第十八章 磁及其相互作用（复习课件）物理沪科版2024九年级全一册

义务教育教科书 第十八章 磁及其相互作用 复习课件 上海科学技术出版社 思考： 磁浮列车行驶时，为何能悬浮于轨道之上?为什么能达到那么大的速度? 复习内容 1. 磁现象 磁场 2. 电流的磁场 3. 磁场对通电导线的作用 4. 直流电动机 学习目标 1. 能认识磁场，了解电流周围存在磁场，了解通电导线在磁场中会受到力的作用；能运用这些知识分析相关的物理现象。 2.能了解磁场的意义；能运用与电磁相关的知识进行推理；具有使用科学证据的意识；能有依据地发表自己的见解。 3.能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验；能关注身边的磁学问题；能收集数据并对实验结果作出解释；能陈述实验过程与结果。 4.能体会应用电磁知识解决实际问题的喜悦；能体会我国优秀传统科技对人类社会发展的贡献，有科技强国的责任感与使命感。 重点难点 单元重点 1. 知道磁体周围存在磁场，会用磁感线描述 磁体周围的磁场状况。 2. 电流的磁效应，通电螺线管的磁场。 3. 电磁铁的磁性。 4. 磁场对通电导线的作用。 单元难点 1. 认识磁场的存在，用磁感线来描述磁场。 2. 运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。 3. 电磁继电器的工作原理及其应用。 4. 直流电动机的构造和工作原理。 知识图谱 磁 场 电流的磁效应 电与磁的关系 电生磁 探究通电螺 线管的磁场 电磁铁 电磁继电器 磁场对通电导线的作用 相互 作用 直流电动机 应用 应用 一、磁是什么 第十八章 磁及其相互作用 考点串讲 一、磁现象 1. 磁性 物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性。 2. 磁体：具有磁性的物体称为磁体。磁体的分类： ①按磁体的来源分为天然磁体、人造磁体。 ②按磁性保持时间的长短分为硬磁体、软磁体等。 ③按磁体的形状分为条形磁体、蹄型磁体、针形磁体、环形磁体等。 考点串讲 一、磁现象 3. 磁极及磁极间的相互作用 （1）磁极 磁体上磁性最强的部分叫做磁极（N、S）。在水平面内自由转动的磁体，静止时指向南方的那个磁极叫做南（S）极，指向北方的那个磁极叫做北（N）极 。 （2）磁极间相互作用的规律 同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引。 考点串讲 一、磁现象 4. 磁化 （1）概念 ①磁化：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铁磁性物质：能被磁化的物质叫铁磁性物质，如铁、钴 、镍等。 （2）磁化规律 磁化时，被磁化物体与磁极的接触端互为异名磁极。 （3）磁化的利与弊 考点串讲 二、磁场 1. 磁场的概念 磁体之间并没有接触 ，但它们之间却存在着力的作用。这是因为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。磁体间的相互作用、磁化现象等都是通过磁场发生的。 2. 磁场方向 将小磁针放在磁场中的某一点，小磁针静止时，N极所指的方向就是该点的磁场方向。 磁场中各点的磁场方向一般不同。 考点串讲 二、磁场 3. 正确理解磁场 （1）磁场是物质，是客观存在的，它既有强弱，又有方向。 （2）磁场存在于磁体周围的立体空间，并不只在一个平面内。 （3）在磁体周围，各个点的磁场方向不同。 考点串讲 三、磁感线 1. 磁感线 （1）实验探究 如图所示，是条形磁体周围铁屑的分布，再在玻璃板上将一些小磁针放在铁屑排列的一条曲线上，将一些小磁针放在铁屑排列的一条曲线上，可观察到小磁针的N极指向沿着曲线方向。 （2）磁感线的概念 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。 条形磁体周围铁屑的分布 考点串讲 三、磁感线 （3）五种常见磁场的磁感线描述 ④同名磁极的磁感线 ①条形磁铁的磁感线 ②蹄形磁铁的磁感线 ③同名磁极的磁感线 ⑤异名磁极的磁感线 考点串讲 三、磁感线 2. 磁感线的特点 （1）磁感线是一种物理模型 磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在。 （2）磁感线是封闭的、立体的曲线 在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部，是从S极指向N极。 （3）在同一磁场中，任何两根磁感线都不会相交 这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果在某一点有两条磁感线相交，就意味着该点有两个磁场方向，就与某点磁场方向的唯一性相悖。 考点串讲 四、地磁场 1. 存在 地球周围空间存在的磁场称为地磁场。地磁N极在地理南极附近，地磁S极在地理北极附近，地磁场的磁感线也是从N极出发，回到S极。 2. 磁偏角 地磁两极与地理两极并不完全重合，它们之间有一个夹角，这个夹角叫磁偏角。磁偏角最早是由我国宋代学者沈括记述的。 3. 地磁场的作用 （1）指南针能够指南，是因为受到了地磁场的影响。 （2）海龟的洄游、信鸽的飞翔、候鸟的迁徙 ，都要靠地磁场来定向。 （3）地磁场是地球生命的“保护伞”。 【解析】①②钢棒不具有磁性时，磁体也可以吸引钢棒，力的作用是相互的，可以引起小磁针的转动或吸引磁体，故①②都不符合题意； ③由于钢棒与磁体相互排斥，钢棒一定有磁性，并且靠近磁体的这一端与磁体的这一端是同名磁极，故③符合题意； ④钢棒能够吸引铁屑，说明了钢棒具有磁体才具有的性质，能够吸引铁钴镍等物质，故④符合题意。故选③④。 题型一、磁现象 【例题1】 实验室有一根钢棒，下列做法中，能确定该钢棒原来就具有磁性的是__________（选填序号）。 ①将钢棒靠近小磁针，小磁针发生转动 ②将钢棒靠近悬挂的条形磁体的一个磁极，条形磁体被吸引 ③将钢棒靠近悬挂的条形磁体的一个磁极，条形磁体被排斥开 ④将钢棒靠近放在桌面上的铁屑，钢棒能吸起大量的铁屑 ③④ 典例解析 【例题2】如图所示，条形磁铁下方吸引有两个曲别针。下列选项正确的是（　　） A．曲别针甲B端附近的磁场比曲别针乙D端附近的磁场弱 B．曲别针甲有磁性，曲别针乙没有磁性 C．曲别针甲B端是S极，曲别针乙C端是N极 D．曲别针乙完全是靠磁铁吸引在曲别针甲的下端 C 题型一、磁现象 典例解析 【解析】A．曲别针甲的B端比乙的D端更接近磁铁，磁场更强，故A错误； B．甲、乙都被磁化了，都具有磁性，故B错误； C．条形磁铁下端为S极，据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，甲的A端为N极，B端为S极，乙的C端为N极，D端为S极，故C正确； D．条形磁铁对乙有吸引，甲被磁化后，对乙也有吸引，故D错误。故选C。 磁现象 （1）判断物体是否具有磁性的四个方法 ①根据磁体可以吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质； ②根据磁体的指向性； ③根据磁极间的相互作用规律，注意“斥定吸不定”； ④根据磁体不同部位磁性强弱不同且磁极的磁性最强的性质。 （2）判断磁极 解答此类题目的关键是明确磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 题型一、磁现象 方法技巧 典例解析 题型二、磁场和磁感线 【例题3】以下关于磁场和磁感线的说法中，正确的是（　　） ①磁体周围存在着磁场 ②磁场中实际存在着磁感线 ③磁感线上某点的切线方向就是此点的磁场方向 ④磁体周围，画有磁感线的地方有磁场，没有画磁感线的地方则没有磁场 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ C ①磁体周围存在着一种对磁体或铁钴镍等物质有吸引作用的物质，这就是磁场，是真实存在的，故①正确； ②磁感线是为了描述磁场而画的假想的曲线，不是真实存在的，故②错误； ③磁感线上某点的切线方向就是该处磁场方向，故③正确； ④磁体周围有任何地方都有磁场，与是否画磁感线无关，故④错误； 综上可知，①③正确。 故选C。 磁场 （1）磁场与磁感线的区别 磁场 磁感线 客观真实存在 不存在 一种物质 一种物理模型 存在于磁体周围及内部任一点 画出代表性的几条，方便分析、研究 题型二、磁场和磁感线 方法技巧 （2）“三向归一”法判断磁场方向和小磁针指向 ①“三向归一”是指磁场方向、磁感线方向和小磁针静止时N极所指方向一致； ②若已知小磁针的N极指向，可按相同方向画出磁感线方向，然后根据磁体外部的磁感线由N极到S极，确定磁体的N、S极； ③若题目中已知磁体N、S极，可先画出磁感线的方向，然后根据小磁针在某点静止时N极的指向与该点磁感线方向相同，画出小磁针的指向。 题型二、磁场和磁感线 方法技巧 【例题4】如图所示，根据磁感线的方向，请标出两个磁体的磁极名称并将小磁针的N极涂黑。 磁体周围的磁感线从磁体的北极出发，回到磁体的南极。根据图中的磁感线方向，两磁体相对的磁极均为S极。放入磁场中的小磁针北极所指的方向与磁感线的方向一致，则小磁针下端为N极，如图所示. 题型二、磁场和磁感线 典例解析 【例题5】如图所示是条形磁体的磁场分布图，下列说法正确的是（ ） A．置于a点的小磁针，静止时南极指向右侧 B．a、b、c、d四个点处的磁场强弱相同 C．该条形磁体的左端为S极，右端为N极 D．磁场是为了分析小磁针的偏转情况假想出来的 A A．小磁针静止时北极所指的方向与该点的磁感线方向一致，所以a处的小磁针静止时南极应指向右侧，故A正确； B．磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故a处磁场比b处强，所以a、b、c、d四个点处的磁场强弱不相同，故B错误； C．磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，构成闭合曲线，由图可知该条形磁体的左端为N极，右端为S极，故C错误； D．磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场是客观存在的，故D错误。 题型二、磁场和磁感线 典例解析 故选A。 【例题6】地磁场的分布与条形磁体的磁场相似，图甲、乙所示的两个示意图中，能合理描述地磁场的是_____ 图，由图可见地磁两极和地理两极之间存在着夹角，最早发现这一现象的人是中国宋代学者_____ ，若在我市某位置放置一小磁针，它的N极指向地理的_____ （选填“南”或“北”）极附近。 沈括 乙 地球周围存在着地磁场，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，且地磁两极和地理两极并不重合，存在一定的夹角，所以能合理描述地磁场的是图乙。 最早发现地磁两极和地理两极间存在夹角这一现象是中国宋代学者沈括。 由于地磁的北极在地理的南极附近，根据异名磁极相互吸引，所以若在我市某位置放置一小磁针，它的N极指向地理的北极附近。 题型三、地磁场 典例解析 北 二、探究：通电螺线管外部磁场的方向 第十八章 磁及其相互作用 考点串讲 一、奥斯特实验 2. 电流的磁效应 电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应，这是丹麦物理学家奥斯特在1820年首先发现的。后来，人们把这个实验称为奥斯特实验。 1. 奥斯特实验 实验结论：（1）通电导体周围存在着磁场。 （2）通电导体周围磁场的方向与电流方向有关。 考点串讲 二、通电螺线管外部磁场的方向 1. 通电螺线管外部磁场的方向 通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；通电螺线管的磁极与电流的方向有关。 通电螺线管 条形磁体 考点串讲 二、通电螺线管外部磁场的方向 2. 右手螺旋定则（安培定则） （1）右手螺旋定则 对于通电螺线管磁极的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用右手螺旋定则来表述。 右手螺旋定则： 用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 考点串讲 二、通电螺线管外部磁场的方向 （2）右手螺旋定则的应用 ①判断磁极：已知螺线管中电流的方向，判断磁极。标出螺线管上的电流方向；用右手握住螺线管，让弯曲四指指向螺线管中电流的方向；大拇指所指的那端就是螺线管的N极。 ②判断电流方向：已知通电螺线管的磁极，判断电流方向（电源正、负极）用右手握住螺线管，大拇指指向N极；弯曲四指所指的方向就是螺线管中电流的方向。 ③画出螺线管的绕线方向：根据通电螺线管的N、S极以及电源的正负极，画出螺线管的绕线方向。 考点串讲 三、电磁铁 1. 构造：带铁芯的通电螺线管称为电磁铁。 2. 原理：利用了电流的磁效应。 3. 特点： （1）有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。 （2）电磁铁的N、S极是由线圈中的电流方向决定的。 （3）影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数及通过的电流大小有关。线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性就越强。 4. 电磁铁的应用 电磁继电器、电磁起重机、电磁选矿机、磁浮列车、电动机、发电机中都用到了电磁铁。 考点串讲 四、电磁继电器 1. 电磁继电器的构造及工作电路 电磁继电器是用电磁铁控制电路的一种开关。它的构造及工作电路如图所示。 电磁继电器的工作电路可分为控制电路和受控电路两部分。 （1）控制电路：包括电磁铁A、衔铁B、低压电源U1、开关S。 （2）受控电路：包括高压电源U2，电动机M，电磁继电器的触点D、E。 考点串讲 四、电磁继电器 2. 电磁继电器的工作原理 闭合控制电路中的开关S，电流通过电磁铁A的线圈产生磁性，把衔铁B吸下来，使动触点D与静触点E接触，受控电路闭合，电动机工作。 断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁B在弹簧C的作用下与电磁铁A分离，使触点D、E脱开，受控电路断开，电动机停止工作。 考点串讲 二、通电螺线管外部磁场的方向 3. 电磁继电器的应用 （1）利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流工作电路的通断，使人远离高压环境。 （2）利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制。 （3）在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制。 电磁继电器被广泛地应用于自动控制和通信领域，在电冰箱、汽车、电梯、机床里的控制电路中都有电磁继电器的身影。 典例解析 题型一、奥斯特实验 【例题1】小利同学做如图所示的实验。闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是： （1）观察甲、乙两图的实验现象，可以初步确定：_____（选填字母）； A．什么情况下磁可以生电 B．电流的周围存在着磁场 （2）通过分析乙、丙两图的实验现象可知： _____ （选填字母）。 A．通电导体周围的磁场方向与导体中的电流大小有关 B．通电导体周围的磁场方向与导体中的电流方向有关 B B 【解析】（1）闭合开关，电路中有电流通过时，小磁针会发生偏转，说明有电流通过电路时，小磁针受到作用力，这说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意，B符合题意。故选B。 （2）乙丙两图中，有电流通过电路，小磁针会发生偏转，改变电流的方向，小磁针的偏转方向会发生改变，这说明通电导体周围的磁场与电流的方向有关，故A不符合题意，B符合题意。故选B。 典例解析 题型二、通电螺线管的磁场 【解析】根据磁感线的形状可知，两者相互排斥，是同名磁极，则通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知电流从电源的左端流出，右端流入，故电源左端为正极，右端为负极，如图所示。 典例解析 题型二、通电螺线管的磁场 【例题2】如图所示，根据图中信息，标出磁感线的箭头、通电螺线管的N极和电源的正极。 典例解析 题型二、通电螺线管的磁场 【例题3】图是磁悬浮列车工作原理图，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上，实现非接触的支撑、导向和运行。关于磁浮交通系统，下列说法正确的是（ ） A．该系统利用地磁场实现正常工作 B．车厢线圈通电后，其周围存在磁感线 C．列车正常运行时，电源上端为正极 D．列车悬浮利用了同名磁极相互排斥 C 【解析】A．磁悬浮利用电流的磁场工作的，故A错误； B．车厢线圈通电后，其周围存在磁场，磁感线假想的，不存在，故B错误； CD．列车采用悬挂悬浮，正常运行时是利用异名磁极相互吸引，电磁铁上端为S极，根据安培定则知，电源上端为正极，故C正确，D错误。故选C。 （1）转换法的应用 磁场实际上是看不到的，所以我们在研究磁场的时候，主要通过研究磁场对小磁针的的作用来间接研究磁场，即通过小磁针是否受力偏转说明是否存在磁场，并通过不同位置小磁针的指向研究磁场的方向。 （2）“三步法”判断电源正、负极或电流方向 先指：让拇指指向螺线管中的N极； 再标：根据四指指向标出螺线管中电流的方向； 后确定：根据电流方向确定电源正负极。 通电螺线管的磁场 题型二、通电螺线管的磁场 方法技巧 通电螺线管的磁场 （3）区分电流方向与线圈绕向 通电螺线管中的电流环绕方向与线圈的绕向不是一回事，影响通电螺线管磁极极性的是电流环绕方向，如图所示 ，甲、乙两个通电螺线管线圈绕向不同，但电流环绕方向相同，所以极性也是相同的。 题型二、通电螺线管的磁场 方法技巧 典例解析 【例题3】某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与_______ 磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示______； （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为____极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与_____的方向有关。 通电螺线管周围的磁场分布 条形 N 电流 题型二、通电螺线管的磁场 典例解析 （1）由图可知，螺线管通电后外部铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。铁屑在磁场容易被磁化，故可以用铁屑来显示通电螺线管周围的磁场分布。 （2）由图乙知，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极。将电源正、负极对调，小发现小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管极性与电流方向有关。 题型二、通电螺线管的磁场 典例解析 【例题4】全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如图所示。线圈通电后产生磁场，对衔铁施加力的作用，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。下列关于线圈通电后的分析正确的是（　　） A．电磁铁的上端为N极 B．衔铁的材料可能为铜 C．电磁铁的工作原理为电流的磁效应 D．线圈周围不仅产生磁场， 同时也产生磁感线 C 题型三、电磁铁 电磁继电器 典例解析 A．由图可知，电流从电磁铁上端流入，从电磁铁下端流出，由安培定则判断，电磁铁的下端为N极，故A错误； B．由于电磁铁能吸引铁钴镍等材质，不能吸引铜材质，所以衔铁的材料不可能为铜，故B错误； C．当电流通过电磁铁的线圈时，会产生磁场，从而使电磁铁具有磁性，所以电磁铁的工作原理为电流的磁效应，故C正确； D．由于磁场是真实存在的，磁感线是为了研究磁场，人为建立的模型，磁感线是不存在的，故D错误．故选C. 题型三、电磁铁 电磁继电器 解题时应明确下列内容： （1）影响电磁铁的磁性强弱因素 ①与线圈中的电流大小有关，线圈中的电流越大，磁性越强；电流越小，磁性越弱。 ②与线圈的匝数有关，匝数越多，磁性越强匝数越少，磁性越弱。 （2）实验方法 ①控制变量法：在探究磁性强弱与线圈匝数之间的关系时，要控制电流相同；在探究磁性强弱与电流之间的关系时，要控制线圈匝数相同。 ②转换法：将电磁铁的磁性强弱转换为吸引曲别针(或大头针)的数量。 解探究电磁铁磁性强弱的问题 题型三、电磁铁 电磁继电器 方法技巧 分析电磁继电器的应用问题时，首先必须明确电磁继电器电路由控制电路和工作电路组成，分清哪部分是低压控制电路，哪部分是高压工作电路；然后按各活动元件工作的先后顺序说明，可以从控制电路是通电还是断电开始分析，再分析电磁铁是否有磁性，电磁铁是否吸引衔铁，动触点与哪些静触点接触，使哪一部分工作电路接通，哪些用电器工作。 解电磁继电器的应用问题 题型三、电磁铁 电磁继电器 方法技巧 典例解析 【例题5】如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是（ ） A．滑片P向右移动，其他条件不变 B．滑片P向左移动，其他条件不变 C．开关S由1扳到2，其他条件不变 D．电源的正负极对调，其他条件不变 B 电磁体的磁性强弱与下列因素有关：电流强弱；线圈匝数。 A中P向右滑动时电阻增大，电流变小，磁性变弱．B中P向左移动时电阻减小，电流增大，磁性增强．C线圈匝数变少，磁性减弱．D中电源正负极的对换不影响磁性大小。 故选B。 题型三、电磁铁 电磁继电器 典例解析 【例题6】如图是小明为某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭、蜂鸣器报警。下列判断正确的是（    ） A．R1的阻值随温度的升高而增大 B．温度升高过程中，电磁铁磁性减弱 C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调小 D．若控制电路电源电压降低， 报警温度将降低 C 题型三、电磁铁 电磁继电器 AB．当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭、蜂鸣器报警，表明此时继电器衔铁被吸引向下运动，即磁性增强，电路中电流变大，总电阻变小，故R1的阻值随温度的升高而减小。故AB错误； 题型三、电磁铁 电磁继电器 C．由于报时线圈的磁性强度是相同的，如果电源电压不变，则总电阻不变，R1的阻值随温度的升高而减小，若要调低报警温度，R1变大，可将R2的阻值调小，故C正确； D．若控制电路电源电压降低，则电路中电流变小，要保持原来的电流不变，总电阻应减小，R1的阻值随温度的升高而减小，报警温度将升高，故D错误。故选C。 （2）已知图中气敏电阻R1的阻值随CO2浓度的增大而减小。当CO2浓度很低时，电路中的电流 （选填“很大”或“很小”），电磁铁的磁性_______（选填“很强”或“很弱”），此时工作电路中的“灯泡” （选填“亮”或“不亮”）； （3）当CO2浓度高于某一设定值时，根据 （选填“电流磁效应”或“电磁感应”），电磁铁就会把衔铁吸下来，同时电铃报警，提醒汽车CO2排放超标。 【例题7】如图是课外实践小组同学设计的汽车CO2排放量检测电路。 （1）该装置叫做 （选填“电磁铁”、“电磁继电器”、“电动机”或“发电机”）； 电流磁效应 题型三、电磁铁 电磁继电器 电磁继电器 很小 很弱 亮 典例解析 （1）由图可知，该设备由控制电路和工作电路 组成，控制电路相当于开关，属于电磁继电器。 （2）气敏电阻R1的阻值随CO2浓度的增大而减小，当CO2浓度很低时，气敏电阻R1的阻值较大，根据I=U/R可知，电路中的电流很小。 电磁铁磁性强弱与电流大小有关，此时电流很小，所以电磁铁的磁性很弱。电磁铁的磁性很弱，不能将衔铁吸下，所以灯泡所在支路为通路，故灯泡会亮。 （3）当CO2浓度高于某一设定值时，电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强，电磁铁就会把衔铁吸下来，同时电铃报警，提醒汽车CO2排放超标。 题型三、电磁铁 电磁继电器 典例解析 【例题8】如图甲所示的智能照明电路，该电路可实现生态节能，天暗时灯L自动发光，天亮时自动熄灭，其中R1为光敏电阻，其阻值会随着光照强度的变化而变化，R2为滑动变阻器，电磁铁线圈电阻不计。若保持光照强度不变，闭合S后，将滑片P从下端移至上端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） 题型三、电磁铁 电磁继电器 C A．电磁铁是利用电磁感应原理工作的 B．工作电路中导线A应连接家庭电路中的零线 C．滑动变阻器的最大阻值是100Ω D．若想照明灯L在傍晚发光的时间提前，可将滑动变阻器滑片上移 A．电磁铁通电后具有磁性，是利用电流的磁效应来工作的，故A错误； B．在照明电路中，开关必须接在火线上，工作电路中导线A应连接家庭电路中的火线，故B错误； C．控制电路中，滑动变阻器和光敏电阻串联，当滑片位于最上端时，变阻器接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，电压表测电源电压，由图乙可知电源的电压U=12V；当滑片位于最下端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知，光敏电阻两端的电压U2=2V，电路中的电流I=0.1A，所以，此时滑动变阻器两端的电压 U1=U-U2=12V-2V=10V 由可得，滑动变阻器的最大阻值： 故C正确； D．若想L在傍晚发光的时间提前，电流需减小达到一定数值，灯L所在电路闭合，因为控制电路中电源电压恒定，若将电流减小，应将总电阻增大，滑片应向下移动，故D错误。 故选C。 三、磁场对通电导线的作用 第十八章 磁及其相互作用 一、通电导线在磁场中的受力情况 考点串讲 1. 磁场对通电直导线的作用 磁场对通电直导线有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。 2. 磁场对通电线圈的作用 通电线圈在磁场中会发生转动，但是当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转动。线圈平面与磁感线垂直时，这个位置叫平衡位置。 二、直流电动机 考点串讲 1. 直流电动机 （1）原理：利用了通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的。 （2）换向器的作用 当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向（每半周改变一次），从而实现了线圈的持续转动。 （3）能量转化：电动机工作时将电能转化为机械能。 （4）电动机的优点 构造简单、控制方便、体积小、 效率高，而且对环境污染很小。 二、直流电动机 考点串讲 ①通电线圈ab、cd边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动. ②线圈转到平衡位置，无电流通过，依靠惯性转过平衡位置. ③线圈越过平衡位置后，电流方向发生改变，线圈在磁场力的作用下继续顺时针转动. ④线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，继续转动. 2. 直流电动机的工作原理 （4）应用： ______ （选填“电动机”或“发电机”）利用这一原理工作的。 典例解析 题型一、磁场对通电导线的作用 【例题1】如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。 （1）接通电源，通过观察_________来判断磁场对通电导线有力的作用； （2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与___________有关； （3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作：_______ ； 导体EF摆动 调节滑动变阻器的位置，改变电路中电流大小，观察导体EF摆钟幅度大小 磁场方向 电动机 （1）当闭合开关接通电源后，我们能够观察到 轻质的铝棒EF从原来的静止变为摆动，根据这一现 象就可以判断磁场对通电直导线有力的作用。 （2）实验中只将磁体的两极对调，即是磁场的方向变了，接通电源后，能够观察到铝棒EF会向相反方向摆动，这说明导体受力的方向与磁场方向有关。 （3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，只需要调节滑动变阻器的位置，改变电路中电流大小，观察导体EF摆钟幅度大小即可。 （4）通电导体在磁场中受到力的作用是电动机的工作原理。 题型一、磁场对通电导线的作用 （1）力的方向 通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟导线中的电流方向和磁场方向有关。当改变其中一个方向时，通电导线的受力方向改变；当电流方向和磁场方向同时改变时，通电导线的受力方向不变。 （2）能量转化 在该现象中，是电能转化为机械能。 磁场对通电导线作用的探究问题 题型一、磁场对通电导线的作用 方法技巧 典例解析 【例题2】利用图甲装置研究“磁场对通电直导线的作用”。 （1）应在M、N之间接入______ ，装置中的导体棒应选用轻质的________（选填“铁棒”或“铝棒”）； （2）如图乙中，通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是__________，这两个力 ______（选填“是”或“不是”）一对平衡力。 不是 电源 铝棒 竖直向上 题型一、磁场对通电导线的作用 典例解析 （1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，即必须有电源，所以在MN间应接电源；探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而是铝棒。 （2）在乙图中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，因ab段导线中电流方向与cd段导线中电流方向相反，因此ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不是一对平衡力，这是因为这两个力不作用在一条直线上。 典例解析 【例题3】下图为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（　　） A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同 B．导线ab在这两个时刻受到的磁力方向不同 C．导线ab和cd在乙图位置受到的两个力相互平衡 D．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向 C 题型二、电动机 典例解析 AB．甲图中导线ab的电流方向是由b到a，乙图中导线ab的电流方向是由a到b，电流方向不同，受力方向也不同，故AB正确，不符合题意； C．导线ab和cd在乙图位置受到的两个力不在同一直线上，相互不平衡，故C错误，符合题意； D．由于电路中接入了换向器，由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向，故D正确，不符合题意。 所以选C。 题型二、电动机 （1）电动机概念：电动机就是通电后“能动”的设备，也是将电能转化为机械能的设备，如电流表、扬声器等，都是利用磁场对通电导体有力的作用这一原理来工作的。 （2）电动机的转向的调节：若改变电动机（或线圈）的转向，只改变电动机（或线圈）中电流方向或磁场方向即可；若同时改变电流方向或磁场方向，则线圈受力方向不变，即电动机（或线圈）的转向不变。 （3）换向器的作用：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，为使线圈能够持续地转动下去，每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈两条边的受力方向，保证线圈能不停地转动下去。 电动机 题型二、电动机 方法技巧 典例解析 【例题4】图甲所示的电动机在生活中的应用广泛，图乙为电动机的工作原理图。线圈abcd 处于水平向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。下列分析正确的是（　　） C 题型二、电动机 A．线圈连续转动是靠电流做功实现的 B．电动机通电后不转，一定是电路断路了 C．图中ab受磁场力向上，转动180°时受磁场力向下 D．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 【解析】A．线圈在非平衡位置连续转动是靠电流做功实现的，在平衡位置连续转动是靠惯性实现的，故A错误； B．电动机通电后不转，可能是电路断路了，没有电流通过，也可能是线圈恰好处于平衡位置，线圈受到的作用力不能使线圈产生转动效果，故B错误； C．图示中线圈顺时针转动，电流沿abcd流动，ab在左侧时受到的力向上，cd受到的力向下，ab转动180度，转到右侧，电流方向改变，受力方向也改变，受力向下，线圈能连续转动，故C正确； D．电动机在转动过程中，需要克服摩擦做功，所以消耗的电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能，故D错误。 故选C。 典例解析 题型二、电动机 典例解析 【例题5】如图所示是小明自制的简易电动机示意图矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内永磁铁置于线圈下方，为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，他应将（　　） A 题型二、电动机 A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉 【解析】A．当将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉或左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，通电后在一个半周内受到磁场的力的作用而转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，故A正确； B．如果两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故B错误； C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，左右转轴不能同时接通电源，始终无法形成闭合回路，电路中无电流，不会转动，故C错误； D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉，另一端为绝缘体，电路中无电流，不会转动，故D错误。故选A。 典例解析 题型二、电动机 典例解析 【例题6】如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜_________（选填“向左”、“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于磁场对__________有力的作用。 通电导体 题型二、电动机 【解析】当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，因为音圈电流方向改变，音圈在磁场中受力的方向改变，音圈带动音膜左右往复运动；音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力的作用。 左右往复 典例解析 【例题7】如图所示是扬声器的构造示意图，当线圈中有电流通过时线圈受到磁场力的作用而运动，这与_______ （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理相同，由于通过线圈的电流是______（选填“直流”或“交流”）电，线圈就不断的来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。 交流 题型二、电动机 【解析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的原理制成的，当扬声器线圈中有电流通过时，线圈受到磁铁力的作用而运动，这与电动机的工作原理相同。 扬声器主要由线圈、永磁体、锥形纸盆组成，由于通过线圈的电流是“交流”电，线圈受到大小、方向都变化的磁场力，而不断来回运动；带动纸盆也来回振动，使扬声器发声。 电动机 $