人教版九年级物理全一册第二十章电和磁第二节:电生磁 知识点讲解
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第二十章电与磁第一节:磁现象、磁场一、磁现象1.磁性:磁铁能吸引铁、钴、镍等物质,磁铁的这种性质叫做磁性。
2.磁体:具有磁性的物质叫做磁体。
分类:软磁体:软铁人造磁体:条形磁体、蹄型磁体(U形磁铁)、小磁体、环形磁体硬磁体(永磁体):钢天然磁体3.磁极:磁体上磁性最强的部分(任一个磁体都有两个磁极,且是不可分割的)(1)两个磁极:南极(S):指南的磁极叫南极;北极(N):指北的磁极叫北极。
(2)磁极间的相互作用规律:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。
(同斥异吸)4.磁化(1)概念:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
(2)方法:用一个磁体在磁性物体上沿同一方向摩擦,就可使这个物体变成磁体。
(3)钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁材料,钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。
所以制造永磁体使用钢,制造电磁铁的铁芯使用软铁。
5.应用:记忆材料:磁盘、硬盘、磁带、银行卡等发电机(电动机):磁悬浮列车、磁化水机、冰箱门磁性封条等二、磁场1.磁场(1)概念:在磁体周围存在的一种物质,能使磁针偏转,这种物质看不见,摸不到,我们把它叫做磁场。
(2)基本性质:磁场对放入磁场中的磁体产生磁力的作用。
(3)磁场的方向:在磁场中的任意一点,小磁针静止时,N极所指的方向即为该点的磁场方向。
注:在磁场中的任意一个位置的磁场方向只有一个。
2.磁感线(1)概念:为了形象地描述磁场,在物理学中,用一些有方向的曲线把磁场的分布情况描述下来,这些曲线就是磁感线。
(2)方向:为了让磁感线能反映磁场的方向,我们把磁感线上都标有方向,并且磁感线的方向就是磁场方向。
(3)特点:①磁体外部的磁感线从N极出发回到S极。
(北出南入)②磁感线是有方向的,磁感线上任何一点的切线方向与该点的磁场方向一致。
③磁感线的分布疏密可以反映磁场磁性的强弱,越密越强,反之越弱。
④磁感线是空间立体分布,是一些闭合曲线,在空间不能断裂,任意两条磁感线不能相交。
电生磁一、电流的磁效应探究归纳:①电流周围存在磁场;②电流的磁场方向跟电流的方向有关。
注意:①试验中,导线应放在小磁针上方并且两者平行,若两者垂直,通电时小磁针不会偏转。
②采用“触接”的方式给导线通电。
③用电源短路的形式可以在导线中获得较大的电流,使通电导线周围的磁场更强些,小磁针偏转更明显,但要注意闭合电路的时间一定要短,否则会烧坏电源。
④通电导线周围的磁场是一种看不见、摸不着的物质,把小磁针放在通电导线附近,通过小磁针的偏转来反映磁场的存在,这种方法在物理学中了叫做转换法。
2、电流的磁效应:通电导线周围存在与电流方向有关的磁场,这种现象叫做电流的磁效应。
知识拓展:电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现的。
奥斯特实验揭示了电现象和磁现象不是彼此孤立的而是密切联系的,奥斯特实验是世界上第一个揭示电和磁有联系的实验。
二、通电螺线管的磁场1、把导线绕在圆筒上,就做成了一个螺线管,也叫线圈。
给螺线管通电后,各圈导线产生的磁场叠加在一起,通电螺线管的周围就会产生较强的磁场。
2、通电螺线管外部的磁场分布①通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似,通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。
②通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
注意:实验中,为使磁场加强,可以在螺线管中插入一根铁棒;可以在条件允许的情况下增大通电螺线管中的电流。
2、实验探究:通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系?取绕向不同的螺线管,依次设计并进行实验:向螺线管内通入不同方向的电流,用小磁针验证它的N、S极,实验现象如下表:甲乙丙丁探究归纳:通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。
3、通电螺线管的周围存在着磁场,其外部的磁场与条形磁体的磁场相似,通电螺线管的两端与条形磁体一样有两个磁极。
在通电螺线管外部,磁感线从通电螺线管的N 极出来回到S 极;在通电螺线管的内部,磁感线从S 极到N 极,若改变电路方向,通电螺线管的N 极和S 极对调。
第二节电生磁
1、奥斯特实验:
最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。
奥斯特实验:
对比甲图、乙图,可以说明:通电导线的周围有磁场;
对比甲图、丙图,可以说明:磁场的方向跟电流的方向有关。
1、通电螺线管的磁场:
通电螺线管外部的磁场方向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,通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
3、安培定则:用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
磁性:能够吸引、、这类物质的性质称为磁性。
磁体:具有的物体称为磁体。
磁极:磁体上磁性的部分为磁极。
磁体上有两个磁极。
磁体具有南北指向性:指北的为极(极)、指南的为极(极)。
磁极间的作用规律。
★(1)条形磁铁的磁性两端最强,中间最弱,为了判断这个特点,可以用两端和中间部分吸引其它磁性材料进行判断(2)磁铁磁性强弱无法直接观察,要通过磁铁对磁性材料的作用来反映,这是一种转换法。
磁化:我们把像钢棒一样使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。
磁化的结果是磁化出名磁极。
(1)当铁钉靠近磁铁时,铁钉会在磁铁磁场的作用下被磁化,被磁化后的铁钉,其上端均为S极(与磁铁的N极异名),则下端均为N极,由于同名磁极互相排斥,所以就会张开。
(2)拿磁体的N极在钢针上从左向右摩擦,相当于把部分小磁元方向调整至最终被N极吸引的方向,B应为S极,A是N极。
磁场:磁体与磁体之间没有接触也能够产生的作用,说明磁体与磁体之间存在着某种物质使磁体之间发生了的作用,这种物质就叫做磁场。
磁场是一种的特殊物质,我们可以通过它对小磁针的作用来反映,这种研究问题的方法为法。
为了描述磁场我们引出了磁感线,它是(选填“存在”或“不存在”)的。
物理学中把小磁针静止时极所指的方向规定为该点磁场的方向。
磁感线:根据在磁场中的排列情况,用一些带箭头的曲线画出来,可以方便、形象的描述磁场,这样的曲线叫做磁感线。
磁感线是为了研究磁场方向强弱的假想曲线....,是不存在的。
(1)在磁体的部磁感线的方向都是从磁体的极发出,回到磁体的极。
磁体部磁感线从极指向极,磁感线是一条的曲线。
(2)磁感线分布的可以表示磁场的强弱。
磁体两极处磁感线最,表示其两极处磁场最。
(3)空中任何两条磁感线绝对不会,因为磁场中任一点的磁场方向只有一个确定的方向。
2、地磁场地球周围存在着。
我们叫它。
地球是一个巨大的磁体,所以它有两个磁极,称为和。
地磁的两极与地理的两极并不重合,地磁的南极在地理的附近,地磁的北极在地理的附近;因此小磁针所指的南北方向与正南、正北有一个偏差角度,称之为,世界上最早准确记述这一现象的是我国宋代学者。
电生磁【学习目标】1.认识电流的磁效应,初步了解电与磁之间的某种联系;2.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向;3.了解什么是电磁铁,知道电磁铁的特性和工作原理;4.了解影响电磁铁磁性强弱的因素;5.了解电磁继电器的结构和工作原理。
【要点梳理】要点一、电生磁1、电流的磁效应:(1)通电导体和磁体一样,周围存在着磁场,即电流具有磁效应。
(2)电流周围的磁场方向与通过导体的电流方向有关。
2.通电螺线管的磁场:(1)螺线管:用导线绕成的螺旋形线圈叫做螺线管。
(2)安培定则:假设用右手握住通电导线,大拇指指向电流方向,那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向,如图甲所示。
假设用右手握住通电螺线管,弯曲的四指指向电流方向,那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向,如图乙所示。
要点进阶:1.奥斯特实验的重大意义是首次揭示了电和磁之间的联系,对磁现象的“电”本质的研究提供了有力的证据。
(2)安培定则:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的N极,如图所示。
要点二、电磁铁电磁继电器1.电磁铁:内部有铁心的螺线管叫做电磁铁。
电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。
2.电磁铁的磁性:(1)电磁铁磁性的有无,完全可以由通断电来控制。
(2)电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。
3.电磁继电器:(1)结构:具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。
控制电路包括低压电源、开关和电磁铁,其特点是低电压、弱电流的电路;工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点,其特点是高电压、强电流的电路。
(2)原理:电磁继电器的核心是电磁铁。
当电磁铁通电时,把衔铁吸过来,使动触点和静触点接触(或分离),工作电路闭合(或断开)。
当电磁铁断电时失去磁性,衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁,切断(或接通)工作电路。
从而由低压控制电路的通断,间接地控制高压工作电路的通断,实现远距离操作和自动化控制。
电生磁
要点一、电生磁
1.电流的磁效应:
(1)通电导体和磁体一样,周围存在着磁场,即电流具有磁效应。
(2)电流周围的磁场方向与通过导体的电流方向有关。
2.通电螺线管的磁场:
(1)螺线管:用导线绕成的螺旋形线圈叫做螺线管。
(2)安培定则:假设用右手握住通电导线,大拇指指向电流方向,那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向,如图甲所示。
假设用右手握住通电螺线管,弯曲的四指指向电流方向,那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向,如图乙所示。
注意:
1.奥斯特实验的重大意义是首次揭示了电和磁之间的联系,对磁现象的“电”本质的研究提供了有力的证据。
2.安培定则:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的N极。
要点二、电磁铁电磁继电器
1.电磁铁:内部有铁心的螺线管叫做电磁铁。
电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。
2.电磁铁的磁性:
(1)电磁铁磁性的有无,完全可以由通断电来控制。
(2)电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。
3.电磁继电器:
(1)结构:具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。
控制电路包括低压电源、开关和电磁铁,其特点是低电压、弱电流的电路;工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点,其特点是高电压、强电流的电路。
(2)原理:电磁继电器的核心是电磁铁。
当电磁铁通电时,把衔铁吸过来,使动触点和静触点接触(或分离),工作电路闭合(或断开)。
当电磁铁断电时失去磁性,衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁,切断(或接通)工作电路。
从而由低压控制电路的通断,间接地控制高压工作电路的通断,实现远距离操作和自动化控制。
电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。
注意:
电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接的控制高电压、强电流电路通断的装置。
电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
例题
一、电生磁
1、如左图,甲、乙、丙是放在通电螺线管周围的软铁片,当开关闭合时则()
A. 甲的左端为N极
B. 乙的左端为N极
C. 丙的左端为N极
D. 丙的右端为N极
【答案】A、C
【解析】看右图,通电螺线管的磁场极性跟电流方向的关系,可以用安培定则来决定:用右手握螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
根据电源的正负极可判定螺线管中电流方向,用安培定则判断出螺线管左端为北极,右端为南极,实验结果表明,通电螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场一样,通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两端。
磁感线从北极出来,回到南极,软铁片磁化后的北极方向和磁感线方向一致。
甲的左端,乙的右端,丙的左端均为N极。
故答案为A、C。
2、如图所示的A、B两螺线管,通电后能够互相吸引,画出螺线管B的绕线,标明电流方向。
【答案】
【解析】因为两螺线管相吸为异名磁极,利用安培定则绕线。
通电后两螺线管能相互吸引,说明A、B两端是异名磁极,根据安培定则判断,A端为N极,则B端为S极,知右边螺线管中电流方向是如图所示。
【变式】如图所示,根据通电螺线管中的电流方向,标出静止在通电螺线管上方的小磁针的“N”、“S”极。
【答案】
【解析】根据螺线管中电流的方向和线圈的绕向,利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极,右端为S极。
当小磁针静止时,根据磁极间的作用规律可知,相互靠近的一定是异名磁极.因此可以确定小磁针的左端为S极,右端为N极。
二、电磁铁电磁继电器
3、关于电磁铁的特点,以下说法正确的是()
A. 电磁铁通电有磁性,断电仍能保持一部分磁性
B. 通入电磁铁的电流越大,它的磁性越强
C. 在电流一定时,外形相同的螺线管,线圈匝数越多磁性越强
D. 当通入电磁铁的电流方向改变后,电磁铁就会失去磁性
【思路点拨】解答本题需了解(1)电磁铁磁性的有无,完全可以由通断电来控制。
(2)电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。
【答案】B、C
【解析】内部带铁心的通电螺线管叫做电磁铁,它的优点是:电磁铁有无磁性可以由通断电来控制;它的磁性强弱可以由电流的强弱来控制;它的N、S极可以由变换电流方向来控制。
电流一定时,外形相同的螺线管,线圈匝数越多,磁性越强。
故答案为B、C。
4.探究影响电磁铁磁性强弱的因素时,按如图电路进行实验,每次实验总观察到电磁铁A 吸引大头针的数目均比B多.此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是()
A.电流的大小B.线圈的匝数
C.电流的方向D.电磁铁的极性
【答案】B
【解析】由图知,A、B线圈串联,所以通过A、B的电流相等,A的线圈匝数明显比B的线圈匝数多。
每次实验总观察到电磁铁A吸引大头针的数目均比B多。
所以此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。
【总结升华】此题是探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验。
主要考查了电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,注意转化法的使用。
5. 如图11,这是某同学设计的温度自动报警器的电路图,要求温度达到80℃时,电铃能自动发出报警信号。
他的电路符合要求吗?为什么?
【答案】他设计的电路不符合要求。
因为当温度达到80℃时,左面电路接通,电磁铁有了磁性,吸引衔铁,而右面的电路断开,电铃不能发声
【解析】当温度升高到80℃时,电磁铁才能通电有磁性,吸引衔铁,不是靠近静触头,而是远离静触头,断开报警电路。
【变式】如图12所示,某同学设计一个报警电路,小羊群被细漆包线包围着,羊在圈中时电铃不响;当羊逃离时,碰断漆包线,电铃就报警。
试解释此报警电路的工作原理。
【答案】当羊在圈中时,电磁铁电路是通路,电磁铁吸下衔铁,使动触头与静触头分开,断开电铃电路,电铃不响;当羊逃离时,碰断细漆包线,断开电磁铁电路,电磁铁无磁性,弹簧拉下动触头,闭合电铃电路,电铃响而报警。