课程解读

一、学习目标：

1. 了解电流的磁效应；知道电生磁现象；

2. 知道电生磁时，磁场方向与电流方向有关；

3. 会利用安培定则判断磁场方向；

4. 知道电磁铁的构造及运用；

5. 能通过实验理解影响电磁铁磁性强弱的因素．

二、重点、难点：

安培定则，探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关。

三、考点分析

本讲内容在中考物理中的要求如下：

知识点	考纲要求	题型	分值
电流的磁效应	知道	填空、选择、作图、实验题	1~3分
安培定则	理解	填空、选择、作图、简答、实验题	1~3分
电磁铁	知道	填空、选择、简答、实验题	1~5分

知识梳理

一、电生磁

1. 奥斯特实验：通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应．

【说明】奥斯特实验不仅说明了“通电导线的周围存在磁场”，同时还说明了“磁场方向与电流的方向有关”．

【注意】奥斯特实验中，直接用一根导线将电池“短路”，这是为了获得较大的电流，从而有较强的磁性，否则小磁针会因受力过小而不偏转．为了保护电池，要试触，不要长时间让电池短路，否则易烧坏电源．

2. 通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样，其两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由安培定则（也叫：右手螺旋定则）来判断．

【说明】安培定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极．

二、电磁铁

1. 电磁铁：

定义	内部插入铁芯的螺线管
原理	电流的磁效应，通电螺线管内插入铁芯后磁场大大增强
优点 （特点）	磁性有无由通断电来控制； 磁极由电流方向来控制； 磁性强弱由电流大小、线圈匝数来控制。
应用	电磁继电器、电动机、电话

【注意】①如果带有铁芯的螺线管没有通电，此时它没有磁性，但仍属于电磁铁；

②电磁铁的铁芯应该是“软铁”，即电磁铁断电，其铁芯的磁性会消失；

③利用了电流的磁效应来工作，即将电能转化为磁场能，进而转化为机械能．

2. 探究影响磁性强弱的因素

①磁性强弱与线圈匝数的关系：（控制电流相等）

②磁性强弱与电流的关系：（控制线圈匝数不变）

③结论：线圈匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性越强。

④方法：控制变量法；转换法

典型例题

知识点一：电流的磁效应和安培定则

例1. 1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起与会科学家的极大兴趣。如图所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，看到的现象是：通电螺线管（ ）

A. 转动后停在任意位置 B. 转动后A指南方

C. 转动后沿东西方向静； D. 转动后A指北方

【解析】螺线管通电后具有磁性，根据安培定则，可以知道B端为N极，A端为S极；磁体静止时指南的一端为南极，指北的一端为北极。

【答案】B

【针对练习1】如图所示，由甲、乙两图可以得出的结论是：通电导线的周围存在着__________，由乙、丙两图，可以得出的结论是：________________。

【答案】磁场 磁场方向与电流方向有关

【针对练习2】如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是电磁体，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是

A. N、S、N、N B. S、N、S、S

C. S、S、N、S D. N、N、S、N

【解析】由题干获取信息：A、B、C、D均为磁极；由磁感线判断：A、B为同名磁极，C、D为异名磁极；从磁体特点可知：B、C为异名磁极。根据安培定则，可知B为N极，C为S极。

【答案】D

【针对练习3】闭合开关后，四个小磁针指向（黑色为N极）都正确的是（ ）

A B C D

【答案】D

知识点二：电磁铁

例2. （多选）电磁铁在生活和生产中有着广泛的应用。下图中应用到电磁铁的设备有（ ）

【解析】A空气开关：当电路中的电流过大时，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁，从而断开电路；B普通电熨斗：利用电流的热效应工作；C电话的听筒：将电信号转化为声信号，电能转化为机械能再转化为声能，相当于电动机，利用了电磁铁的性质；D电热水壶：利用电流的热效应工作。

【答案】AC

【针对练习1】如图所示，A是悬挂在弹簧下的铁块，B是螺线管中的铁芯，S是转换开关（S接1时连入电路的线圈匝数多，S接2时连入电路的线圈匝数少），P是滑动变阻器的滑片。要使弹簧的长度变长，可采取的办法是（ ）

A. 不改变滑片P的位置，S由1改接到2

B. S接1不变，将滑片P向右滑

C. S接1不变，将滑片P向左滑

D. S接1不变，滑片P的位置不变，将铁芯B抽出

【答案】C

【针对练习2】如左图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。

⑴下表是该组同学所做实验的记录表：

①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是： ；

②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是： ；

⑵在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”

①你对此问题的猜想是： ；

②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法： 。

【答案】⑴①当线圈的匝数一定时，电磁铁的电流越大，磁性越强；

②当线圈的电流一定时，电磁铁的匝数越多，磁性越强。

⑵①当线圈中的电流和匝数一定时，线圈内的铁芯越大，电磁铁的磁性越强。

②按照如图所示的电路连接实物，首先在线圈内放入一个小的铁芯，闭合开关，数出吸引铁钉的数目a ；然后，断开开关，在线圈内放入一个大的铁芯，闭合开关，数出吸引铁钉的数目b，最后比较a与b的多少。

提分技巧

1. 奥斯特首先发现了电与磁之间的联系，通电导体周围存在着磁场，进而也可说电流周围存在着磁场．

2. 在通电螺线管外部，磁感线从N极出来回到S极；在通电螺线管内部，磁感线从S极出发回到N极，从而使磁感线构成一条闭合的曲线。

3. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，要会运用控制变量法来探究．在比较电磁铁磁性强弱时，由于电磁铁的磁性强弱不易被观察到，实验中可根据吸引大头针或曲别针的多少来判断，这种研究问题的方法叫“转换法”．

预习导学

奥斯特发现了电生磁，从而把电能转化为动能（机械能），使电动机的发明和使用成为可能；

（1）电动机是如何工作的？

（2）电动机的出现和使用，迫使人类需要获得大量的电能，如何方便地获得充足、便宜的电能？

（3）磁能生电吗？

同步练习（答题时间：60分钟）

1. 在下列所示的四个图中能正确地表示出通电螺线管极性关系的是（ ）

2. 奥斯特实验说明了 （ ）

A. 通电导体的周围存在着磁场 B. 导体的周围存在着磁场

C. 磁体的周围存在着磁场 D. 磁场对电流有磁力作用

3. 甲、乙两个线圈套在同一根玻璃棒上，且能够自由滑动，按下图所示连接电路。当开关闭合后，这两个线圈（ ）

A. 将向左右分开 B. 将向中间靠拢

C. 均静止不动 D. 先向左右分开，后向中间靠拢

4. 如图所示，通电螺线管周围的小磁针静止时，小磁针指向不正确的是（ ）

A. a B. b C. c D. d

5. 下列哪一组用电装置或元件均利用了电流的磁效应工作 （ ）

A. 电熨斗、电解槽、电烘箱 B. 电饭锅、电烙铁、电磁铁

C. 电话、电磁继电器、电铃 D. 白炽灯、保险丝、电炉

6. 如图所示，闭合电键K后，螺线管内的小磁针静止后停在图中的位置，那么（ ）

A. 电源A端为负极，B端为正极，线圈右端为S极，左端为N极;

B. 电源A端为负极，B端为正极，线圈右端为N极，左端为S极;

C. 电源A端为正极，B端为负极，线圈右端为S极，左端为N极;

D. 电源A端为正极，B端为负极，线圈右端为N极，左端为S极.

7. 小明同学在“制作、研究电磁铁”的过程中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法正确的是（ ）

A. 电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强;

B. B线圈的匝数多，通过B线圈的电流小于通过A线圈的电流;

C. 要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片P向右移动;

D. 若将两电磁铁的上部靠近，其会相互吸引.

8. 如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（ ）

A. 电流表示数变小，弹簧长度变短

B. 电流表示数变小，弹簧长度变长

C. 电流表示数变大，弹簧长度变长

D. 电流表示数变大，弹簧长度变短

9. 如图是著名的_____ _实验，该实验首先发现了_____________，其中，小磁针的偏转方向跟________方向有关。

10. 如图所示，当开关S闭合时，通电螺线管旁的小磁针按图示方向转动，则通电螺线管的a端为_______极，电源的d端为_______极；当图中滑片P向左滑动时，小磁针受到的磁场力将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

11. 如图所示，螺线管磁性的有无可以由 的通断来控制；若将甲和乙两螺线管串联在电路中， 的磁性更强（选填“甲”或“乙”）.

12. 为判断电源的正负极，小华同学找来一根小铁钉，把导线的一部分绕在其上，制成了一个电磁铁连在电路中，如图所示。当闭合开关S，小磁针静止时N极的指向如图。据此判断电源的______________端是正极（选填“a”或“b”）

13. 开关闭合后磁感线的形状如图所示，请在图中标出磁铁A的磁极和磁感线的方向。

14. 将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：A. 电路能改变电磁铁的磁性强弱；B. 使小磁针静止时如图所示．

15. 如图所示，根据小磁针静止时N极的指向，画出螺线管线圈的绕法。

16. 如图所示，开关闭合后，螺线管通电产生磁场，位于螺线管右侧的小磁针会发生偏转。请画出通电螺线管的N、S极，并用箭头在小磁针N极的下方标出其转动的方向。

17. 为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小曼同学作出以下猜想：

猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性

猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强

猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强

为检验上述猜想是否正确，小曼所在小组通过交流与合作设计了以下实验方案：

用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁．如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况．

根据小曼的猜想和实验，完成下面的填空：

（1）通过观察电磁铁 ，可判断它磁性的强弱．

（2）通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的．

（3）通过比较 两种情况，可以验证猜想B是正确的．

（4）通过比较d中甲、乙两电磁铁的情况，发现猜想C不全面，应补充　 　　　．

（5）小曼做完实验又提出了一个新的问题：若将d图中甲中的大铁钉去掉，那么甲、乙吸引大头针的数目是否还是甲多乙少呢？于是进一步猜想：

D. 甲多乙少 E. 甲少乙多 F. 甲一个也不吸引 G. 无法判定

你认为她的猜想最有理由成立的是 ；（填字母）并陈述你的理由 。

18. 如图所示，是某学习小组同学设计的研究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验电路图.

（1）增大通电螺线管的电流，滑动变阻器的滑片应向 （选填“左”或“右”）移动.

（2）下表是该组同学所做实验的记录：

同学们发现无铁芯组实验中没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢?他们通过其他方法验证了这几次实验中通电螺线管都是有磁性的。他们采用的方法可能是 .（写出一种即可）

（3）在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小（粗细）有关?”现有大小不同的两根铁芯，请根据你的猜想并利用本题电路，写出你验证猜想的简要操作方案。

试题答案

1. D

2. A

3. B 【解析】两线圈套在同一根玻璃棒上，甲、乙两线圈通电后是两个不同的磁体，可确定甲的右端为N极，乙的左端为S极。

4. D

5. C【解析】利用排除法：A中的电熨斗、电烘箱，B中的电饭锅、电烙铁，D中的白炽灯、保险丝、电炉都是利用了电流的热效应工作；从而排除ABD项；如果对C项的理解有困难，请参看下一讲，此题可作为预习题。

6. D【解析】小磁针在螺线管的内部，故磁感线是从S极到N极，所以螺线管的右端为N极。

7. A

8. D 【解析】根据安培定则可知电磁铁的上端为N极，与磁铁相排斥，当电路中滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动过程中，电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，弹簧长度变短．

9. 奥斯特 电流的磁效应 电流

10. N 负 变大

11. 电流 乙

12. a

13.

14. 如下图【解析】利用滑动变阻器来改变电流的大小，从而改变磁性的强弱。

15.

16.

17. （1）吸引大头针数目的多少 （2）a、b（或a、c或a、d） （3）b、c

（4）在电流相等时 （5）G 因为甲、乙电流相等，乙匝数虽比甲的少，但其有铁芯，会增强磁性，所以，有两个变量不一样，不易比较。

18. （1）左（2）大头针换成小磁针（或细铁屑）（3）按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，在线圈中首先放入大的铁芯，观察被吸引的大头针的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察被吸引的大头针的数目，记录数据，后将两者进行比较.（只要能答出用大、小铁芯进行对比实验，观察被吸引大头针的数目即可）