电与磁知识点和例题.doc

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电与磁

1.磁场

　　磁场的概念是个很抽象的概念，看不见、摸不着，对它的认识只能逐步加深，对于磁场，要明确以下几点：

　　⑴磁场的存在，在磁体的周围和通电导体的周围存在着磁场，这可以利用小磁针来检验。

小磁针在一般情况下是指南、北的，若小磁针指向忽然发生变化，则小磁针的周围必定有其它的磁场存在。

　　⑵磁场的方向，磁场具有方向性，当小磁针放在磁场各点不同处，小磁针N极的指向不同，这说明磁场各点方向是不同的，我们规定：

在磁场中的某一点，小磁针北极所指的方向就是这一点的磁场方向。

　　⑶磁场的性质，磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用，磁体间的相互作用就是通过磁场而产生的。

放在磁场中的小磁针能发生偏转，就是因为磁针受到了磁场的作用。

磁场虽然看不见、摸不着，但我们可以根据它对放在其中的磁体所产生的作用来感知它、认识它。

2.磁感线

　　磁感线是形象地研究磁场的一种方法。

在磁场中画一些有方向的曲线，任何一点的曲线方向都是跟放在该点的小磁针北极所指的方向一致的，这样的曲线叫磁感线，磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来回到磁体的南极。

利用这些曲线可以形象地表示磁场中各点的磁场方向和磁场的强弱。

3.如何理解电磁铁的工作原理

　　电磁铁是根据电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁场大大增强的原理来工作的。

　　电磁铁的优点是：

它的磁性的有无可以由通、断电来控制；它的磁性的强弱可以由电流强度的大小和螺线管的匝数多少来决定；它的南北极可以由变换电流方向来控制。

　　电磁铁的铁芯是用软铁制成的，而不是用钢制成的，这是因为软铁容易磁化，也容易失去磁性，而钢磁化后不易去磁。

4.磁场对电流的作用

　　通电直导线在磁场中受到力的作用。

力的方向与磁场方向、导线电流方向有关，可用左手定则判断。

磁场对通电导线和通电线圈作用而运动过程中，把电能转化为机械能，电动机就是从这一理论设计制造出来的

5.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，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。

　　⑴产生感应电流的条件：

第一，导体是闭合电路中一部分，第二，导体在磁场中做切割磁感线的运动，当导体平行于磁感线运动时，不产生感应电流；当导体放入磁场中不运动时，也不会产生感应电流。

　　⑵产生感应电流的方向和磁场方向、导体运动方向有关，可用右手定则来判断。

　　⑶在电磁感应现象中，机械能转化为电能。

四.规律方法整合：

　　1.关于磁体磁性应让学生明白是由于磁体内部物质的运动而产生的，因此一个磁体分成两部分还应该具有两个磁极；磁化实际就是让磁性物质内部物质定向运动的过程。

　　2.关于磁感线应该让学生明白它是一种理想模型，客观上不存在，是假想的，但它是闭合的曲线，线与线不相交，这样学生就会明白在磁体内外磁场方向是不同的。

　　3.通电螺线管的磁场方向与电流方向满足右手螺旋定则即　表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，也叫右手螺旋定则。

（1）通电直导线中的安培定则（安培定则一）：

用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。

（2）通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：

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。

　　4.电磁铁与普通磁铁相比：

优点是磁性强弱可控（电流大小、线圈匝数），磁性有无可控（通断电），磁极方向可控，因此把它用在一些自动控制电路中。

　　电磁铁的铁芯是用软铁制成的,而不是用钢制成的,这是因为软铁容易磁化,也容易失去磁性,而钢磁化后不易去磁.

　　5.磁场对电流的作用中应该让学生明白磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。

　　实验表明，当通电直导线的方向与磁感线的方向平行时（如图甲所示），磁场对通导线（图甲中直导线ab）没有力的作用。

当通电直导线的方向与磁感线的方向不平行（斜交）时，磁场对通电直导线（图乙中直导线ab）有力的作用（垂直纸面向内）。

当通电直导线的方向与磁场的方向垂直时，磁场对通电导线（图丙中直导线ab）的作用力最大（方向垂直纸面向内）。

　　在图丙中，保持磁感线B的方向不变，而使直导线ab内电流方向相反时，ab受力的方向也相反；保持直导线内电流方向不变，而使磁感线B的方向相反时，ab受力的方向也相反。

但如果在图丙中，同时使磁感线B的方向及ab内电流方向都变为相反，则直导线ab的受力方向不发生变化。

　　6.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,导体中就产生感应电流,这种现象叫做电磁感应,产生的电流叫感应电流。

⑴产生感应电流的条件:

第一,导体是闭合电路中一部分,第二,导体在磁场中做切割磁感线的运动,当导体平行于磁感线运动时,不产生感应电流;当导体放入磁场中不运动时,也不会产生感应电流.（导体不动、磁场动也能切割—理解运动的相对性）。

⑵产生感应电流的方向和磁场方向,导体运动方向有关,可用右手定则来判断。

⑶在电磁感应现象中,机械能转化为电能。

　　学生应知道：

磁场方向、感应电流方向、导体运动方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。

　　7.直流电动机的工作过程，就是把电能转化为机械能的过程。

从能量转化的角度看，发电机和电动机的运转互为反过程。

　　同学们刚刚学习完三种电磁现象，往往容易混淆，为了记忆和理解，特列表如下：

现象

发现者

能量转化

判定方法

电流的磁场

奥斯特

电能→磁能

安培定测

电磁感应

法拉第

机械能→电能

（右手定则）

磁场对电流的作用

安培

电能→机械能

（左手定则）

　　说明：

判定方法中的右手定则和左手定则，在初中物理暂不做要求。

　　三种电磁现象的重要应用对比如下：

应用

原理

要点

电磁铁

电流的磁场

通电螺线管内插入铁芯，磁场大大增强

磁性有无可用通断电控制，磁性强弱可用电流大小及匝数多少控制。

交流发电机

电磁感应

交流电：

周期性改变方向的电流。

集流环（两个铜环）和一对电刷的作用

直流电动机

通电线圈在磁场中受力转动

用换向器（两个铜束环）和一对电刷使线圈持续转动

五、典型例题

题型一、考察磁极及磁极间的相互作用

　　1小玉为了检查某钢条是否具有磁性，他将钢条的A端靠近小磁针的N极，发现它们吸引；当把钢条的A端靠近小磁针的S极时，发现它们仍相互吸引，则（　　）

　　Ａ.钢条Ａ端为南极，另一端为北极　　　　Ｂ.钢条Ａ端为北极，另一端为南极

　　Ｃ.不能确定钢条是否具有磁性　　　　　　Ｄ.钢条没有磁性　　　　　　　　

　　解析　磁体有吸引铁、钴、镍等物质的性质。

将钢条的A端靠近小磁针的N极，发现它们吸引，说明钢条A端可能为S极或者钢条没有磁性；当把钢条的A端靠近小磁针的S极时，发现它们仍相互吸引，说明A端不能为S极，因为同名磁极相排斥、故可以判定钢条没有磁性。

　　答案：

D。

　　总结与升华：

磁体的磁性两端最强为两个磁极，中间弱几乎没有磁性，而磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质；同名磁极相排斥、异名磁极相吸引是我们解决这类问题的关键。

　　举一反三

　　如图，AB、CD是两根外形完全相同的金属棒，用AB的一端靠近CD的中间部分时，CD被吸起；用CD的一端靠近AB的中间部分时，没有吸引，由此可以判断

　　A.AB是磁体，CD不是磁体

　　B.CD是磁体，AB不是磁体

　　C.AB、CD都是磁体

　　D.不能判定哪一根是磁体

　　这个题在用AB的一端靠近CD的中间部分时，CD被吸起现象中只说明AB有磁性，因为即使CD有磁性，但接触的是它的中间部位而磁体中间部位是没有磁性的；用CD的一端靠近AB的中间部分时，没有吸引则说明CD无磁性。

　　答案：

A

题型二、考察磁场、磁感线

　　2如图所示，根据通电螺线管的磁感线方向，可以判断螺线管左端为_________极，电源的a端为_________极，小磁针静止时b端为_________极。

　　解析　通电螺线管周围存在磁场，根据磁感线方向可知螺线管左端为S级所以我们用右手大拇指向右可知电流方向向下，a为电源正极；小磁针b端为N级。

　　总结与升华：

这类题充分考察了磁场的方向、螺线管的磁场与电流的关系。

　　举一反三

　　如图，当开关闭合后，通电螺线管边的小磁针按如图所示方向偏转，则通电螺线管的a端为_________极，电源的d端为_________极；当图中滑片P向右移动过程中，通电螺线管的磁性将_______（选填：

“增强”、“减弱”或“不变”）。

　　解析:

小磁针N级指向b说明b为螺线管S级，用右手大拇指指向a，根据四指环绕方向d为电源负极,当P向右移动时阻值变大，电流变小，螺线管磁性减弱。

典型题三考察电磁铁

　　3某同学的实验装置如图所示，弹簧下端吊的是铁块，当他将开关闭合以后，弹簧的长度_______；当他将滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表的示数_______，弹簧的长度将_________；如果其他条件不变，他只是将电源的正负极调换了一下，发生变化的是_________。

　　解析：

开关闭合以后，电磁铁中有电流产生磁性，对铁块有吸引，因此弹簧的长度变长；当他将滑动变阻器的滑片向左滑动时，阻值变小，电流变大，磁性增强，故而弹簧的长度将变长；如果其他条件不变，他只是将电源的正负极调换了一下，此时电流大小没变，电磁铁磁性强弱不变，所以弹簧长度不变，发生变化的是电磁铁的磁极和磁感线方向。

　　总结升华:

这类题考察的是电磁铁的优点：

它的磁性的有无可以由通、断电来控制；它的磁性的强弱可以由电流强度的大小和螺线管的匝数多少来决定；它的南北极可以由变换电流方向来控制。

　　电磁铁的铁芯是用软铁制成的，而不是用钢制成的，这是因为软铁容易磁化，也容易失去磁性，而钢磁化后不易去磁。

　　举一反三：

　　如图所示，有A、B两只线圈套在玻璃管上，可以自由滑动，原先A、B两线圈靠在一起，两只线圈接通电源后由于互相排斥，两线圈分开到图示位置，这时如果将铁棒C插入B中，那么（　　）．

A．A、B将分别向左、右分开

　　B．A、B将向中间靠拢

　　C．B不动，A将被推开

　　D．B不动，A将被吸引

　　解析：

将C铁芯插入，B磁性增强，故排斥力增大，因此选：

A

典型题四考察电磁感应

　　4闭合电路中的一部分导体在磁场运动如图所示，根据A图分别在B、C、D图中画出磁场方向、感应电流方向、导体运动方向中的一个.

　　解析：

在由A到B过程中导体运动方向、磁感线方向都没变故感应电流方向不变；由B到C只改了运动方向所以感应电流方向改变；在D和A比较有两个方向没变故运动的方向也不变。

因此答案如下:

　　总结升华：

此题考查了磁场方向、感应电流方向、导体运动方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。

典型题五考察电流对通电导体的作用

　　5探究通电导体在磁场中受到的力与哪些因素有关时，小丽同学做了如下三组实验，如图所示,其中AB是通电导体的一部分，导线上的箭头表示电流方向，F表示导体受力的方向，N、S表示磁体的两极．

　　⑴通过实验（a）和（b）说明，通电导体在磁场中的受到力方向与_________的方向有关．

　　⑵通过实验（b）和（c）说明，通电导体在磁场中的受到力方向与________