内容正文:
第1章
电与磁
第2节
电生磁
磁体能在它的周围空间产生磁场,那么,能否用另外的方式产生磁场?
一、直线电流的磁场
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奥斯特的实验
带电体和磁体有一些相似的性质,这是一种巧合?还是它们之间确实存在着某些联系呢?
1820年,丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实了通电导体的周围存在着磁场。
这一重大发现轰动了科学界,使电磁学进入新的发展时期。
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奥斯特的实验
实验:
(1)在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线,如图所示。给直导线通电,观察现象。
(2)改变电流方向,观察小磁针的偏转方向。
实验现象说明什么?
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奥斯特的实验
现象1:直导线通电,小磁针发生偏转。
说明通电导体周围存在磁场。
现象2:通电电流方向改变,小磁针偏转方向发生改变。
说明通电导体周围的磁场与电流方向有关。
通电导体周围的磁场有什么特点?
2
直线电流的磁场
实验:
在有机玻璃板上穿一个孔,将一条直导线垂直穿过小孔,在玻璃板上均匀地撒上铁屑。给直导线通电后,轻敲玻璃板,观察铁屑的分布情况。
通电直导线周围磁场的特点
①磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆。
②越靠近直导线,磁场越强,反之越弱。
③磁感线都在与导线垂直的平面内。
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直线电流的磁场
二、通电螺线管的磁场
通电螺线管的磁场特点
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螺线管:把导线绕成几圈,就做成一个螺线管,螺线管也叫线圈。
实验:
(1)用导线绕成螺线管后通电,观察是否能吸引大头针。
(2)在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉,再观察吸引大头针的现象。
通电螺线管的磁场特点
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(3)比较两次实验的结果,想一想,这说明了什么?
现象1:通电螺线管可以吸起大头针,说明通电螺线管周围存在磁场。
现象2:插入铁棒的螺线管能吸起更多的大头针,说明带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多。
为什么带铁芯的通电螺线管的磁性更强呢?
通电螺线管的磁场特点
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铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体。通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场的叠加,形成了更强的磁场。
电磁铁:带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。
通电螺线管的磁场是如何分布的呢?
实验:
(1)在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑。通电后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布规律。
通电螺线管的磁场特点
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(2)在螺线管两端各放一枚小磁针,探测螺线管的磁极。改变电流的方向,观察小磁针的指向是否变化,依此判断螺线管磁极有无变化。
通电螺线管的磁场特点
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以上两个实验现象分别说明什么?
现象1:铁屑按条形磁体的磁场分布进行排列。说明通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。
现象2:改变电流方向,小磁针的指向发生改变。说明通电螺线管的磁极与电流方向有关。
如何判断通电螺线管的磁极与电流方向的关系呢?
右手螺旋定则
2
用右手螺旋定则(安培定则)来判断。
右手螺旋定则:用右手握螺线管,让四指弯向螺线管中的电流方向,大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。
右手螺旋定则
2
用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁极方向时需注意:
(1)查清螺线管的绕线方向。
(2)标出电流在螺线管中的方向。
(3)用右手螺旋定则确定磁极方向。
用右手螺旋定则也可以判断螺线管的绕线和螺线管中的电流方向。
右手螺旋定则
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能用右手螺旋定则判断直线电流产生的磁场的方向吗?
用右手螺旋定则判断直线电流的磁场的方向时,让大拇指指向电流方向,四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向,如图所示。
三、影响电磁铁磁性强弱的因素
铁芯能使螺线管的磁性大大增强。那么,电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关外,还跟哪些因素有关?
1.提出问题:影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些?
2.建立猜想:
(1)电磁铁的磁性强弱可能跟电流大小有关。
(2)电磁铁的磁性强弱可能跟线圈匝数的多少有关。
3.设计实验:
(1)探究“电磁铁磁性强弱跟电流大小有关”的猜想时,应用控制变量法,让线圈匝数保持不变,利用滑动变阻器来改变电路中的电流,观察电磁铁磁性强弱是否改变。
(2)探究“电磁铁磁性强弱跟线圈匝数的多少有关”的猜想时,应用控制变量法,让电流大小保持不变,改变线圈匝数,观察电磁铁磁性强弱是否改变。
4.进行实验:
根据设计的实验方案,进行实验,把观察到的实验现象记录在下列表格中。
线圈匝数 电流大小/安 吸引大头针数量/个
10匝
20匝
0.2
0.4
0.6
0.2
0.4
0.6
3
6
9
6
12
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5.实验结论:
通过线圈的电流越____,电磁铁的磁性也越______。
当电流一定时,电磁铁的线圈匝数越_____,电磁铁的磁性越_____。
大
强
多
强
通过探究可以发现,通过线圈的电流越大,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强。
电磁铁与磁体的异同点
不同点:(1)电磁铁的磁场是电流通过