A．P的右端是N極，Q的左端是S極，它們相互吸引B．P的右端是S極，Q的左端是S極，它們相互排斥C．P的右端是N極，Q的左端是N極，它們相互排斥D．P的右端是S極，Q的左端是N極，它們相互吸引6.如圖是汽車啟動裝置原理圖對于過一裝置及其工作特點(diǎn)，下列說法中不正確的是（）A.旋轉(zhuǎn)鑰匙能使電磁鐵所在電路工作 B.電磁鐵的工作電壓比電動機(jī)的工作電壓低C.電磁鐵通電時(shí)，上端是S極下端是N極 D.電磁鐵通電時(shí)，吸引上方的銜鐵，使觸點(diǎn)A向右與B接觸7.如圖所示，開關(guān)閉合后，以下操作可使通電螺線管磁性增強(qiáng)的是（）

A．減少電池個(gè)數(shù)

B．增加通電時(shí)間

C．滑動變阻器滑片P向右移

D．滑動變阻器滑片P向左移8.如圖所示是小李探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。下列措施中能使電磁鐵磁性增強(qiáng)的是（）A．滑片P向右移動，其他條件不變B．滑片P向左移動，其他條件不變C．開關(guān)S由1扳到2，其他條件不變D．電源的正負(fù)極對調(diào)，其他條件不變9.如圖所示，通電螺線管周圍的四個(gè)小磁針靜止時(shí)，小磁針N極指向正確的是（）A．a(chǎn)B．bC．cD．d10.如圖所示，下列說法正確的是（）A．當(dāng)S1斷開S2閉合時(shí)，紅燈亮B．當(dāng)S1斷開S2閉合時(shí)，綠燈亮C．當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)，綠燈亮D．當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，綠燈亮11.小明在學(xué)習(xí)電與磁的知識后，標(biāo)出了如圖所示四種情況下磁體的磁極（小磁針的黑端為N極），其中正確的是（）二、填空題12.下圖為奧斯特實(shí)驗(yàn)示意圖，比較甲與乙可得出的結(jié)論是：；比較甲與丙可得出的結(jié)論是：。13.如圖所示，閉合開關(guān)S，通電螺旋管右側(cè)的小磁針靜止時(shí)，小磁針的N極指向左，則電源的右端為極。若使通電螺線管的磁性增強(qiáng)，滑動變阻器額滑片P應(yīng)向端移動。三、作圖題14.如圖甲所示，根據(jù)通入電流的方向，標(biāo)出U形電磁鐵的N、S極，在圖乙中畫出導(dǎo)線的繞法。15.通電螺線管下方自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止后如圖所示，請?jiān)趫D中標(biāo)出螺線管的N、S極和螺線管中的電流方向。

【答案與解析】一、選擇題1.【答案】A【解析】1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特做實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線中通過電流時(shí)，它旁邊的磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，由此說明了通電導(dǎo)體周圍存在磁場，在世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了電與磁的聯(lián)系。故選A。2.【答案】D【解析】因?yàn)殡妷罕３植蛔儯娮柙龃螅瑫?dǎo)致電流強(qiáng)度減小，螺線管磁性減弱,故D是錯(cuò)誤的。3．【答案】C【解析】由右手螺旋定則判斷出通電螺線管的左端為N極，右端為S極，由同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引知，只有小磁針c的指向正確。4.【答案】D【解析】根據(jù)右手定則，伸出右手握住螺線管，四指彎曲指向電流的方向，則大拇指所指的方向——通電螺線管的下端為N極，則上端為S極．根據(jù)同名磁極相互排斥，條形磁鐵受到向上的斥力。當(dāng)開關(guān)由閉合到斷開時(shí)，電路中的總電阻變大，電流變小，電磁鐵的磁性減弱，電磁鐵對條形磁鐵的斥力減弱，彈簧會變長。故選D。5.【答案】B【解析】由右手安培定則可得螺線管P左側(cè)為N極，右側(cè)為S極；螺線管Q左側(cè)為S極，右側(cè)為N極，即兩磁鐵同名磁極相對，相互排斥。故選B。6.【答案】C

【解析】AD、將汽車鑰匙插入鑰匙孔，轉(zhuǎn)動鑰匙相當(dāng)于閉合電磁鐵的開關(guān)，使電磁鐵工作，吸引銜鐵向下，使觸點(diǎn)A向右與B接觸，把電動機(jī)所在電路接通，汽車啟動。故AD正確；B、由圖知，電磁鐵的工作電壓只是電動機(jī)的工作電壓的一部分，電磁鐵的工作電壓比電動機(jī)的工作電壓低，故B正確；C、電磁鐵上端無論是S極還是N極，都會對銜鐵有吸引作用，故C錯(cuò)。故選C。7.【答案】D

【解析】要使通電螺線管的磁性增強(qiáng)，可以增大螺線管的電流，增大線圈的匝數(shù)。減少電池個(gè)數(shù)會減小電流，減弱線圈的磁性；增加通電時(shí)間與磁性的增強(qiáng)無關(guān)；滑片向右移動時(shí)，電阻變大，電流變小，磁性減弱；只有D是正確的。8.【答案】B【解析】滑片右移，電路中的電阻增大，電流減小，電磁鐵的磁性會減弱，故A不合題意；滑片左移，電路中的電阻減小，電流增大，電磁鐵的磁性會增強(qiáng)，故B符合題意；開關(guān)S由1扳到2時(shí)，線圈的匝數(shù)減少，電磁鐵的磁性會減弱，故C不符合題意；電源的正負(fù)極對調(diào)只會改變電流的方向，對電磁鐵的磁性不會有影響，故D不合題意。9.【答案】A【解析】根據(jù)電源的正負(fù)極在圖上標(biāo)出通電螺線管的電流方向，根據(jù)電流方向，利用安培定則判斷螺線管的磁極，根據(jù)磁體周圍的磁感線從N極出來回到S極，畫出磁體周圍的磁感線，根據(jù)磁場中任一點(diǎn)小磁針北極和該點(diǎn)的磁感線方向一致，所以a點(diǎn)磁針北極指向左端；b點(diǎn)磁針北極指向右端；c點(diǎn)磁針北極指向右端；d點(diǎn)磁針北極指向左端，如圖所示。10.【答案】B【解析】當(dāng)S1斷開、S2斷開時(shí)，左側(cè)的控制電路無電流，電磁鐵無磁性，右側(cè)的工作電路也是斷開的，所以兩燈均不能工作；當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，左側(cè)的控制電路無電流，電磁鐵無磁性，由于彈簧的原因，動觸點(diǎn)與綠燈的觸電接觸，同時(shí)由于右邊的工作電路也是閉合的，所以此時(shí)的綠燈亮，故A錯(cuò)誤、B正確；當(dāng)S1、S2閉合時(shí)，左側(cè)的控制電路有電流，電磁鐵有磁性，由于彈簧的原因，動觸點(diǎn)與紅燈的觸電接觸，同時(shí)由于右邊的工作電路也是閉合的，所以此時(shí)的紅燈亮，故D錯(cuò)誤。當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)，左側(cè)的控制電路斷開，電磁鐵無磁性，同時(shí)右側(cè)的工