第十四章 电磁现象
一、单元复习目的
1、知识与技能目标：
（1）知道磁体周围存在磁场。 知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。
（2）认识电流的磁效应。
（3）知道通电导体周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形铁相似。 理解电磁铁的特性和工作原理。
（4）了解磁场对通电导线的作用。
（5）知道电磁感应现象；知道产生感应电流的条件。
（6）知道发电机的原理：能说出发电机为什么能发电；知道什么是交流电；知道发电机发电过程是能量转化的过程。
2、过程与方法目标：
（1）探究通电螺线管外部磁场的方向。
（2）经历制作模拟电动机的过程，了解直流电动机的结构和工作原理。
（3）探究磁生电的条件，进一步了解电和磁之间的相互联系。
3、情感、态度与价值观目标：
（1）通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥秘。
（2）通过了解物理知识的实际应用，提高学习物理知识的兴趣。
二、复习的重点和难点
（1）知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。
（2）知道电磁感应现象；知道产生感应电流的条件。
（3）掌握通电螺线管外部磁场的方向。
（4）磁极间相互作用规律，通电导线、通电螺线管的磁场
三、知识梳理
磁体的性质
磁场
磁极间的相互作用规律
电 与 磁
磁化
磁场和磁场的方向
电流的磁效应
电磁场
通电螺线管（电磁铁）磁场方向的判断方法
电磁铁磁性强弱与电流和匝数的关系
电磁继电器
通电导线在磁场中受力
通电导线在磁场中受力
影响受力方向的
原理 因素
电动机 结构
能量转换
电 与 磁
影响感应电流方向的因素
电磁效应现象
电磁效应现象
能量转换
原理
发电机 结构
能量转化
四、教学课时：三课时
第一课时
一、复习内容
一、磁现象：
1、磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质（吸铁性）
2、磁体： 定义：具有磁性的物质
分类：永磁体分为 天然磁体、人造磁体
3、磁极：定义：磁体上磁性最强的部分叫磁极。（磁体两端最强中间最弱）
种类：水平面自由转动的磁体，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）
作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
说明：最早的指南针叫司南 。一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。两物体相互吸引要考虑六种情况，两物体相互排斥要考虑四种情况。
4、磁化： ① 定义：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成 异名磁极，异名磁极相互吸引的结果。
②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、物体是否具有磁性的判断方法：
①根据磁体的吸铁性判断。
②根据磁体的指向性判断。
③根据磁体相互作用规律判断。
④根据磁极的磁性最强判断。
二、磁场：
1、定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。
磁场看不见、摸不着我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。通过电流的效应认识电流也运用了这种方法。
2.基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
3、方向规定：在磁场中的某一点，小磁针北极静止时所指的方向（小磁针北极所受磁力的方向）就是该点磁场的方向。
4、磁感应线：
①定义：在磁场中画一些有方向的曲线。任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。
②方向：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。
③典型磁感线：
④说明：
A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的。但磁场客观存在。
B、用磁感线描述磁场的方法叫建立理想模型法。
C、磁感线是封闭的曲线。
D、磁感线立体的分布在磁体周围，而不是平面的。
E、磁感线不相交。
F、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
5、磁极受力：在磁场中的某点，北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致，南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。
6、分类：
Ι、地磁场：
1 定义：在地球周围的空间里存在的磁场，磁针指南北是因为受到地磁场的作用。
2 磁极：地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近。
3 磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现。
二、典型例题
例1：小磁针在条形磁铁的轴线上静止，如图4所示。请画出条形磁铁的一条磁感线，并标出小磁针的N、S极。
例2：（2006年泰州市）图8为两个条形磁体及其它们之间的磁感线，请在图中标出条形磁体的N、S极以及磁感线的方向．
例3：磁 悬 浮 列 车
磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物．上海磁悬浮列车示范运营线项目于2006年4月26日正式通过国家竣工验收．正线全长约30km，设计最高运行时速430km／h，单向运行时间7min20s．
(1)上海磁悬浮列车的结构如图甲所示．要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是_________极．若列车总质量是20t，磁悬浮列车行驶时，强大的磁力使列车上升10mm，那么上升过程中磁力对列车做功_________J．(g取10N／kg)
(2)如果列车在单向运行过程中，只停靠一站，那么，停靠时间约为_________s(设磁悬浮列车全程均以360km／h的速度行驶)．
(3)图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管．B中电流方向如图乙所示，请在图中标出通电螺线管的N极，螺线管B与电磁铁A之间相互_________ (选填“排斥”或“吸引”)，从而使列车悬浮在铁轨上方．
四、堂上练习
1、如图3所示，将铁钉放在某矿石附近，铁钉立即被吸引到矿石上，此现象说明该矿
石具有
A.磁性 B.导电性 C.弹性 D.绝缘性
2、（2006年丽水市课改区）地球是一个大磁体，它的周围存在磁场。小青同学看了“机遇号”探测
器降落火星的电视新闻后，想到：“火星的周围也存在磁场吗？”假若你能降落到火星，请用一个简单的实验来研究这个问题。你的做法是： ；
3、（2006年无锡市）我国古代劳动人民有许多重大的发明创造.如图甲是河南登封观星台上的一个巨大圭表,太阳光照射到石柱(表)上,在石柱(表)上会留下石柱的影子，古人凭借影子的不同情况来判断节气和时辰。影子的形成说明光是 传播的。如图乙所示的司南是把天然磁石琢磨成勺子的形状，放在一个水平光滑的“地盘”上制成的，静止时它的长柄指向南方，说明长柄是磁体的 极。
4、（2006年临沂市）电冰箱门上装有磁性密封条，是利用了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的原理，而磁带和磁卡则是利用了它们能够被＿＿＿＿＿＿＿的原理。
5、（2006年福州市）磁悬浮列车是在车厢和铁轨上分别安放磁体，利用同名磁极相互 ，使列车离开地面，从而减小列车运行时的阻力，提高车速。
五、教学反思
第二课时
一、复习内容
电流的磁场：
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。该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现。该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且磁场与电流的方向有关。
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来判断。
右手螺旋定则――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。
③应用：电磁铁
（1） 定义――电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。
（2） 构造――电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。
（3） 特点――电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。即，
电磁铁磁性的有无，可由通断电来控制。
②电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制。
③电磁铁的极性位置，可由电流方向来控制。
D、应用：电磁继电器、电话
电磁继电器：实质由电磁铁控制的开关。应用：用低电压弱电流控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制。
（1） 结构――电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和触点。
（2） 原理――如图所示，是一个利用电磁继电器来操纵电动机的电路。其中电源E1、电磁铁线圈、开关S1组成的控制电路；而电源E2、电动机M、开关S2和触点、开关S组成工作电路。当S1闭合时，电磁铁线圈中有电流通过，电磁铁将衔铁吸下，触点开关接通，电动机便转动起来；当断开S1时，电磁铁中失去电流，电磁铁失去磁性，弹簧使衔铁上升，触点开关断开，电动机停止运转。
（3） 作用――使用继电器不仅可保证操作人员的安全，而且能帮助人们实现遥控和生产自动化。
电话：组成：话筒、听筒。基本工作原理：振动、变化的电流、振动。
二、技巧指导
【右手螺旋定则的应用】
应用右手螺旋定则的时候，要明确定则中的拇指和弯曲的四指分别表示什么。对于螺线管的绕制方向，要求会看图，能根据图
分析
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电流的方向。当图形是画在纸上的，由于手不能直接握住螺线管，就给判定带来了困难。此时可按下述的方法进行判断：
①为了便于想象，可以手握一支钢笔或纸筒来与图形对照。
②标出螺线管能看到的一面导线的电流方向；伸开右掌，掌心握住表示螺线管的钢笔或纸筒，让弯曲的四指与电流的方向一致。
③此时拇指的指向就是螺线管的北极方向。
三、典型例题
例1 （2006年衢州市）如图所示，是研究“通电螺线管周围磁场强弱”的实验电路图。
(1)要改变通电螺线管线圈中的电流大小，可通过 来实现；
(2)要判断通电螺线管周围磁场强弱，可通过观察 来确定。
例2：（2006年莱芜市）根据如图 所示的小磁针指向，画出通电螺线管的导线绕法．
例3：（2006年盐城市）在图中标出通电螺线管A端和永磁体B端的磁极极性，并标出磁感线的方向.
例4：（2006年盐城市）小张同学在做“制作、研究电磁铁”的实验中，猜想电磁铁的磁性强弱应该与电流大小有关，还
与线圈的匝数有关.为此他用铁钉和漆包线绕制成匝数不同的甲、乙两个电磁铁，并找来了相关的实验器材,如图所示.请你将图中器材连成一个电路，使该电路既能用来做探究磁性强弱与匝数多少有关，又能用来探究与电流大小有关的实验.
（1）研究磁性强弱跟线圈的匝数关系时，闭合开关S后，通过观察比较 得出结论；
（2）在（1）的基础上，再研究磁性强弱跟线圈中的电流关系时，只需移动变阻器滑片的位置，通过观察比较 得出结论；
（3）实验中小张采用的研究方法是 .
四、堂上练习。
1、（2006年浙江省）如图所示为录音机上的录音磁头简图。录音时，声音先转变成强弱变化的电流，当电流通过录音磁头上的线圈时，线圈就具有 性，铁芯缝隙a处就产生 。
2、（2006年无锡市）下表列出的是在进行探究实验时遇到的一些实际问题，请你把解决问题的方法填写在表中对应的空格里。
实际问题
解决方法
为探究光在空气中的传播情况，按亮激光小手电，但不能观察到光的传播路径。
在探究电磁铁的实验中，不能直接观察到电磁铁的磁性强弱。
3、（2006年黄冈市）如图是动圈式麦克风的结构示意图。当你对着它说话或唱歌时，人声带由于 而产生的声音，通过 传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的 ，线圈在运动中能量的转化情况是 。
4、（2006年河北省）8．图3是温度自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识。以下说法中不正确的是
A．温度计中的水银是导体
B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的
C．报警器中的电磁铁运用了电流的热效应
D．电磁继电器是一种电路开关
五、教学反思
第三课时
一、 复习过程
(一) 磁场对电流的作用：
1、通电导体在磁场中受到磁场力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关。
2、通电线圈在磁场中，当线圈平面与磁感应线不垂直时，磁场力会使线圈转动；当线圈平面与磁感应线垂直时，也会受到磁场力的作用，但不会转动，这一位置叫做平衡位置。
3、 直流电动机――用直流电源供电的电动机。
（1） 原理――电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。
（2） 构造――直流电动机模型主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、换向器和电刷四部分组成，其中，最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环，它的作用是当通电线圈由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动。
（3） 直流电动机的转速可由电流大小来控制；转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。
(二) 电磁感应（磁生电）：
1. 现象――英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应。
2. 感应电流――电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。感应电流的产生条件：
（1） 电路必须是闭合电路；
（2） 必须有一部分导体做切割磁感应线运动。
感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关。
3. 发电机：
（1） 原理――发电机是根据电磁感应现象制成的。
（2） 构造――交流发电机主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、滑环和电刷。
4. 方向不变的电流叫做直流电。
大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电。
交流电的周期――电流发生一个周期性变化所用的时间，其单位就是时间的单位秒（s）。
交流电的频率――电流每秒发生周期性变化的次数。其单位是赫兹，符号是Hz。频率和周期的数值互为倒数。
二、典型例题
例1 1、（2006年无锡市）请根据图中小磁针静止时的指向，标出通电螺线管的N、S极和电源的正、负极。2、（2006年福州市）标出图15中通电螺线管的N、S极。
3、（2006年上海浦东）在图9中，根据通电螺线管的N、S极，在图中分别标出电源的正负极和两小磁针静止时的N、S极。
4、（2006年镇江市）小磁针静止时的指向如图所示，请画出通电螺线管的绕线情况．
5、（2006年乐山市）螺线管通电后，小磁针静止时指向如图3所示，请在图中标出通电螺线管的N、S极，并标出电源的正、负极．
6、（2006年石家庄市）根据小磁针的指向标出图15中通电螺线管的电流方向。
7、（2006年太原市）在图7中根据电流方向标出通电螺线管的N，S极．（如图所示）
8、（2006年山东省）请在图9中标出螺线管N、S极。
例3：（2006年泰州市）小文同学学习了有关物理知识后，设想制作一个电动充气泵，她画出了如图15所示的结构示意图，图中E为电流大小和方向都不断变化的交流电．
（1）你认为小文的设想运用了哪些物理知识？（至少写出3个）
① ；
② ；
③ ．
（2）若电流从电源的a端流入时，小磁铁向下运动，则此时电磁铁的上端为 极，小磁铁的下端为 极．
例4 2006广州市 小芳在做探究感应电流方向与哪些因素有关时，猜想金属棒在磁场中运
动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关，也可能与金属棒的运动方向有关。
她设计了如下实验，装置如图22．
①使金属棒向石运动，看到电流表指针向左偏．
②把磁铁南、北极上下对调，金属棒变为向左运动，
看到电流表指针仍向左偏．根据以上现象，小芳得出感应
电流的方向与磁场的方向、棒的运动方向无关的结论．
你认为小芳的结论正确吗？若认为正确请说明现由．
若有错，分析小芳得出错误结论的原因．
三、堂上练习。
1、（2006年南京市）图示四个演示实验中，能够说明电磁感应现象的是
.
2、(2006泰州市)下列四幅图中能说明发电机的工作原理的是（ ）
3、（2006年镇江市）在安装直流电动机模型的实验中，安装完毕后闭合开关，线圈沿顺时针方向转动，要想使线圈沿逆时针方向转动，正确的做法是（ ）
A．减少一节电池 B．调换磁性更强的磁铁
C．把电源正、负极和磁铁南、北极同时对调 D．把电源正、负极对调或磁铁南、北极对调
4、（2006年乐山市）下列将电能转化为机械能的是 D
A．发电机 B．电视 C．日光灯 D．电动机
5、（2006年山东省）图4是有关电与磁实验的装置图，其中用来研究磁场对电流作用的是
四、教学反思
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