第十七章 从指南针到磁悬浮列车思维导图单元总结知识要点要点点 知识要点一、磁是什么【知识详解】1.磁现象：(1)磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。(2)磁体：具有磁性的物体叫做磁体。(3)磁极：磁体上磁性最强的部分叫做磁极。任何磁体都有两个磁极（磁北极和磁南极），将磁体水平悬挂起来，当它静止时，指北的一端叫做磁北极（N极），指南的一端叫做磁南极（S极）。(4)磁极间的相互作用：同名磁极之间相互排斥，异名磁极之间相互吸引。(5)磁化：我们把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显出磁性的过程叫磁化。2.磁场：(1)磁场的存在：在磁体的周围存在着一种看不见、摸不着的物质，人们将其称为磁场。(2)磁场的方向：磁场具有方向性，当小磁针放在磁场各点不同处，小磁针N极的指向不同，这说明磁场各点方向是不同的，我们规定：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是这一点的磁场方向。(3)磁场的性质：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产生的。放在磁场中的小磁针能发生偏转，就是因为磁针受到了磁场的作用。磁场虽然看不见、摸不着，但我们可以根据它对放在其中的磁体所产生的作用来感知它、认识它。(4)磁感线:磁感线是一种描述磁场的方法。为了形象直观地描述磁场，物理学中人为地引入了磁感应线（简称磁感线），即用带箭头的曲线来描述磁场的某些特征和性质。磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出来回到磁体的S极。利用这些曲线可以形象地表示磁场中各点的磁场方向和磁场的强弱。(5)地磁场：地球本身就是一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。地磁的两极与地理的两极并不重合。【典例分析】例1、（2019河北模拟） 关于磁感线，正确的说法是（）A磁感线确实存在于磁场中B在磁体内磁感线是从N极到S极C将磁铁放在硬纸上，周围均匀地撒上铁粉，然后轻轻地敲打几下，我们就看到了磁铁周围的磁感线D磁感线密集的地方磁场强，磁感线稀疏的地方磁场弱，任何两条磁感线都不可能相交【答案】D【解析】磁体的周围存在着看不见、摸不着但又客观存在的磁场，为了描述磁场，在实验的基础上，利用建模的方法想象出来的磁感线，磁感线并不客观存在，A错误；磁感线在磁体的周围是从磁体的N极出发回到S极；在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发，回到N极，故B错误；在该实验中，我们看到的是铁粉形成的真实存在的曲线，借助于该实验，利用建模的思想想象出来磁感线，但这不是磁感线，故C错误；磁感线最密集的地方，磁场的强度最强，反之磁场最弱。磁场中的一点，磁场方向只有一个，若两条磁感线可以相交，则交点处就可以做出两个磁感线的方向，即该点磁场方向就会有两个，这与理论相矛盾，因此磁感线不能相交。故D正确。【技巧总结】此题考查了磁感线的引入目的，磁场方向的规定，记住相关的基础知识，对于解决此类识记性的题目非常方便。例2、（2019安徽模拟）一个能绕中心转动的小磁针在图示位置保持静止。某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场，磁感线如图所示，则小磁针在磁场出现后（）A两极所受的力是平衡力，所以不会发生转动 B两极所受的力方向相反，所以会持续转动 C只有N极受力，会发生转动，最终静止时N极所致方向水平向右 D两极所受的力方向相反，会发生转动，最终静止时N极所指方向水平向右【答案】D【解析】某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场，小磁针将会受到磁场力的作用，且N极受力方向与与磁场方向相同，水平向右；S极受力方向与磁场方向相反，水平向左。所以小磁针会发生转动，最终小磁针在磁场中静止，N极指向水平向右，所以ABC错误，D正确。故选D。【技巧总结】小磁针将会受到磁场力的作用，且小磁针N极受力方向与与磁场方向相同，记住这一点就可以判断小磁针的转动方向。知识要点二、电流的磁场【知识详解】1电生磁：(1)奥斯特实验：意义：揭示了电现象和磁现象之间的密切联系。结论：a.通电导体周围存在磁场；b.电流的磁场方向与电流方向有关。(2)通电螺线管的磁场：螺线管：将导线绕在圆筒上，可做成一个螺线管（也叫线圈）。右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向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N极。2电磁铁：（1）电磁铁：在通电螺线管内插入一个铁芯，就构成了一个电磁铁。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）电磁铁的特点：电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈的匝数控制。电磁铁产生的磁场方向是由通电电流的方向决定的。3电磁继电器：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。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。【要点诠释】1.通电螺线管的磁场方向与电流方向满足右手螺旋定则（也叫安培定则）。2.电磁铁是根据电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁场大大增强的原理来工作的。3.电磁铁的优点是：磁性强弱可控（电流的大小、线圈的匝数），磁性有无可控（通断电），磁极方向可控，因此把它用在一些自动控制电路中。4.电磁铁的铁芯是用软铁制成的，而不是用钢制成的，这是因为软铁容易磁化，也容易失去磁性，而钢磁化后不易去磁。【典例分析】例3、（2018深圳模拟）在图中，根据通电螺线管N、S极，在螺线管上标出电流的方向，在电源上标出它的正负极。【答案】【解析】用右手螺旋定则得出电流的方向，然后根据在电源外部，电流从电源的正极流出负极流入，判断出电源的正负极。【技巧总结】本题考查了右手螺旋定则的使用。利用右手螺旋定则既可由电流的方向判定磁极磁性，也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法。例4、（2019合肥）如图所示，小磁针甲、乙处于静止状态根据标出的磁感线方向，可以判断出（）A螺线管的左端为N极 B电源的左端为负极 C小磁针甲的右端为N极 D小磁针乙的右端为N极【答案】C【解析】A、在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以利用磁感线的方向，可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极，故A错误；B、根据螺线管的左端为N极结合图示的线圈绕向，利用安培定则可以确定电流从螺线管的右端流入左端流出，所以电源的左端为正极，右端为负极，故B错误；C、根据异名磁极相互吸引的理论可以确定小磁针甲右端为N极，故C正确；D、小磁针静止时，N极的指向跟通过该点的磁感线方向一致，S极跟通过该点的磁感线方向相反，所以乙的右端为S极，故D错误。故选C。【技巧总结】磁感线都是从N级出来回到S级的，所以先判断螺线管的右端为N级，根据异名磁极相吸的规律判断沁磁针右端为N级，再根据安培定则判断螺线管内的电流方向，从而判断出电源的正负极。知识要点三、电动机【知识详解】1. 磁场对通电导线的作用(1)磁场力的方向和电流方向有关。(2)磁场力的方向与磁感线方向有关。2.电动机的基本构造（1）转子：能够转动的部分。（2）定子：固定不动的不分。3.电动机怎样转动当线圈转到如图所示位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。 【要点诠释】通电直导线在磁场中受到力的作用。力的方向与磁场方向、导线电流方向有关。磁场对通电导线和通电线圈作用而运动的过程中，把电能转化为机械能，电动机就是从这一理论设计制造出来的。(1)磁场对电流的作用中磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变；若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。 (2)当通电直导线的方向与磁感线的方向平行时（如图甲所示），磁场对通电直导线（图甲中直导线ab）没有力的作用。当通电直导线的方向与磁感线的方向不平行（斜交）时，磁场对通电直导线（图乙中直导线ab）有力的作用（垂直纸面向内）。当通电直导线的方向与磁场的方向垂直时，磁场对通电直导线（图丙中直导线ab）的作用力最大（方向垂直纸面向内）。在图丙中，保持磁感线B的方向不变，而使直导线ab内电流方向相反时，ab受力的方向也相反；保持直导线内电流方向不变，而使磁感线B的方向相反时，ab受力的方向也相反。但如果在图丙中，同时使磁感线B的方向及ab内电流方向都变为相反，则直导线ab的受力方向不发生变化。【典型分析】例5、（2019建宁县模拟）如图所示，当开关S闭合，原本静止的轻质硬直导线AB会水平向右运动要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（）A将导线A、B两端对调 B将蹄形磁体的N、S极对调 C换用磁性更强的蹄形磁体 D将滑动变阻器的滑片P向左移动【答案】B【解析】A、将A、B两端对调，受力运动方向不变，故A错；B、将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，故B正确；C、换用磁性更强的蹄形磁体，将增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故C错；D、将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故D错；故选B。【技巧总结】（1） 要改变通电直导线的运动方向，只能改变电流方向和磁场方向中的一个即可，两个因素不能同时改变。例6、（2019石家庄模拟）根据下图回答问题：（1）如图是几个重要的电磁学实验，其中甲图装置是研究 ；乙图装置是研究 。（2）小明将微风电风扇的插头插入插座，接通电源看到风扇转动送风这时风扇工作原理与上述实验 （选填：“甲”、“乙”）相同；【答案】（1）电流周围存在着磁场；研究磁场对电流作用；（2）乙【解析】（1）甲图中小磁针在电流周围受到磁场的作用，这个实验称为奥斯特实验；是演示电流周围存在着磁场的装置；乙图中有电源供电，而无电流表，但能看到通电导线在磁场中的运动，故本实验是研究磁场对电流作用的装置；（2）微风电风扇的插头插入插座，接通电源看到风扇转动送风，是利用通电导体在磁场中能运动是受磁场力作用来工作，是电能转化为机械能，则原理与实验乙相同；【技巧总结】本题需注意电磁感应为因为运动而产生了电流，导体在磁场中受力是因为有了电流而发生了