第二十章 电与磁第一节 磁现象 磁场1、 磁现象：磁性：物体能够吸引铁、钴、镍一类物质的性质叫磁性。磁体：具有磁性的物体，叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。磁体的分类：形状：条形磁体、蹄形磁体、针形磁体；来源：天然磁体（磁铁矿石）、人造磁体；保持磁性的时间长短：硬磁体（永磁体）、软磁体。磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体有两个磁极，磁极在磁体的两端。磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱。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（叫南极，用S表示），另一个磁极指北（叫北极，用N表示）。磁体总有两级，无论磁体被摔碎成几块，每一块都有N、S两级。只有单个磁极的磁体在自然界里是不存在的。磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。（若两个物体互相吸引，则有两种可能：一个物体有磁性，另一个物体无磁性，但含有钢铁、钴、镍一类物质；两个物体都有磁性，异名磁极相吸。磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。钢和软铁都能被磁化：软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料；钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以钢是制造永磁体的好材料。如果一个图钉钉针被条形磁体的S极吸引，则图钉钉针是 极，图钉钉帽是 极。2、磁场：磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，能使磁针偏转，把这种物质叫磁场。磁场的基本性质：磁场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发生的。磁场的方向：把小磁针静止时北极所指的方向定为那点磁场的方向。磁场中的不同位置，一般说磁场方向不同。磁感线：在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上任何一点的切线方向都跟放在该点的磁针静止时北极所指的方向一致，这样的曲线叫做磁感线。对磁感线的认识：磁感线是在磁场中的一些假想曲线，本身并不存在，作图时用虚线表示；在磁体外部，磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。在磁体内部正好相反。磁感线的疏密可以反应磁场的强弱，磁性越强的地方，磁感线越密，磁性越弱的地方，磁感线越稀；磁感线在空间内不可能相交。典型的磁感线：3、地磁场：地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，在地球周围的空间存在着磁场，叫做地磁场。地磁场的北极在地理南极附近；地磁场的南极在地理北极附近。小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。地理的两极和地磁的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北极方向稍有偏离（地磁偏角）。第二节 电生磁1、电流的磁效应（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。（2）电流的磁效应任何导体中有电流通过时，其周围空间均会产生磁场，且磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫电流的磁效应。（即：通电导线周围存在于电流方向有关的磁场）2、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由环绕螺线管的电流方向决定。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。第三节 电磁铁 电磁继电器1、 电磁铁：定义：插有铁芯的通电螺线管。特点： 磁铁的磁性有无可由通断电控制，通电有磁性，断电无磁性；电磁铁的磁极方向可由电流方向控制；影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数；（即：电磁铁的电流越大，它的磁性越强；电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，它的磁性越强。）2、电磁继电器：继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。电磁继电器的结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。 第四节 电动机一、 磁场对通电导体的作用1、通电导体在磁场中受到力的作用2、受力原因：磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场，因此磁场对通电导体的作用，实质上是磁体间通过磁场而发生的相互作用3、磁体对通电导体作用与哪些因素有关：跟电流有关，当磁场不变，电流越大，受力越大；电流方向改变时，受力方向也改变跟磁场方向，当电流不变时，磁场越强，受力越大；磁场方向改变时，受力方向也改变注：受力方向与电流和磁场方向都垂直二、 电动机的基本构造和原理1、基本构造：线圈、磁体、转子、定子、换向器、电刷（转子：能够转动的部分叫做转子【其中转动的线圈就是转子】；定子：固定不动的部分叫做定子【其中磁体固定不动】）2、换向器：构造：由两个铜制半环构成（与线圈两端连接，彼此绝缘，并随线圈一起转动，且与电刷接触）作用：能自动地改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动3、电动机种类：直流电动机和交流电动机：他们的原理和构造相同，只是供电方式不同【交流电：周期性改变电流大小和方向的电流；电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率；我国电网以交流供电，频率为50Hz】电动机工作实质：通电线圈在磁场中受力转动，实现了电能转化为动能电动机优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高、污染小原理：通电导体在磁场中受到力的作用三、 左手定则第五节 磁生电一、 什么情况下磁能生电1、电磁感应：物理学中把这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流2、磁生电条件：电路闭合 一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动注：可以斜着切3、磁生电的实质：动能转化为电能的过程结论：导体中感应电流方向跟导体运动方向和磁感线方向有关二、 发电机1、构造：定子、转子（磁体和线圈）、电刷、闭合铜环2、原理：电磁感应（闭合线圈在磁场中转动即切割磁感线，使线圈内产生了电流）3、能量转化：动能转化为电能4、种类：交流发电机和直流发电机（区别：交流发电机是线圈内产生交流电，向外供电也是交流电；直流发电机是线圈内产生交流电，向外供电是直流电）【课堂练习】1、磁体的特征是（ ）A.与带电体一样，有吸引轻小物体的性质 B.只能吸引铁不能吸引其他金属C.能够吸引铁、钴、镍和其他磁性材料 D.只能吸引异性磁极2、下列关于磁感线的说法中正确的是（ ）A.磁感线是磁场中实际存在的曲线B.磁感线是由小铁屑形成的C.小磁针在磁感线上时才受到力，在两条磁感线之间就不受力了D.磁感线是人们为了形象方便描述磁场而假想出来的，实际并不存在3、我国宋代的学术著作梦溪笔谈中有如下一段叙述：“方家（指精通某种学问的行家）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也（不是正南方向）。”以上叙述的现象证明地球是一个_，并且以事实说明了地理的两极与地磁的两极_。4、两个同名磁极间的磁感线在图9-1-7中表示正确的是（ ）图9-1-75、如图9-1-8所示，一条形磁铁的周围放着能自由转动的小磁针甲、乙、丙、丁，这四根小磁针静止时N极的指向画错的是（磁针的黑端表示N极）（ ）图9-1-8A.磁针甲 B.磁针乙 C.磁针丙 D.磁针丁6、通电螺线管圈中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是（）2-1-c-n-j-yA B C D7、如图9-1-9所示，将甲图的条形磁铁从中间锯断，如乙图所示，则下列关于乙图的说法中正确的是（ ）图9-1-9A.a端是N极，b端是S极，c、d两端不是磁极 B.a、b、c、d都不是磁极C.a、c两端是N极，b、d两端是S极 D.a、d两端是N极，b、c两端是S极8、如图9-1-12所示，已知磁体周围磁感线的形状或某点所放的小磁针静止时的位置。图9-1-12（1）试在图甲中标出A、B、C三点的磁感线方向；（2）在图乙中标出放在A、B、C三点处的小磁针静止时北极所指的方向以及磁针的N、S极；（3）在图丙中标出小磁针将会发生转动的方向。9、（2014乌鲁木齐）如图是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位升高到金属块A时（）A.红灯灭、绿灯亮 B.红灯亮、绿灯灭 C.红灯亮、绿灯亮 D.红灯灭、绿灯灭10、（2014长沙）下列各种电路设备中，利用电磁感应原理工作的是（）A动圈式话筒B扬声器C电动机D电炉11、物理知识广泛应用于生产和生活实际，下图所示各器具中，与发电机工作原理相同的是（ ）12、两个外形相同的条形铁块甲和乙，按图9-1-2（1）的位置放置，甲与乙相互吸引；当按图9-1-2（2）用手拿住甲，铁块乙掉下来，这种现象说明（ ）A.甲是磁体，乙不是磁体 B.甲不是磁体，乙是磁体C.甲、乙都是磁体 D.甲、乙都不是磁体图9-1-213、水平放置的一根条形磁铁，一端吸引一根较重的铁钉，若另一根同样的条形磁铁的S极与原来磁铁的N极靠拢合并时，如图9-1-3所示，出现的现象是（ ）图9-1-3A.铁钉将吸得更牢 B.铁钉将落下C.铁钉尖端将被吸向右端磁铁 D.铁钉尖端将被吸向左端磁铁14、在一个圆形纸盒里藏放着一根条形磁铁，在盒子周围放置一些小磁针（小磁针涂黑端为N极），这些小磁针静止时的指向如图9-1-4甲所示。则图9-1-4乙中能正确反映盒中条形磁铁放置情况的是（ ） 甲 乙图9-1-415、如图9-1-5甲所示，当弹簧测力计吊着一铁块，沿水平方向从水平放置的条形磁铁的A端移到B端的过程中，能表示测力计示数与水平位置关系的是图9-1-5乙中的（ ） 乙 甲图9-1-516、有三个形状完全相同的磁铁或铁棒悬挂在细线下，已知标有N、S的是磁铁，它们的相互作用如图9-1-6所示。由此可以判断（ ）图9-1-6A.AB是磁铁，CD是铁棒 B.AB一定是铁棒，CD是磁铁C.AB可能是磁铁，也可能是铁棒 D.CD可能是磁铁，也可能是铁棒17、一位科学家在野外考察时，发现随身携带的能自由转动的小磁针静止在竖直方向，且N极朝下，则他所处的位置是（ ）A.赤道附近 B.地理南极附近 C.地理北极附近 D.一座山顶上18、两枚大头针针尖被条形磁铁的S极吸住，大头针的针帽互相推斥，这是因为（ ）A.针帽这端是S极，同名磁极互相排斥