第十六章 电和磁（培优复习课件）物理新教材苏科版九年级下册

该初中物理单元复习课件系统梳理了电与磁的核心知识，涵盖磁体与磁场、电流的磁场、磁场对电流的作用及电磁感应等内容。通过思维导图将磁场探究与应用、电动机与发电机原理等串联，知识梳理按“概念-规律-应用”逻辑展开，构建完整知识网络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过“探究-应用”典例解析，如用安培定则分析通电螺线管磁极，结合电动机安装实验故障分析，培养模型建构与科学推理能力。分层题型设计适配不同学情，教师可直接用于针对性复习，提升学生知识应用与问题解决能力。

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十六章 电与磁 科学家对电与磁的研究， 叩开了电气时代的大门。 如今，崇山峻岭水电生，草滩大漠风机旋; 电力塔架巍峨立，输电网络纵横连; 列车风驰电掣，万家灯火辉煌。 人们正享受着电力发展的丰硕成果。 我们所用的电是怎么产生的呢? 复习课件 思维导图 磁场对通电直导线的作用 磁场对通电线圈的作用 磁感线 感应电流 产生的条件 第十六章 电与磁 第一节 磁体与磁场 一、磁体 知识梳理 1. 磁性和磁体 （1）磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性；它是物质的一种属性。 （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。 一、磁体 知识梳理 2. 磁极及磁极间的相互作用 （1）磁极 磁体的两端磁性最强，这两个部位叫作磁极（N、S）。将一个磁体悬挂起来，当它静止时，指南的那个磁极叫作南（S）极，指北的那个磁极叫作北（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。 一、磁体 知识梳理 3. 磁场 （1）磁场 研究表明，磁体的周围存在着一种能够传递磁极间相互作用的物质，这种物质叫作磁场。磁体通过磁场使某些物质显现磁性。 （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。 一、磁体 知识梳理 4. 磁化 （1）磁化：使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性的过程叫作磁化。 （2）磁性材料：能够被磁化的物质大多数是含有铁、钴、镍的合金或氧化物，叫作磁性材料。 （3）磁化的方法 ①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料； ②将磁铁的一极在磁性材料上沿同一方向重复摩擦几次； ③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 二、磁体周围的磁场 知识梳理 1. 探究磁体周围的磁场 （1）用小磁针探究磁体周围的磁场 在磁场中的不同点，小磁针N极所指的方向不同，说明磁体周围各点的磁场方向不同。 （2）用铁屑探究磁体周围的磁场 将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀地撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板，可以看到小铁屑排列成一条条有规律的曲线。 条形磁体周围铁屑的分布 二、磁体周围的磁场 知识梳理 2. 磁感线 （1）磁感线：如果按照铁屑在磁场中的排列情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线，就可以形象地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作磁感线。这是一种理想模型法。 （2）五种基本磁场的磁感线 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 N N ⑤异名磁极 的磁感线 ④同名磁极 的磁感线 二、磁体周围的磁场 知识梳理 3. 磁感线的性质 （1）磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在.磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。磁场越强的地方，磁感线分布越密；磁场越弱的地方，磁感线分布越疏。 （2）磁感线为封闭的、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。 三、地磁场 知识梳理 1. 地球的磁场 （1）地磁场：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 地磁场的磁极与地理两极并不重合，所以磁针所指的方向不是地理的正南、正北方向，而是稍微有点偏离，出现磁偏角。 我国宋代学者沈括是世界上最早发现这一现象的人。 题型一、磁现象 【例题1】如图所示，用磁体靠近大头针时，发现磁体对大头针有______作用，磁体的这种性质叫作______，磁体对大头针的作用最强的部位叫作磁极，当两个磁体靠近时，同名磁极相互______ ，异名磁极相互______ 。被磁体吸引的大头针______ （能/不能）吸引其他大头针。 【解析】用磁体靠近大头针时，发现大头针被磁铁吸引，说明磁体对大头针有吸引作用，磁体的这种性质叫作磁性。 磁体对大头针的作用最强的部位叫作磁极，当两个磁体靠近时，磁体会受到磁力的作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 被磁体吸引的大头针会被磁化，磁化以后具有磁性，能吸引其他大头针。 典例解析 吸引 磁性 排斥 吸引 能 【例题2】两块外形相同的长方体A和B，其中一块是铁块，另一块是磁铁。如图所示，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明有磁性的是_______；若发现吸引力由大变小再变大，则说明____有磁性。（选填“A”或“B”） 【解析】条形磁铁的中间磁性最弱，两端磁性最强； A在B的上方从左端向右端匀速移动，若吸引力的大小不变，说明它们间的力的作用大小不变，则B棒肯定无磁性，A棒有磁性。 若吸引力的大小先由大变小，然后是由小变大，说明B的两端磁性较强，中间磁性较弱，则B肯定有磁性。 典例解析 A B 题型一、磁现象 方法技巧 题型一、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。 题型二、磁场 【例题3】图示为生活中常用来固定房门的“门吸”，它由磁铁和金属块两部分组成。下列有关说法正确的是（　　） A．磁铁周围存在的磁场是真实存在的一种物质 B．磁铁周围会产生磁感线 C．磁铁周围的磁场分布是均匀的 D．金属块可以由任意一种金属制成 A 典例解析 【解析】A．根据磁场的知识可知，磁铁周围存在的磁场是真实存在的一种物质，故A正确；B．根据磁感线的知识可知，磁感线是为了描述磁场而引入的，不是真实存在的，故B错误； C．根据磁场的知识可知，磁铁周围的磁场分布是不均匀的，故C错误； D．磁体能吸引铁、钴、镍等物质的性质，叫磁性，所以金属块是铁、钴、镍等金属制成的，故D错误。故选A。 题型二、磁场 典例解析 【解析】根据异名磁极相吸引可知，条形磁体右端为N极，则小磁针左侧为S极，右侧为N极；在磁体外部，磁感线从磁体的N极出来回到S极，如图所示。 【例题4】如图所示，请在图中标出静止的小磁针的N极，并用箭头标出a点的磁感线方向。 典例解析 题型二、磁场 【例题5】小琦同学在用小磁针做“探究条形磁铁周围的磁场分布”的实验时惊奇地发现，小磁针A出现了如图所示的现象。课后小琦同学对这一现象进行了探究，发现：小磁针A实际的“N”极和“S”极与标识的“N”极和“S”极相反。 （1）你认为小琦是怎样得知小磁针A实际的“N”极和“S”极与标识的“N”极和“S”极相反，请简述探究过程。 见解析 （2）小琦同学还了解到前几节课的同学用这些器材做实验时，并没有出现这一现象，说明小磁针A在这段时间内“N”极和“S”极出现了反转。你认为出现“N”极和“S”极极反转的最可能原因是什么？ 见解析 【解析】（1）实验步骤及现象：将小磁针A在不受其他磁体的干扰下放在水平的桌面上，发现小磁针A的“N”极却指向地理的南极，说明小磁针A的磁极反转了。 （2）小磁针A在前面某一节课的实验中不小心被其他的强磁体重新磁化了，使其“N” “S”极反转。 典例解析 题型二、磁场 方法技巧 题型二、磁场 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 画出代表性的几条，方便分析研究 方法技巧 题型二、磁场 （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。 磁场 【例题6】据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮，制成指南鱼，题图是指南鱼静止时的指向。下列说法错误的是（　　） A．指南鱼能吸引铁屑 B．指南鱼周围存在磁场 C．指南鱼的头是磁体的S极 D．指南鱼有南北两个磁极 【解析】A．磁性是指能够吸引铁、钴、镍等物质的性质；指南鱼具有磁性，能吸引铁屑，故A正确，不符合题意； B．磁体周围存在着磁场，指南鱼是磁体，所以指南鱼周围存在磁场，故B正确，不符合题意； C．指北的一端叫做北极，用字母N表示，图中鱼头指北，指南鱼的头是磁体的N极，故C错误，符合题意； D．一个磁体有两个磁极，分别为南极和北极，指南鱼有南北两个磁极，故D正确，不符合题意。故选C。 典例解析 C 题型三、地磁场 第二节 电流的磁场 第十六章 电与磁 一、通电直导线周围的磁场 知识梳理 1. 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。 2. 通电直导线周围的磁场分布 研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆，越靠近导线，磁感线分布越密。 通电导线周围磁场的方向与电流方向有关。 电流方向I 直线电流周 围的磁感线 二、通电螺线管周围的磁场 知识梳理 通电螺线管 条形磁体 1. 通电螺线管周围的磁场 通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似；磁场方向与电流方向有关。 二、通电螺线管周围的磁场 知识梳理 2. 安培定则 （1）安培定则 对于通电螺线管磁极的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来表述。 安培定则： 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。 二、通电螺线管周围的磁场 知识梳理 （2）安培定则的应用 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。 三、电磁铁 知识梳理 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 电磁铁在生活、生产及科学技术中有着广泛的应用。例如电磁继电器、电铃、电话、录音机、计算机磁盘等。 四、电磁继电器 知识梳理 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。 知识梳理 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。 知识梳理 四、电磁继电器 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。如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。 题型一、奥斯特实验 【例题1】小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。 会 典例解析 （1）其中小磁针的作用是_____________ ； （2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在________，此现象最早是由物理学家________发现的。 （3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与________有关。 （4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向______（选填“会”或“不会”）改变。 检测磁场的存在 磁场 奥斯特 电流方向 题型一、奥斯特实验 【解析】（1）磁场直接看不到，可以用小磁针检测磁场的存在。 （2）实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场，这是著名的奥斯特实验，此现象最早是由物理学家奥斯特发现的。 （3）改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明了产生的磁场方向改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。 （4）通电导线周围的磁感应线是围绕导线的圆，导线上下磁场方向相反，故将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向会改变。 典例解析 【例题2】如图所示，下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为N极 B．电源右端为正极 C．小磁针右端为S极 D．通过小磁针的磁感线方向水平向右 题型二、通电螺线管的磁场 典例解析 D 【解析】A．磁体外部的磁感线从磁体N极出发，回到S极。图中螺线管右端磁感线“进入”，说明右端是S极，左端是N极，故A错误； B．螺线管左端是N极，根据安培定则，电流应从螺线管左端流入、右端流出，所以电源右端是负极，左端是正极，故B错误； CD．螺线管左端是N极，右端是S极，磁感线从左端指向右端，所以通过小磁针的磁感线方向水平向右。小磁针的北极与放入改点的磁场方向一致，则小磁针右端为N极，故C错误，D正确。故选D。 【例题3】人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。线圈中的电流从B流向A时，电磁铁左端是 极，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。 题型二、通电螺线管的磁场 典例解析 需要 N 流出 【解析】线圈中的电流从B流向A时，由安培定则可知，电磁铁的右端为S极，左端为N极；电磁铁和左侧磁体的N极相对，因同名磁极相互排斥，故活塞右移，活塞筒内的压强增大，而血管内压强较小，使得阀门S2关闭，S1打开，则血液经过S1流出活塞筒。 由题意可知，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启，说明只有活塞左移，活塞筒内的压强减小，血液才能经S2从活塞筒流入，此时电磁铁应受到左侧磁体的吸引力，电磁铁的受力方向改变，说明电磁铁的磁极改变，即线圈AB中的电流方向需要改变。 典例解析 题型二、通电螺线管的磁场 【例题4】用如图所示的装置可以探究通电螺线管外部磁场的分布和方向： 显示磁场的方向 典例解析 电流 磁化 题型二、通电螺线管的磁场 （1）闭合开关，在玻璃板上均匀撒上一层小铁屑，这是因为小铁屑在磁场中能被_______。再轻敲玻璃板，可显示磁感线的形状； （2）实验中还需要借助一只小磁针，目的是__________； （3）实验过程中，把电池的正负极位置对调，发现小磁针指向转动180°，由此可知：通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中_______方向有关。 【解析】（1）物质在磁场中会受到磁场力的作用，小铁屑是铁磁性物质，在磁场中能被磁化。被磁化后的小铁屑就相当于一个个小磁针，它们会在磁场力的作用下按照一定的规律排列，从而显示出磁感线的形状。所以闭合开关，在玻璃板上均匀撒上一层小铁屑，这是因为小铁屑在磁场中能被磁化。 （2）磁场具有方向性，小磁针放入磁场中时，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，借助小磁针可以直观地判断出磁场的方向。 （3）把电池正负极对调，改变了电流方向，闭合开关后，会发现小磁针指示磁场方向改变了，此现象说明磁场方向与螺线管中电流方向有关。 典例解析 题型二、通电螺线管的磁场 方法技巧 题型二、通电螺线管的磁场 （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 【例题5】如图所示，利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节新干电池串联而成，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法不正确的是（　　） C 典例解析 题型三、电磁铁 电磁继电器 A．受控电路中，导线a端应连接照明电路的火线 B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小 C．如果提高控制电路电源电压照明灯白天也可能发光 D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间 【解析】 A．开关控制灯泡时，开关接在火线上，所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线，故A正确，不符合题意； B．由题知，照明灯在天暗时发光，说明此时照明电路闭合，即衔铁上动触点与静触点接触，由图可知此时衔铁应被释放，则电磁铁的磁性减弱，说明控制电路中的电流变小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大，反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，故B正确，不符合题意； C．如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故C错误，符合题意； D．若将R1换成阻值稍小的电阻，控制电阻中的电流变大，电磁铁的磁性增强，可以延长电磁铁吸引衔铁的时间，缩短灯L的发光时间，故D正确，不符合题意。 故选C。 典例解析 题型三、电磁铁 电磁继电器 （1）电磁铁的上端为 极，为满足要求光敏电阻阻值随光的增强而_______（选填“增大”或“减小”）；调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻的滑片P向 （填“左”或“右”）移动； （2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。 【例题6】夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。湾湾利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。 右 典例解析 火 题型三、电磁铁 电磁继电器 S 减小 【解析】（1）根据电路图知，光敏电阻和滑动变阻器串联接入电路中，电流表测量电路中的电流，利用安培定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。 根据题意，当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合电动机转动，说明电磁铁的磁性增强，控制电路中的电流变大，电路中的电阻变小，即光敏电阻阻值随光的增强而减小。 当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，说明电磁铁磁性过弱了，即控制电路的电流过小了，这是由于控制电路的电阻过大导致的，所以应该减小电路中的电阻，即应该将滑动变阻器R1的滑片P向右移动。 （2）从安全用电的角度分析，开关应该接在进户线的火线上，由图可知开关控制的是进户线a，因此进户线a应该是火线。 典例解析 题型三、电磁铁 电磁继电器 方法技巧 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 方法技巧 题型三、电磁铁 电磁继电器 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 第三节 磁场对电流的作用 电动机 第十六章 电与磁 一、磁场对电流的作用 知识梳理 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、电动机 知识梳理 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、电动机 知识梳理 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. 直流电动机的工作过程 三、安装直流电动机模型 知识梳理 直流电动机模型的主要部件有： ①蹄形磁体，②弧形铁片，③线圈，④转轴，⑤支架，⑥换向器，⑦电刷，⑧底座。 此外还有电源、滑动变阻器、开关、导线等。 1. 直流电动机模型的主要部件 三、安装直流电动机模型 知识梳理 （1）把线圈固定在转轴上。 （2）先将支架固定在底座上，然后将转轴安装在支架上，注意使线圈和转轴能较好地转动. （3）用螺钉把电刷（铜片）固定在底座上，同时使电刷与转轴上的换向器接触（注意：电刷与换向器间的压力要适当，以保证转轴能正常转动）。 （4）从固定电刷的两个螺钉上引出两根导线。 （5）分别把两个弧形铁片的一端用螺钉固定在底座上，另一端用磁体夹住。 2. 直流电动机的组装 三、安装直流电动机模型 知识梳理 3. 实验与观察 （3）将蹄形磁体的两个磁极对调，改变线圈所在处的磁场方向，线圈的转动方向是否改变? （4）移动滑动变阻器的滑片，改变通过线圈的电流大小，线圈转动的速度是否改变?怎样改变? （1）把电动机、滑动变阻器、电源、开关串联起来，接通电路，观察线圈的转动情况。 （2）改变通过线圈的电流方向，线圈的转动方向是否改变? 三、安装直流电动机模型 知识梳理 （5）实验结论 ①影响电动机转动的方向因素 当通过电动机线圈的电流方向发生改变时，电动机转动的方向发生改变； 将蹄形磁体的两个磁极对调，改变线圈所在处的磁场方向，电动机转动的方向发生改变； ②影响电动机转速的方向因素 当通过直流电动机电流的大小发生变化时，电动机的转速发生改变。电流越大，转速越快。 三、安装直流电动机模型 知识梳理 4. 故障原因与排除方法 故 障 故障 故 障 原 因 电路故障 断路 磁场故障 磁场太弱 力学故障 摩擦力过大 特殊位置 电刷与换向器之间太松，接触不良 电路中电流太小、磁体的磁性太弱 电刷与换向器之间太紧、线圈转子与 定子之间的间隙太小，摩擦力太大 线圈处于平衡位置 实验过程中，遇到故障比较多的是通电后电动机不转动，故障原因与排除方法参考如下： （4）如果将滑动变阻器的滑片向左移动，闭合开关，发现导体ab不动或运动得很慢，这说明通电导体所受磁场力的大小与____________有关。 典例解析 题型一、磁场对通电导线的作用 【例题1】小聪利用如图所示的装置做“探究磁场对通电导体的作用”实验。 （1）导体ab应选用轻质的________（选填“铁棒”或“铝棒”）； （2）接通电源，导体ab向右运动，说明磁场对通电导体有________的作用，该过程中_____能转化为______能； （3）将图中磁体的N、S极对调或改变通过导体ab的电流方向，观察到导体ab向________运动，说明通电导体在磁场中受到力的方向与________ 、 ________方向有关； 机械 电流大小 铝棒 力 电 左 磁场方向 电流 典例解析 题型一、磁场对通电导线的作用 【解析】（1）为了确保实验中导体不受磁场的额外影响，应选择非磁性材料。铁棒是磁性材料，而铝棒是非磁性材料，因此应选择铝棒。 （2）力可以改变物体的运动状态，当导体ab通电后在磁场中运动，说明磁场对通电导体有力的作用。在这个过程中，消耗电能，得到导体ab的机械能，因此是将电能转化为机械能。 （3）将磁体的N、S极对调（磁场方向改变）或改变通过导体ab的电流方向，观察到导体ab向左运动，说明导体ab受到磁体对其的作用力方向发生变化，从而说明通电导体在磁场中受到力的方向与磁场方向、电流方向有关。 （4）滑动变阻器滑片向左移动，闭合开关，变阻器连入电路的电阻变大，导致电路中电流减小，导体ab不动或运动得很慢，可知导体ab所受磁场力的大小发生变化，这说明通电导体所受磁场力的大小与电流大小有关。 典例解析 【例题2】如图所示，扬声器的工作原理：当线圈中通有电流时，线圈受到永久磁体的作用而______，当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向______ 。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回______ ，于是扬声器就发出了______ 。 【解析】当线圈中通有电流时，线圈受到永久磁体的作用而受力运动。 通电线圈或导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关，当线圈中的电流反向时，线圈将向相反方向运动（或振动）。 由于电流是交变电流，方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，从而扬声器就发出了声音。 题型一、磁场对通电导线的作用 声音 运动 运动 振动 方法技巧 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 典例解析 题型二、电动机 【例题5】如图甲乙所示，在线圈转动过程中，经过图甲位置时，线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力_______________；经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于__________不会静止；如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变__________中的电流方向。 线圈 不在同一直线上 惯性 典例解析 【解析】如图甲，通电线圈左右两边中的电流大小相等、方向相反，线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反，但不在同一直线上，故线圈左右两边所受的两个力不平衡。 如图乙，当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈上下两个边中的电流大小相同、方向相反，受到作用力的大小相等、方向相反，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，但由于惯性，线圈会继续转动，不会静止。 图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动。 题型二、电动机 典例解析 【例题2】下列与电动机工作原理相同的是（　　）。 【解析】A．奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意； B．电磁继电器利用了电磁铁原理，故B不符合题意； C．电磁感应现象是发电机的原理，故C不符合题意； D．通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故D符合题意。 题型二、电动机 D A B C D 典例解析 【例题6】如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连：用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，碲形磁体放在线圈周围。 （1）按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会_______________（选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”）； 电流太小（或者磁场太弱、开始线圈处在平衡位置、摩擦力太大） 切断线圈中的电流 增大电流（或者增强磁场、用手推一下线圈使其转过平衡位置、转轴处加润滑油） 题型三、安装直流电动机模型 （2）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是__________________，这时可做的有效尝试是______________。 典例解析 【解析】（1）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断线圈中的电流，线圈由于惯性转过另半圈，保证了线圈持续的转动下去。 （2）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，可排除无电流的情况，可能是电流太弱、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置、摩擦力太大等，可进行有针对性的偿试，包括换新电池使电流增大，换较强的磁场，用手推一下线圈使其转过平衡位置、转轴处加润滑油等。 题型三、安装直流电动机模型 典例解析 题型三、安装直流电动机模型 【例题2】如图所示是东东和辰辰制作的电动机模型。 （1）通电后，轻轻拨动线圈，他们发现电动机不转，下面是他们分析到的可能的原因，请你帮他们看一看，可能的是________。 ①线圈处于平衡位置；②接线柱接触不良；③磁铁的极性反了；④电池装反了；⑤转子受到的摩擦力太大了；⑥转子与定子之间的摩擦力太大；⑦电池太旧了；⑧磁铁的磁性不够强。 （2）经过处理，通电后轻轻拨动线圈，他们发现电动机只转动了一周，就在某一位置附近晃动几下停下来了。他们分析 现象得到：“某一位置”是指__________；如果 要让电动机连续地转动下去，可以怎样改进 _________？ ②⑤⑥⑦⑧ 平衡位置 见解析 典例解析 题型三、安装直流电动机模型 【解析】（1）①电动机启动时，线圈正好处于平衡状态无法转动，轻轻拨动线圈，电动机仍不转，则不是处于平衡状态的原因， 故①不可能； ②接线柱接触不良时，电流不通，线圈不受力，不会转动，故②可能； ③磁铁的极性反了，线圈受力相反，线圈会反向转动，故③不可能； ④电池装反了，线圈受力相反，线圈会反向转动，故④不可能； ⑤转子受到的摩擦力太大，磁场力不能克服摩擦力，不能转动，故⑤可能； ⑥转子与定子之间的摩擦力太大，磁场力不能克服摩擦力，故⑥可能； ⑦电池太旧，电流小，线圈受到的磁场力小，可能不转，故⑦可能； ⑧磁铁的磁性不强，则线圈受到的磁场力小，线圈可能不转，故⑧可能。 故选②⑤⑥⑦⑧。 第四节 电磁感应 发电机 第十六章 电与磁 一、电磁感应现象 知识梳理 1. 电磁感应现象 利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应现象，电磁感应产生的电流叫作感应电流。 2. 导体中产生感应电流的条件 （1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流。 （2）感应电流的方向与导体运动的方向和磁场方向有关。 知识梳理 二、发电机 （1）主要构造：蹄形磁铁、线圈、电刷、灯泡（或发光二极管）、摇把、手轮等。 （2）线圈、电刷与发光二极管是串联起来的，缓慢摇动手柄，发光二极管会交替闪亮。 1. 手摇发电机发电 手轮 蹄形磁铁 电刷 线圈 发光二极管 2. 交变电流 线圈在磁场中转动时，产生的感应电流的大小和方向随时间发生周期性变化，这种电流叫作交变电流。 知识梳理 二、发电机 ①线圈逆时针转动，ab边向左运动，cd边向右运动，导线没有切割磁感线，线圈中没有电流。 ②线圈在前半周运动中，ab边向下运动，cd边向上运动，导线切割磁感线，线圈中有电流。外部电流方向为A到B。 B A ③线圈转过半周时，ab边向右运动，cd边向左运动，导线没有切割磁感线，线圈中没有电流。 ④线圈在后半周运动中，ab边向上运动，cd边向下运动，导线切割磁感线，线圈中有电流。外部电流方向为B到A。 B A 2. 交流发电机工作原理示意图 知识梳理 二、发电机 转子 定子 3. 实际的发电机 实际发电机由转子和定子两部分组成。 4. 发电机的能量转化 从能量转化的角度看，发电机是一种将机械能转化为电能的装置。在发电的过程中，由于线圈存在电阻以及转动系统存在摩擦，因此还有部分能量转化为内能。 题型一、电磁感应现象 典例解析 【例题1】经过十年的不懈探索，法拉第发现了电磁感应现象。下图中可以探究产生感应电流条件的装置是（ ）  C 【解析】A．是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故A不符题意； B．可以探究通电导体在磁场中受力的作用，故B不符题意； C．此装置可以探究什么情况下磁可以生电，即产生感应电流的条件，故C符合题意； D．可探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少的关系，故D不符题意。故选C。 题型一、电磁感应现象 典例解析 【例题2】无线充电是一种更便捷的充电方式。如图甲所示是市场上支持无线充电的智能手机和充电器。无线充电的原理是：电流通过送电线圈（充电器内）产生磁场，受电线圈（手机上）靠近磁场时就会产生电流，给智能手机充电，如图乙所示。送电线圈处的工作原理是______（选填“奥斯特”、“法拉第”）发现的，受电线圈处用到了如下图______（选填“A”、“B”）所示的实验原理。  奥斯特 A B B 【解析】电流通过送电线圈（充电器内）产生磁场，说明电流周围存在磁场，因此送电线圈处的工作原理是电生磁，是奥斯特发现的。 受电线圈（手机上）靠近磁场时就会产生电流，这是磁生电现象，即电磁感应现象，是由法拉第发现的，用到了图B所示的实验原理。 题型一、电磁感应现象 题型一、电磁感应现象 典例解析 （3）小红在实验中有了新的思考：如果把灵敏电流计换成________，就能继续探究磁场对通电导体的作用了。 【例题3】小红在学习了电磁感应的知识后，用如图所示的装置重新做了“怎样产生感应电流”的实验。 （1）她发现如果开关处于_____ 状态，无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针均不偏转，这说明闭合电路是产生感应电流的必要条件； （2）如图所示，电路闭合后，下列实验操作能使灵敏电流计指针发生偏转的是___________； A．磁体不动，导体棒水平向右运动 B．磁体不动，导体棒向斜上方运动 C．导体棒不动，磁体竖直向下运动 D．导体棒不动，磁体水平向左运动 ABD 断开 电源 【解析】（1）实验时，开关处于断开状态，电路是断路状态，无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针均不偏转，说明电路中没有感应电流产生，说明断路状态不能产生感应电流，闭合电路是产生感应电流的必要条件。 （2）A．磁体不动，导体棒水平向右运动，则导体棒在磁场中做切割磁感线运动，所以电路会产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故A符合题意； B．磁体不动，导体棒向斜上方运动，则导体棒在磁场中做切割磁感线运动，所以电路会产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故B符合题意； C．导体棒不动，磁体竖直向下运动，则导体棒不能做切割磁感线运动，所以电路不会产生感应电流，故灵敏电流计指针不会发生偏转，故C不符合题意； D．导体棒不动，磁体水平向左运动，则导体棒在磁场中做切割磁感线运动，所以电路会产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故D符合题意。故选ABD。 （3）要继续探究磁场对通电导体的作用，则导体棒中有电流通过，所以电路中需要有电源，故把灵敏电流计换成电源，就能继续探究磁场对通电导体的作用了。 题型一、电磁感应现象 典例解析 方法技巧 题型一、电磁感应现象 （1）产生感应电流的条件 产生感应电流的条件是部分导体切割磁感线，所谓“切割磁感线”，垂直切割或斜着切割都可以，这个过程可以是导体运动切割磁感线，也可以是磁场运动让导体切割磁感线。 （2）感应电流的方向 感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线方向有关，当其中一个因素发生变化时，感应电流的方向就会发生变化。若两者同时反向，则感应电流的方向不变。 （3）用灵敏电流计的目的：实验中用灵敏电流计代替一般电流表，是因为产生的感应电流很小，用灵敏电流计可以测量微小的电流。 探究感应电流产生的条件的实验问题 题型二、发电机 典例解析 【例题4】有一种手电筒内部有一个线圈，线圈内有一个可来回运动的条形磁体，摇动手电筒时即可产生电流，使灯泡发光。下列图示实验中，与此手电筒工作原理一致的是（　　） D 题型二、发电机 典例解析 【解析】手电筒是利用电磁感应现象制成的，磁铁在线圈中来回运动，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，使小灯泡发光。 A．当开关闭合时，有电流通过螺线管，在螺线管周围产生磁场，小磁针转动，这是电流的磁效应原理，故A不符合题意； B．图中的实验是奥斯特实验，是探究电流的磁效应，故B不符合题意； C．图中的装置是探究通电导体在磁场中受力运动的实验，是将电能转化为机械能，为电动机的原理，故C不符合题意； D．图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流，可以从电流表指针发生偏转来体现，这是电磁感应现象，与手电筒的制成原理相符合，故D符合题意。 故选D。 典例解析 题型二、发电机 【例题5】如图所示，线圈abcd位于磁极之间，A、B是两个接线柱，开关闭合，下列说法中正确的是（　　） A．若A、B两接线柱接入电源，该图表示的是发电机的原理 B．若A、B两接线柱接入电源，该图中的线圈会持续绕轴转 C．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，让线圈转动时，灵敏电流计指针会偏转 D．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，让线圈转动时，导线ab和cd中的电流方向相同 C 典例解析 题型二、发电机 【解析】A．若A、B两接线柱接入电源，通电导体在磁场中受力作用，所以该图表示的是电动机的原理，故A错误； B．若A、B两接线柱接入电源，该图中的线圈转动90°后，没有换向器，电流方向不变，线圈在平衡位置受平衡力，所以线圈不会持续绕轴转，故B错误； C．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，图中表示发电机原理，当线圈转动时，电路中会有电流产生，灵敏电流计指针会偏转，故C正确； D．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，图中表示发电机原理，当线圈转动时，导线ab和cd切割磁场的方向不同，电路中电流的方向不同，故D错误。 故选C。 $