内容正文:
20.2电生磁 &20.3电磁铁 电磁继电器
20.3 电生磁
1. 了解奥斯特的电流磁效应实验;
2. 掌握利用右手定则判断通电螺线管周围的磁场方向;
一、电流的磁效应
1. 奥斯特实验:如果导线在小磁针的上方并且两者平行,当导线通电时,磁针发生偏转;切断电流时,磁针又回到原位,这说明通电导线和磁体一样,周围存在磁场.
(1)现象:闭合开关小磁针偏转,断开开关小磁针回到原位,改变电流方向磁针反向偏转。
(2)结论:该实验说明通电导体的周围有磁场,磁场的方向与电流的方向有关。
(3)实验注意:要将导线平行的放在静止小磁针的上方
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.1820年,丹麦物理学家奥斯特第一个发现了电与磁之间的联系.
二、通电螺线管的磁场
(1)磁场特点:外部磁场方向与与条形磁铁的磁场相似,磁感线从N极出来,进入S极;在螺线管的内部,磁感线由S极指向N极。
(2)安培定则
螺线管的极性用安培定则判定
内容:用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就螺线管的北极。
判断方法:先标出螺线管中的电流方向;用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中的电流方向,大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
(3) 通电螺线管中磁场分布特点
通电螺线管周围的磁场分布等效于条形磁体周围的磁场分布
题型一:奥斯特实验
【例1】如图所示,学习奥斯特,探究通电导体周围的磁场。
(1)当闭合开关的瞬间,会观察到小磁针 ;通过改变电池 的连接,可以改变电路中的电流方向;
(2)此现象说明,电流方向会影响电流所产生磁场的 。
【即时检测1】电与磁之间存在着相互联系,彰显物理现象的对称、统一之美;
(1)如图1所示,亮亮利用干电池、导线和小磁针进行实验;
①通电后小磁针发生偏转,断电后小磁针复位,实验表明 ;
②世界上第一个发现电和磁是有联系的科学家是 ;
(2)亮亮又将直导线绕成螺线管形状,在螺线管的两端各放一个小磁针,并在硬纸板上均匀地撒满铁屑;
①通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况,如图2所示,实验结果表明:通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似;
②为了进一步判断通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系,接下来的操作是 。
【即时检测2】某同学利用图所示装置进行了一系列实验,闭合开关前、小磁针的指向如图甲所示;闭合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示;只改变电流方向,再次进行实验、闭合开关后、小磁针的偏转如图丙中箭头所示。
(1)由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生 ;
(2)由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的 有关。
题型二:判断螺线管的极性、电流的方向和绕向方式的关系
【例2】根据电源的正负极,在图中括号内标出小磁针的N极或S极。
【即时检测1】如图所示,开关闭合后,位于螺线管左侧的小磁针顺时针旋转90°,请在图中括号内分别标出:
(1)螺线管右端的磁极(用“N”或“S”表示);
(2)电源左端的极性(用“+”或“﹣”表示)。
【即时检测2】请按要求完成下列作图:如图所示,按照小磁针N极所示方向标出通电螺线管磁感线方向,并在括号中标出电源的“+”或“-”极。
题型三:螺线管与磁极间的相互作用
【例3】人工心脏泵可短时间代替心脏工作,其结构如图所示,线圈AB固定在活塞的柄上,泵室通过单向阀门与血管相通。阀门S1只能向泵室外侧开启,阀门S2只能向泵室内侧开启。人工心脏泵工作时,以下说法不正确的是( )
A.线圈AB中应通入方向周期性改变的电流
B.电流从线圈A端流入时,磁铁吸引活塞柄
C.电流从线圈B端流入时,血液流出泵室
D.人工心脏泵每分钟“跳动”的次数由线圈中电流的大小决定
【即时检测1】将一枚转动灵活的小磁针置于桌面上,在小磁针旁放一条直导线;
(1)如图甲所示,使导线与电池试触,电路接通瞬间,发现小磁针 ,这表明通电导线周围存在 ;
(2)通过改变电流方向,观察小磁针变化,可以发现:电流的 方向与电流方向有关;
(3)把导线绕在圆筒上,就做成了螺线管,通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似,如图乙所示,闭合开关后,原本自由静止的小磁针将 时针发生旋转。
【即时检测2】如图,磁悬浮音响的球体内有一条形磁体,下方底座内有一个电磁铁。开关闭合后,音响可以悬浮在空中。图是其内部结构示意图,请根据图示磁感线的方向,在括号中标出音响内条形磁体的磁极、电源的“+、﹣”极。
20.3电磁铁 电磁继电器
1. 知道电磁铁磁性