【本讲教育信息】

一. 教学内容：

暑假专题——简单的磁现象

二. 教学目标

1. 了解磁体、磁极、磁化等概念。

2. 了解磁场及其性质、磁场方向、磁感应线、熟记各磁感应线的大致形状

3. 了解地磁场、磁偏角

4. 了解电流的磁场、电磁铁及其应用

5. 了解奥斯特实验

6. 了解电磁感应现象

三. 重点、难点

重点是：利用磁场获得电流的条件、电磁感应现象

难点是：利用磁场获得电流的条件、产生感应电流的条件、产生感应电压的条件

四. 知识总结

（一）磁体和磁极

1. 磁体

磁铁吸引铁、钴、镍等物质，磁铁的这种性质叫做磁性。具有磁性的物质叫做磁体。

磁体具有吸铁性，能吸引铁类物质和钴、镍及磁性材料等，他们之间的吸引是相互的。

2. 磁极

磁体各部分的磁性强弱不同，磁体上磁性最强的部分叫做磁极，条形磁体两端的磁性最强。

3. 磁体的指向性

可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针，静止后总是一个磁极指南，另一个指北。指南的磁极叫南极（S极），指北的叫北极（N极）。

4. 磁化

使原来没有磁性的物体获得磁性的过程

（二）磁场和磁感线

1. 磁场

磁体在其周围形成磁场，磁场对放入其中的磁体有力的作用。

磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。

2. 磁场的方向：

我们规定：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场的方向。

3. 磁感线：

在磁场中利用磁感线来描绘各点的磁场方向。在磁场中人为地画出一些有方向的曲线，在这些曲线上每一点沿曲线方向的切线方向都跟该点的磁场方向相同，这些曲线叫磁感线。

几种常见磁场的磁感线的分布

实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来显示磁感线的形状。

（1）条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线

条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体，图1所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状，其实它们的磁感线分布在整个空间内，而且磁感线是闭合的，它们的内部都有磁感线分布。

图1

（2）通电直导线磁场的磁感线：

通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆，如图2所示，电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图3所示，用右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

（3）通电螺线管的磁感线

通电螺线管表现出来的磁性很象一根条形磁铁，一端相当于北极（N），另一端相当于南极（S），形成的磁感线在通电螺线管的外部从北极（N）出来进入南极（S），通电螺线管内部具有磁场，磁感线方向与管轴线平行，方向都是由南极（S）指向北极（N），并与外部磁感线连接形成一些闭合曲线。其方向也可用安培定则判断。用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说大拇指指向通电螺线管的北极。（如图4所示）

4. 地磁场

地球周围的空间里存在着磁场，叫做地磁场。地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁场南极。

由于地理两极跟地磁两极并不重合，这一现象记述最早的人是我国宋代学者沈括。

（三）电流的磁场和电磁铁

1. 通电导线的磁场

通电导线和磁体一样，周围存在着磁场，即电流的磁场，这种现象叫电流的磁效应。奥斯特实验除了表明电流周围有磁场外，还说明电流的磁场方向和电流的方向有关。

2. 通电螺线管的磁场

通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，其外部磁感线的形状同条形磁体，其磁极间的作用规律也同条形磁体。

3. 电磁铁

电磁铁是插入铁芯的螺线管。由于通电时铁芯被磁化，磁场大大增强。电磁铁在通电时有磁性，断电时失去磁性，当通过的电流越大，磁性越强，当通过电磁铁的电流一定时，螺线管的匝数越多，磁性越强。

4. 电磁继电器

电磁继电器实际上就是一个用电磁铁来控制的开关，电磁继电器是用低压电路的通断间接控制高压电路的通断。

（四）电磁感应

电磁感应现象：

闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。

【典型例题】

例1. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是：（ ）

A. 磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场是一种客观存在的特殊物质；

B. 磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时南极所指的方向一致；

C. 磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的；

D. 磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。

答案：正确选项应为A。

例2. 某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动，稍微用手拔动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动。由此可知通电直导线的电流方向是（ ）

A. 自东向西 B. 自南向北

C. 自西向东 D.自北向南

答案：正确选项应为A。

例3. 图5为通电螺线管的剖面图，“Ä”和“⊙”分别表示电流垂直纸面流进和流出，试画出a、b、c、d四个位置上小磁针静止时N极的指向。

解析：小磁针静止时，N极的指向，就是该点磁场的方向，该点磁感线的切线方向，所以只要画出通电螺线管的磁感线即可知道小磁针N极的指向。a、b、c、d四个位置上小磁针静止时N极的指向如图6所示。

题后语：外部磁极间相互作用的规律是：异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，但当小磁针在磁体内部时，小磁针的N极指向螺线管的“N极”。

例4. 有一条形铁块，上面的字样已模糊不清，试用多种方法判定它是否具有磁性。

分析：判断某物体是否具有磁性，主要可依据磁铁的吸铁性，指向性以及磁极间的相互作用规律。

答：方法1：根据磁体的吸铁性来判断。取一些磁性物质（如少量铁粉），如条形铁块能吸引铁粉，就说明它有磁性，是磁体。

方法2：把条形铁块用细线系住中间，悬吊起来。如果它具有磁性，它将会在地球磁场的作用下，只在南北方向停下来。如果该铁块不具有磁性，就会在任意方向停下来。

方法3：另取一根条形磁铁，用其两端分别先后去靠近条形铁块的某一端，如果两次都能吸引，说明它是铁块，无磁性；如果一次吸引，一次排斥，说明它有磁性，是磁铁。

例5. 在一条形钢AB上方放置一小磁针，放上时小磁针正好静止，如下图，则下列说法正确的是（ ）

（1）AB一定有磁性，且A端为北极；

（2）AB一定有磁性，且B端为北极；

（3）AB一定无磁性；

（4）AB可能有磁性，也可能无磁性。

分析与解：小磁针放下时静止不动有两种可能：一种是AB虽有磁性且正好A端为北极，B端为南极，在小磁针处磁感线方向与小磁针北极受力方向都是从左向右，另一种是AB没有磁性，小磁针受地磁场作用，静止不动，故本题答案应为（4）。

例6. 试说明：电铃的工作原理

分析：先说明一下电铃的基本构造：1. 是电磁铁；2. 是弹簧片；3. 是衔铁；4. 是螺钉；5. 是小锤。

答案：衔铁和螺钉的尖端紧靠着，电路接通，电磁铁有了磁性，把衔铁吸引了过来，它下端的小锤就在铃上打一下。当衔铁被吸过来，它与螺钉尖端分开，电路被切断，电磁铁立即失去磁性，弹簧片便弹了回去。衔铁一接触螺钉，电路又通了，又把衔铁吸了过来，小锤又在铃上打了一下。这样，电路一断一通地循环下去，铃声也就响个不停。

图7

【模拟试题】（答题时间：45分钟）

一. 填空题

1. _______________________________的性质叫磁性。

2. 磁体周围存在着________________。磁体周围的磁感线是从它的______________极出来，回到___________极的。某点的磁场方向规定为放在该点的小磁针_________时______所指的方向。在地球上，凡是能够在水平面内自由转动的磁体，静止时恒指南北的原因___________。

3. 通电螺线管的磁性的强弱跟_________、_________和___________有关。

4. 地球磁场的北极在地理____________附近，指南针的北极指向____________。

5. 磁场的基本性质是：对放入其中的磁体产生__________作用。

6. 磁针北极所受磁场力的方向跟该点___________的方向相同。磁针的南极在磁场中所受磁场力的方向跟该点的____________相反。

7. 磁体上面____________部分叫做磁极；磁极间的相互作用规律是：同名磁极互相____________；异名磁极互相___________。

8. 磁铁吸引铁钉的过程是：铁钉先被____________，然后异名磁极相互_____________。

9. 丹麦科学家__________发现了电流周围存在磁场，英国科学家__________发现了电磁感应现象。

10. 如图8所示，给长导线AB通电时，C处小磁针静止时N极将垂直纸面向_________，若通以向左的电流时，C处小磁针S极将垂直纸面向___________转动。

图8

11. 电磁铁的优点是：

（1）它的磁性有无可以由____________来控制。

（2）它的N、S极可由____________来控制。

（3）它的磁性强弱可由_______________来控制，所以使用起来非常方便。

二. 选择题

1. 以下说法错误的是（ ）

A. 磁感线最密的地方，磁性最强

B. 磁感线是磁体周围固有的

C. 磁感线上任一点的方向和放在该点小磁针S极受力方向相反

D. 条形磁铁周围的磁感线总是从N极出发，回到S极

2. 如图9所示，放在磁场中的小磁针，其中不正确的是（ ）

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

图9

3. 最早记述了磁偏角的科学家是（ ）

A. 沈括 B. 牛顿 C. 焦耳 D. 安培

4. 关于磁感线，下列说法正确的是（ ）

A. 永久磁体的磁感线都是从N极出来，终止于S极

B. 磁感线只可以用来形象地描述磁场的方向

C. 直线电流的磁场中的受力方向就是该点磁场的方向

D. 磁场中的任意两条磁感线都不会相交

5. 如图10所示，两根外形完全相同的钢棒A和B，甲图中A不能被吸住而掉下来，乙图中B能被吸住，不会掉下来，则（ ）

A. A、B都是有磁性

B. A有磁性，B无磁性

C. A无磁性，B有磁性

D. 无法判断

图10

6. 如图11所示，一条钢棒AB接近一根悬着的小磁针，S极被吸引向钢棒，下面结论正确的是（ ）

A. 钢棒原来一定有磁性，B端为N极

B. 钢棒原来一定无磁性

C. 钢棒原来可能有磁性，也可能无磁性

D. 钢棒原来一定有磁性，A端为N极

图11

7. 下列关于磁感线的说法中，正确的是（ ）

A. 磁感线是磁体周围实际存在的曲线

B. 磁感线是我们随意画出来的

C. 磁感线是用来形象地表示空间磁场的方向和强弱

D. 磁体内部的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极

8. 下列做法中一定会产生感应电流的是（ ）

A. 闭合电路的一部分导体在磁场中运动

B. 某段导体作切割磁感线运动

C. 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动

D. 矩形线框在磁场里沿导线环所在平面运动

9. 下列方法中，不能改变螺线管磁性强弱的是（ ）

A. 增加螺线管线圈匝数

B. 改变电流方向

C. 改变电流强弱

D. 在螺线管中插入铁芯

10. 如图12所示，电键合上后、滑动变阻器滑片向左滑动时，悬挂铁块的弹簧将（ ）

A. 不变 B. 缩短 C. 增长 D. 无法判断

图12

11. 两个螺线管套在同一根玻璃棒上，如图13所示，把开关S闭合时，它们将（ ）

A. 互相吸引 B. 相互排斥

C. 既不吸引又不排斥 D. 无法判断

图13

12. 如图14所示，某段导线在磁场中下落时，导线中（ ）

A. 有感应电流和感应电压

B. 有感应电压，无感应电流

C. 无感应电流，无感应电压

D. 无法判断

图14

13. 下列说法中，不正确的是（ ）

A. 条形磁铁和蹄形磁铁的内部磁感线都是从磁铁的南极到北极

B. 直线电流磁场的磁感线是以导线上的点为圆心的同心圆，该圆的平面与导线垂直

C. 把安培定则用于通电螺线管时，大拇指所指的方向是螺线管外部磁感线的方向

D. 把安培定则用于环形通电导线时，当右手弯曲的四指和环形电流的方向一致时，大拇指所指的方向是环形导线中心轴线上的磁感线的方向

14. 关于电流的磁场，正确的说法是（ ）

A. 直线电流的磁场，只分布在垂直于导线的某一个平面上

B. 直线电流磁场的磁感线是一些同心圆，磁力线的疏密是均匀的

C. 通电直螺线管的磁感线分布与条形磁铁相同，在管内无磁场

D. 直线电流，通电螺线管，它们的磁场方向都可用安培定则判定

15. 要使两个电磁铁的极性如图15所示的要求，它的线圈应怎样绕，请在图中画出。

图15

16. 要使两个电磁铁的极性如图16所示的要求，它的线圈应怎样绕，请在图中画出。

图16

17. 在如图17所示中，当电流通过导线时，磁针的N极指各读者。试在图中画出电流的方向。

图17

【试题答案】

一. 填空题

1. 物体具有吸引铁、钴、镍的

2. 磁场、北、南、静止、北极、受地磁场的作用。

3. 电流强度、线圈匝数、有无铁芯

4. 南极、地理南极

5. 磁力

6. 磁场、磁场方向

7. 磁性最强、排斥、吸引

8. 磁化、吸引

9. 奥斯特、法拉第

10. 外、外

11. 通断电、改变电流方向、改变电流强度

二. 选择题

1. B 2. B 3. A 4. D 5. C

6. C 7. C 8. C 9. B 10. B

11. A 12. B 13. C 14. D

15.

16.

17.