第14章 电与磁（知识清单）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第14章 电与磁（知识清单） 思维导图 知识清单 第1节 磁场 一、磁体有哪些特性？ 1、磁体 磁石可以吸引铁，但不能吸引铜。我们把物体能够吸引铁、______________、______________等物质的性质叫做磁性，具有______________的物体叫做磁体。 2、磁极 磁体不同部位的磁性强弱不同，我们把磁体上磁性最强的部分叫做______________，磁体都有两个磁极。将磁体悬挂起来，如图14-1-3所示，当磁体静止时， 指北的一端叫做磁体的北极或______________极， 指南的一端叫做磁体的南极或______________极。 3、 磁体间的相互作用 大量实验表明： 磁体间存在相互作用。同名磁极相互______________， 异名磁极相互______________。 4、 磁化 ①磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做______________，能够被磁化的物质统称为______________。 ②永磁体：能长期保留磁性的磁 体叫做永磁体，如条形磁体。 ③橡胶、塑料、铝、铜、金、银等材料既不能被磁化， 也不能被磁体吸引。 二、为什么磁体间不接触也有相互作用？ 1、磁场 我们把磁体周围存在的这种看不见、摸不着的特殊物质叫做______________。磁体之间正是通过磁体周围存在的磁场发生相互作用的。 2、磁场是有方向的 研究发现，放入同一磁场中同一点的小磁针静止时，它的N极（或S极）的指向总是不变的，这说明对于磁场中的某一确定点，磁场对小磁针 磁极作用的方向是确定的，即磁场是有方向的。 3、磁场的方向 物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时______________极所指的方向规定为该点磁场的方向。在磁场的不同位置，小磁针静止时 N 极的指向不同， 反映了这些位置的磁场方向不同。 三、 如何形象地描述磁场？ 1、自主活动 把铁屑均匀地撒在玻璃板上，将玻璃板放在条形磁体上，轻轻敲击玻璃板，可以看到铁屑有规则地排列起来，如图14-1-8所示。试着在白纸上用一些曲线描画出铁屑的排列情况。 撒在磁体周围的铁屑被磁化后，相当于一个个 “小磁针”，这些“小磁针”在磁体周围磁场的作用下规则地排列，形象地反映了磁场的分布情况。 2、 磁感线 ①磁感线：为了直观地描述磁场，人们按照“小磁针” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线， 曲线上任意点的箭头表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做______________。 条形磁体周围磁场的分布情况，用磁感线描述如图 14-1-9 所示。 ②磁感线上任意一点的磁场方向 磁感线上任意一点的磁场方向就是小磁针静止在该点时______________极所指的方向，即沿着磁感线上该点的______________方向。 ③用磁感线描述磁场的分布 蹄形磁体周围的铁屑排列情况如图14-1-10（a）所示。蹄形磁体周围磁场的分布情况，用磁感线描述如图 14-1-10（b）所示。 可以看出，在磁体的外部，磁感线总是从磁体的______________极出发，由______________极进入磁体。在同一磁场中，磁场强的地方磁感线分布______________（最后一空选填“疏”或“密”）。 4、 地球周围的磁场有什么特点 1、地磁场 地球周围空间存在的磁场叫做______________。静止的小磁针N极指北，说明地磁场的磁感线在地面附近是由南指向北的。研究表明，地磁场的N极在地理的______________极附近，地磁场的S极在地理的______________极附近（图 14-1-11 ）。 2、地磁场的历史背景 ①指南针：我国古代四大发明之一的指南针，就是利用了磁针在地磁场的作用下沿南北指向这一特点，为人们指明方向。据古籍《韩非子》《论衡》记载，我国在古代就制成了最早的指南工具—司南。后来人们将指南针应用于航海，对人类文明的进步产生了重大影响。 ②地磁场的应用：图14-1-1中，鸽子识途归巢正是利用了地磁场才得以准确导航，把小磁体绑在鸽子身上会 干扰鸽子周围的磁场，使其失去定向能力。绿海 龟、鳗鲡等一些动物也能利用地磁场导航。 ③磁偏角：不过，地理的两极和地磁场的两极并不完全重合。指南针的指向与地理的南、北极方向间 存在着一个夹角，叫做______________。我国宋代学者沈括（1031— 1095）在《梦溪笔谈》中指出，指南针所指的方向“常微东偏，不全南也”，也就是指南针所指的方向稍微偏离南北方向，这比西方发现这一现象早了400 多年。 第2节 电流的磁场 一、电流周围有磁场吗？ 1、奥斯特实验；电流的磁效应 在历史上，人们在相当长的一段时间里都 认为电和磁是互不相关的。1820 年，丹麦物理学家______________发现： 电路通电时，导线下方的小磁针会转动。 奥斯特在深入研究该现象后指出，电流周围也存在着______________，这一现象叫做______________。 2、自主活动 如图 14-2-2 所示，将导线 平行架设在小磁针的上方，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。将电源的正、负极对调， 闭合开关，观察小磁针的偏转情况。 在上述实验中观察到，闭合开关后小磁针发生偏转；若改变通电直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生了改变。这说明通电导线产生的磁场方向与导线中______________有关。 三、通电螺线管外部的磁场有什么特点？ 1、通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似 与研究磁体周围磁场的方法相同，我们也利用小磁针和铁屑来探究通电螺线管外部的磁场。 在玻璃板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的排列情况，如图 14-2-4所示，可以看出通电螺线管外部的磁场分布与______________磁体周围的磁场分布相似。 2、通电螺线管外部磁场的方向 大量实验表明：通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似；改变通电螺线管中______________，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 就像用磁感线描述条形磁体的磁场一样，我们可以用磁感线描述通电螺线管的磁场，如图 14-2-5 所示。 3、右手螺旋定则 法国物理学家安培又进一步做了大量实验， 研究了通电螺线管磁场方向与电流方向之间的关系，并总结出了右手螺旋定则，如图 14-2-6 所示。 用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的______________极。 四、电流的磁场有哪些常见的应用？ 1、电磁铁 ①电磁铁：内部带有铁芯的螺线管在通电时磁性会更强，我们把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁， 图 14-2-7 所示的装置就是最简单的电磁铁。 ②电磁铁的磁性强弱影响因素：实验表明，电磁铁的磁性强弱与线圈的______________、线圈中的______________等有关。 ③电磁铁的应用 a.由于电磁铁磁性的有无、强弱和磁场的方向都可以由电流来方便地控制，电磁铁在生产生活中有着广泛的应用。 b.电磁铁最直接的应用之一是电磁起重机。电磁铁安装在吊车上，通电后一次可以吸起几吨钢材，如图 14-2-8 所示，移动到指定位置后切断 电流，即可放下钢材。 2、电磁继电器及其应用 利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。如图14-2-10所示，虚线框内的电磁铁、 衔铁、弹簧、触点等部件组成电磁继电器。当闭合控制电路中的开关S时，有较小的电流通过电磁铁的线圈，电磁铁就获得了磁性从而吸引衔铁，使触点接通工作电路。 通过电磁继电器控制工作电路，可以达到安全、智能的目的。变电站、电梯、数控机床里的控制电路，一般都使用电磁继电器。 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 一、通电导线在磁场中是否受到力的作用？ 1、自主活动 如图 14-3-2所示，将直导线 ab放在两根平行的导体轨道上，并静置于蹄形磁体中间，导体轨道与电源、开关串联。闭合开关接通电路，观察直导线ab是否运动。 实验中观察到直导线ab通电后由静止变为运动，说明通电导线在磁场中受到了______________的作用。 2、 通电导线在磁场中的受力方向与哪些因素有关？ 1、自主活动 1. 保持图14-3-2中蹄形磁体N极和S极位置不变，把电源的正、 负极对调后重新接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反， 观察直导线ab如何运动。 2. 保持图14-3-2中电源的正、负极不变，把蹄形磁体N极和S极位置对换，使直导线ab所处磁场的方向与原来相反，接通电路后，观察直导线ab如何运动。 大量实验表明，通电导线在磁场中受到的作用力的方向与______________方向、______________方向都有关。 2、通电导线在磁场中受到的力的作用的应用 ①电视机、音响等设备中的扬声器（喇叭）发出声音时，离不开通电导线在磁场中受到的力的作用。图 14-3-3 是动圈式扬声器的示意图，它主要由固定的______________、线圈和锥形纸盆等构成。当线圈中通以携带______________信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而______________，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了______________。 ②生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 3、 电动机是如何工作的？ 1、电动机是利用通电导线在磁场中受到力的作用把电能转化为______________的装置。 2、电动机主要由两部分组成：能够转动的______________和固定不动的______________。如图14-3-4所示，将线圈按图示方式置于磁体 两磁极间的磁场中，并将线圈与电源、开关串联。闭合开关接通电源，线圈会发生转动。 3、 在电动机中，还需要通过换向器适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下去，这就是电动机工作的基本原理，如图14-3-5所示。 4、电动机的应用 实际使用的电动机是比较复杂的。如图 14-3-6 所示，洗衣机中的电动机有多个线圈。 有些电动机直径只有几毫米，图14-3-7所示为用于智能手机的微型电动机。电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域，并且随着技术的进步，电动机的应用会越来越广泛。 第4节 电磁感应 一、 磁能生电吗？ 1、磁生电 英国物理学家______________经过十多年的研究，终于取得了突破，于1831年发现了利用磁场产生电流的规律。 2、自主活动 如图14-4-2 所示，用绝缘细线将直导线ab悬挂起来，使其置于蹄形磁体的磁场中，直导线ab与灵敏电流计、开关串联。闭合开关后， 保持直导线ab静止， 观察灵敏电流计的指针是否发生偏转； 将直导线 ab 沿图示箭头方向来回移动， 观察灵敏电流计的指针是否发生偏转。 在上述实验中，闭合开关后，直导线ab沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生______________，表明导体在磁场中运动时产生了电流，这种电流叫做______________。 二、产生感应电流的条件是什么？ 1、引入—导体不运动没有电流产生 在上述自主活动实验中，我们还发现，闭合开关后， 直导线静止时灵敏电流计的指针没有偏转，说明导体不运动就没有电流产生。 2、 导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 大量实验表明： 当闭合回路的一部分导体在磁场中做______________运动时，导体中会产生感应电流。这种现象称为电磁感应。 三、发电机是如何发电的？ 1、 如图14-4-3所示，导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，这个装置可以看作一个最简单的发电机。发电机就是利用电磁感应把机械能转化为______________的装置。 2、 自主活动 图14-4-4 是实验室用的手摇发电机。线圈静止时，观察小灯泡是否发光？摇动手柄使线圈在磁场中转动，观察小灯泡是否发光。 上述实验中，当摇动手柄使线圈在磁场中转动时，连续转动的线圈代替直导线切割磁感线产生的感应电流使小灯泡发光。发电机的原理如图14-4-5所示。 3、水力发电通过水流冲击使转轮转动从而带动发电机发电， 图14-4-6所示为水轮发电机的转轮。风力发电中，风驱动风车带动发电机发电。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章 电与磁（知识清单） 思维导图 知识清单 第1节 磁场 一、磁体有哪些特性？ 1、磁体 磁石可以吸引铁，但不能吸引铜。我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。 2、磁极 磁体不同部位的磁性强弱不同，我们把磁体上磁性最强的部分叫做磁极，磁体都有两个磁极。将磁体悬挂起来，如图14-1-3所示，当磁体静止时， 指北的一端叫做磁体的北极或N极， 指南的一端叫做磁体的南极或S极。 3、 磁体间的相互作用 大量实验表明： 磁体间存在相互作用。同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引。 4、 磁化 ①磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化，能够被磁化的物质统称为磁性材料。 ②永磁体：能长期保留磁性的磁 体叫做永磁体，如条形磁体。 ③橡胶、塑料、铝、铜、金、银等材料既不能被磁化， 也不能被磁体吸引。 二、为什么磁体间不接触也有相互作用？ 1、磁场 我们把磁体周围存在的这种看不见、摸不着的特殊物质叫做磁场。磁体之间正是通过磁体周围存在的磁场发生相互作用的。 2、磁场是有方向的 研究发现，放入同一磁场中同一点的小磁针静止时，它的N极（或S极）的指向总是不变的，这说明对于磁场中的某一确定点，磁场对小磁针 磁极作用的方向是确定的，即磁场是有方向的。 3、磁场的方向 物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。在磁场的不同位置，小磁针静止时 N 极的指向不同， 反映了这些位置的磁场方向不同。 三、 如何形象地描述磁场？ 1、自主活动 把铁屑均匀地撒在玻璃板上，将玻璃板放在条形磁体上，轻轻敲击玻璃板，可以看到铁屑有规则地排列起来，如图14-1-8所示。试着在白纸上用一些曲线描画出铁屑的排列情况。 撒在磁体周围的铁屑被磁化后，相当于一个个 “小磁针”，这些“小磁针”在磁体周围磁场的作用下规则地排列，形象地反映了磁场的分布情况。 2、 磁感线 ①磁感线：为了直观地描述磁场，人们按照“小磁针” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线， 曲线上任意点的箭头表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。 条形磁体周围磁场的分布情况，用磁感线描述如图 14-1-9 所示。 ②磁感线上任意一点的磁场方向 磁感线上任意一点的磁场方向就是小磁针静止在该点时N极所指的方向，即沿着磁感线上该点的切线方向。 ③用磁感线描述磁场的分布 蹄形磁体周围的铁屑排列情况如图14-1-10（a）所示。蹄形磁体周围磁场的分布情况，用磁感线描述如图 14-1-10（b）所示。 可以看出，在磁体的外部，磁感线总是从磁体的N极出发，由S极进入磁体。在同一磁场中，磁场强的地方磁感线分布密（最后一空选填“疏”或“密”）。 4、 地球周围的磁场有什么特点 1、地磁场 地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。静止的小磁针N极指北，说明地磁场的磁感线在地面附近是由南指向北的。研究表明，地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近（图 14-1-11 ）。 2、地磁场的历史背景 ①指南针：我国古代四大发明之一的指南针，就是利用了磁针在地磁场的作用下沿南北指向这一特点，为人们指明方向。据古籍《韩非子》《论衡》记载，我国在古代就制成了最早的指南工具—司南。后来人们将指南针应用于航海，对人类文明的进步产生了重大影响。 ②地磁场的应用：图14-1-1中，鸽子识途归巢正是利用了地磁场才得以准确导航，把小磁体绑在鸽子身上会 干扰鸽子周围的磁场，使其失去定向能力。绿海 龟、鳗鲡等一些动物也能利用地磁场导航。 ③磁偏角：不过，地理的两极和地磁场的两极并不完全重合。指南针的指向与地理的南、北极方向间 存在着一个夹角，叫做磁偏角。我国宋代学者沈括（1031— 1095）在《梦溪笔谈》中指出，指南针所指的方向“常微东偏，不全南也”，也就是指南针所指的方向稍微偏离南北方向，这比西方发现这一现象早了400 多年。 第2节 电流的磁场 一、电流周围有磁场吗？ 1、奥斯特实验；电流的磁效应 在历史上，人们在相当长的一段时间里都 认为电和磁是互不相关的。1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现： 电路通电时，导线下方的小磁针会转动。 奥斯特在深入研究该现象后指出，电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。 2、自主活动 如图 14-2-2 所示，将导线 平行架设在小磁针的上方，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。将电源的正、负极对调， 闭合开关，观察小磁针的偏转情况。 在上述实验中观察到，闭合开关后小磁针发生偏转；若改变通电直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生了改变。这说明通电导线产生的磁场方向与导线中电流的方向有关。 三、通电螺线管外部的磁场有什么特点？ 1、通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似 与研究磁体周围磁场的方法相同，我们也利用小磁针和铁屑来探究通电螺线管外部的磁场。 在玻璃板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的排列情况，如图 14-2-4所示，可以看出通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。 2、通电螺线管外部磁场的方向 大量实验表明：通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似；改变通电螺线管中电流的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 就像用磁感线描述条形磁体的磁场一样，我们可以用磁感线描述通电螺线管的磁场，如图 14-2-5 所示。 3、右手螺旋定则 法国物理学家安培又进一步做了大量实验， 研究了通电螺线管磁场方向与电流方向之间的关系，并总结出了右手螺旋定则，如图 14-2-6 所示。 用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 四、电流的磁场有哪些常见的应用？ 1、电磁铁 ①电磁铁：内部带有铁芯的螺线管在通电时磁性会更强，我们把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁， 图 14-2-7 所示的装置就是最简单的电磁铁。 ②电磁铁的磁性强弱影响因素：实验表明，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数、线圈中的电流大小等有关。 ③电磁铁的应用 a.由于电磁铁磁性的有无、强弱和磁场的方向都可以由电流来方便地控制，电磁铁在生产生活中有着广泛的应用。 b.电磁铁最直接的应用之一是电磁起重机。电磁铁安装在吊车上，通电后一次可以吸起几吨钢材，如图 14-2-8 所示，移动到指定位置后切断 电流，即可放下钢材。 2、电磁继电器及其应用 利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。如图14-2-10所示，虚线框内的电磁铁、 衔铁、弹簧、触点等部件组成电磁继电器。当闭合控制电路中的开关S时，有较小的电流通过电磁铁的线圈，电磁铁就获得了磁性从而吸引衔铁，使触点接通工作电路。 通过电磁继电器控制工作电路，可以达到安全、智能的目的。变电站、电梯、数控机床里的控制电路，一般都使用电磁继电器。 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 一、通电导线在磁场中是否受到力的作用？ 1、自主活动 如图 14-3-2所示，将直导线 ab放在两根平行的导体轨道上，并静置于蹄形磁体中间，导体轨道与电源、开关串联。闭合开关接通电路，观察直导线ab是否运动。 实验中观察到直导线ab通电后由静止变为运动，说明通电导线在磁场中受到了力的作用。 2、 通电导线在磁场中的受力方向与哪些因素有关？ 1、自主活动 1. 保持图14-3-2中蹄形磁体N极和S极位置不变，把电源的正、 负极对调后重新接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反， 观察直导线ab如何运动。 2. 保持图14-3-2中电源的正、负极不变，把蹄形磁体N极和S极位置对换，使直导线ab所处磁场的方向与原来相反，接通电路后，观察直导线ab如何运动。 大量实验表明，通电导线在磁场中受到的作用力的方向与电流方向、磁场方向都有关。 2、通电导线在磁场中受到的力的作用的应用 ①电视机、音响等设备中的扬声器（喇叭）发出声音时，离不开通电导线在磁场中受到的力的作用。图 14-3-3 是动圈式扬声器的示意图，它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 ②生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 3、 电动机是如何工作的？ 1、电动机是利用通电导线在磁场中受到力的作用把电能转化为机械能的装置。 2、电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。如图14-3-4所示，将线圈按图示方式置于磁体 两磁极间的磁场中，并将线圈与电源、开关串联。闭合开关接通电源，线圈会发生转动。 3、 在电动机中，还需要通过换向器适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下去，这就是电动机工作的基本原理，如图14-3-5所示。 4、电动机的应用 实际使用的电动机是比较复杂的。如图 14-3-6 所示，洗衣机中的电动机有多个线圈。 有些电动机直径只有几毫米，图14-3-7所示为用于智能手机的微型电动机。电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域，并且随着技术的进步，电动机的应用会越来越广泛。 第4节 电磁感应 一、 磁能生电吗？ 1、磁生电 英国物理学家法拉第经过十多年的研究，终于取得了突破，于1831年发现了利用磁场产生电流的规律。 2、自主活动 如图14-4-2 所示，用绝缘细线将直导线ab悬挂起来，使其置于蹄形磁体的磁场中，直导线ab与灵敏电流计、开关串联。闭合开关后， 保持直导线ab静止， 观察灵敏电流计的指针是否发生偏转； 将直导线 ab 沿图示箭头方向来回移动， 观察灵敏电流计的指针是否发生偏转。 在上述实验中，闭合开关后，直导线ab沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生偏转，表明导体在磁场中运动时产生了电流，这种电流叫做感应电流。 二、产生感应电流的条件是什么？ 1、引入—导体不运动没有电流产生 在上述自主活动实验中，我们还发现，闭合开关后， 直导线静止时灵敏电流计的指针没有偏转，说明导体不运动就没有电流产生。 2、 导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 大量实验表明： 当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这种现象称为电磁感应。 三、发电机是如何发电的？ 1、 如图14-4-3所示，导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，这个装置可以看作一个最简单的发电机。发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。 2、 自主活动 图14-4-4 是实验室用的手摇发电机。线圈静止时，观察小灯泡是否发光？摇动手柄使线圈在磁场中转动，观察小灯泡是否发光。 上述实验中，当摇动手柄使线圈在磁场中转动时，连续转动的线圈代替直导线切割磁感线产生的感应电流使小灯泡发光。发电机的原理如图14-4-5所示。 3、水力发电通过水流冲击使转轮转动从而带动发电机发电， 图14-4-6所示为水轮发电机的转轮。风力发电中，风驱动风车带动发电机发电。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $