第2节 电流的磁场（举一反三讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第2节 电流的磁场 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、电流的磁效应 2 知识点二、通电螺线管外部的磁场 4 知识点三、电磁铁与电磁继电器 6 方法技巧 9 方法技巧一、 比较通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场 9 方法技巧二、 对于画在纸面上的螺线管，使用右手螺旋定则的方法 9 方法技巧三、 对电磁继电器原理的理解 9 巩固训练 9 学习目标 1. 通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。能利用右手螺旋定则判断通电螺线管中电流的方向或两端的极性。 2. 经历分析通电螺线管外部磁场方向的过程，发展归纳推理能力。 3. 通过探究通电螺线管外部磁场方向的实验，培养根据证据进行解释的科学探究能力。 4. 了解电磁铁的结构及其在生产生活中的应用，能利用电磁铁的知识解决生活中的实际问题。 5. 经历分析电磁铁、电磁继电器的结构及其工作原理的过程，发展分析推理能力。 重点：1. 通电螺线管的磁场。2. 对电磁铁磁性强弱的认识。 难点：运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。 思维导图 知识梳理 知识点一、电流的磁效应 1. 奥斯特实验 （1）内容：1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验证实通电导体和磁体一样，周围存在 ，磁场的方向与 的方向有关。 （2）奥斯特实验的基本要求：为让实验现象明显，能完成实验探究，操作中要注意两点: ①实验前先让能在水平面自由转动的小磁针 ； ②导线与小磁针平行，且导线与小磁针间距离要较小。这是因为通电导线的磁场强弱与距离有关，若导经磁针距离太远，现象就会不明显。 2. 电流的磁效应 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的 效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。 【典例1】如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（   ） A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转 B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场 C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转 D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变 【变式1】丽丽利用电池、小磁针和导线等器材做了如图所示的实验。 （1）由图甲与乙可知通电导体周围存在 ；生活中利用这个原理来工作的是 （选填“电磁铁”或“发电机”）； （2）改变电流方向，如图丙所示，小磁针偏转方向与图甲 （选填“相同”或“相反”）。 【变式2】如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是牛顿 C．移去小磁针后通电导线周围不存在磁场 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【变式3】小明用如图所示装置探究磁与电的关系。 甲 乙 丙 丁 （1）由甲、乙、丙图可知通电导体周围存在的磁场方向与 方向有关； （2）若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图丁所示，小磁针 发生偏转（选填“会、不会”）。 知识点二、通电螺线管外部的磁场 1. 探究通电螺线管外部的磁场 （1）实验过程 ①如图甲所示，可以看到细铁屑在通电螺线管外部和内部有规则地排列起来。从细铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场和 相似。 甲 铁屑的排列情况 乙 小磁针的排列情况 ②如图乙所示，在通电螺线管外部周围小磁针的N极指向 （均选填“相同”或“不相同”）。从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端。 ③在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。由此可知，通电螺线管的磁场方向与 方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场的特点：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。 （3） 用磁感线描述通电螺线管的磁场 2. 通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系 （1）设计并进行实验：取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。 （2）实验现象分析 ①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性 （选填“相同”或“不相同”）； ②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性 （选填“相同”或“不相同”）。 （3）探究归纳：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的 方向有关。切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法 ，与电流由哪端流入 （均选填“有关”或“无关”）！ 3. 右手螺旋定则 （1）右手螺旋定则：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。 （2）右手螺旋定则的应用 ①根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的 ； ②由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中 的方向； ③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 。 （3）提示： ①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中 的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。 ②N极和S极一定在通电螺线管的两端。 ③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。 【典例1】小明用如图所示实验装置探究“通电螺线管外部磁场分布”。 （1）在有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管通电后，发现只有少量铁屑发生移动；若想使更多铁屑在磁场的作用下有规律地排列，接下来应进行的操作是 ； （2）根据铁屑的排布可得出结论：通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似； （3）若要通过实验判断通电螺线管外部的磁场方向，需要再增加的一种器材是 ； （4）将电池的正负极对调是为了研究磁场的方向和 方向是否有关。物理学上通常用 定则来判断通电螺线管的极性。 【变式1】在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，在螺线管周围的不同位置放上小磁针，接通电路，小磁针静止时的指向如图所示，小磁针 极的指向就是该点的磁场方向，由此可知通电螺线管的右端是 极。把电池的正负极对调，再进行实验，目的是探究通电螺线管外部磁场方向与 方向是否有关。 【变式2】螺线管是汽车启动器的一个重要部件，驾驶员转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。 【变式3】如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请根据图中磁感线的方向，在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性（“N”或“S”），在电源左边的括号内标出极性（“+”或“﹣”）。 知识点三、电磁铁与电磁继电器 1. 电磁铁 （1）概念：把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 （2）特点：有电流通过时 磁性，没有电流时就 磁性（选填“有”或“无”）。 （3）工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。 （4）电磁铁磁极极性的判断：电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用 来判定。 2. 电磁铁的磁性 （1）影响电磁铁磁性强弱的因素： 的大小和线圈 。线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越 ；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越 。 （2）电磁铁的优点 ①可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。 ②可以通过改变电流的 来改变其磁极的极性。 ③可以通过改变 的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。 （3）电磁铁的应用 ①电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。例如全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，都是由电磁铁控制的。 ②电磁铁可以产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。 3. 电磁继电器 （1）电磁继电器概念：利用电磁铁控制电路通断的 称为电磁继电器。 （2）电磁继电器的主要构造 ①低压控制电路：电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等； ②高压受控电路：高压电源、电动机、动、静触点。 （3）电磁继电器的工作原理 闭合低压控制电路中的开关S，电流通过电磁铁的线圈产生磁性，把衔铁吸下来，使触点接通，受控的高压工作电路闭合， 工作。 断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁在 的作用下与电磁铁分离，使触点脱开，受控电路断开，电动机停止工作. （4）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，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 ②利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现 控制，如核电站中的开关等。 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、压力或光照的自动控制。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。 【典例1】小区内的路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。 （1）闭合开关S1，电磁铁的上端为 极。 （2）当开关S1闭合，光线变暗时，电磁铁的磁性 ，灯泡 。（选填“发光”或“不发光”） 【变式1】如图所示，给绕在铁钉上的线圈通电后，铁钉吸引大头针。下列操作能使铁钉吸引大头针数目变多的是（　　） A．减少线圈匝数 B．减少电池节数 C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．对调电源正、负接线柱上的接线 【变式2】如下图甲，这是一种让人惊艳且充满乐趣的磁悬浮灯泡，灯泡内部有磁体，灯座内有如图乙所示的电磁铁，灯座通电后，灯泡就会悬浮在灯座上方；如图乙，电磁铁通电后，灯泡中的磁体会受到电磁铁的排斥力，这个力与整个灯泡的重力彼此平衡时，灯泡就会悬浮在一定高度静止；通电时，电磁铁a端的磁极为 极。当滑片P向右移动时，灯泡会向 运动。 【变式3】如图所示，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 （选填“电源”、“用电器”或“开关”）；当开关S断开时，工作电路中的电灯 （选填“会”或“不会”）发光。    方法技巧 一、比较通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场 1. 相同点：（1）都有吸附铁类物质的性质；（2）条形磁体的磁极位置与通电螺线管相同；（3）都有同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的特点；（4）把二者悬挂起来都有指示南北的性质。 2. 不同点：（1）条形磁体属于永磁体，而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性；（2）条形磁体的南北极是固定的，而通电螺线管的南北极与电流方向有关；（3）条形磁体磁场的强弱一般情况下是不变的，而通电螺线管的磁场强弱与电流的大小有关。 二、对于画在纸面上的螺线管，使用右手螺旋定则的方法 （1）伸开右手掌，掌心对着螺线管； （2）让四指指向线圈中电流的方向； （3）则拇指所指的一端为通电螺线管的N极。 三、对电磁继电器原理的理解 分析电磁继电器原理时，要分清两个电路。一是低压控制电路，二是高压控制电路。低压电路通电时，电磁铁把衔铁吸下来，将工作电路的触点接通，工作电路闭合工作；当低压电路断电时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。 巩固训练 1．世界上第一个发现电流周围存在磁场的物理学家是（　　） A．沈括 B．安培 C．奥斯特 D．焦耳 2．图是“探究通电直导线周围是否存在磁场”实验的示意图，当有电流通过时小磁针会发生偏转。下列说法正确的是（　　） A．最早做这个实验的是法拉第 B．这个实验说明小磁针周围存在磁场 C．小磁针的作用之一是检验通电直导线周围是否存在磁场 D．当电流方向改变时，小磁针的偏转方向不变 3. 如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（　　） A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向 C．小磁针静止时N极的指向 D．螺线管中电流的方向 4. 如图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（   ） A．通电螺线管的端为极，电源端为正极 B．通电螺线管的端为极，电源端为负极 C．通电螺线管的端为极，电源端为正极 D．通电螺线管的端为极，电源端为负极 5．如图所示，关于通电螺线管中电流方向、磁感线的分布以及小磁针静止时的指向正确的是（   ） A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 6．在探究“通电螺线管的磁场是什么样的”实验中，通电后观察小磁针a静止时N极的指向，轻敲纸板观察铁屑的排列情况，现象如图所示。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场一样 B．根据小磁针a的N极指向，可以判定通电螺线管的右端为S极 C．磁场中b点的磁场方向与小磁针a静止时N极指向相反 D．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性 7．（2025·上海静安·一模）小磁针两端的磁场最 （选填“强”或“弱”）；如图所示，将一枚可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明 周围存在磁场；断开电路后，当小磁针静止时，它的N极指 （选填“南”或“北”）。 8. 当小磁针自由静止时，它的极总是指向 （选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的N极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的极将向纸 （选填“内”或“外”）偏转。 9. 如图所示，小虹利用铁钉、滑动变阻器等器材制作了一个电磁铁，闭合开关，铁钉吸起了几个大头针，螺线管上端为 （选填“N”或“S”）极。若使电磁铁吸引大头针的个数增多，可将滑动变阻器的滑片向_______移动。 10．小明在科技创新设计中，利用如图所示的通电螺线管实现对控制设备的电磁控制。当开关闭合时，欲使左端为S极，则他安装电源时，电源的右端是 选填“正”或“负”极。 11．（2025·上海嘉定·二模）某导体两端的电压为6伏，10秒内通过其横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为 安；当该导体两端的电压为3伏时，其电阻为 欧。图（a）为一个悬浮地球仪，其内部装有磁铁，使其悬浮的底座内部装有按图（b）所示方式放置的通电螺线管，该螺线管上端的磁极为 （选填“N”“S”）极。 12．如图所示，一个不能打开的盒子外露出一段导线，根据需要选择实验器材，可以判断其中是否有电流，你选择的器材是 ，请简述你的辨别方法 。 13．作图题: （1）（2025·上海普陀·三模）在图中标出电源的正负极和小磁针的N极。 （2）（2025·上海虹口·二模）根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针N极，并在括号内标出电源的正、负极。 14．（2022·上海黄浦·二模）图a是一个磁悬浮地球仪，其内部结构示意图如图b所示，球体内有一个条形磁体。底座里面有一个电磁铁，可使地球仪悬浮在空中。 ①请在图b中标出开关闭合后，电源的“+”、“-”极 ； ②请利用所学知识解释地球仪能够悬浮在空中的原因 ； ③查阅资料可知：当地球仪受竖直方向外力干扰时，偏离原来位置后，底座内自动校正系统会改变通电螺线管中电流大小，从而改变了磁力大小，使地球仪恢复原先平衡位置。可使螺线管中电流大小发生改变的措施有 。 A．改变电源电压的大小 B．改变电源的正负极 C．改变电源输出的功率 15．（上海·期末）某科学兴趣小组的同学用小磁针、条形磁铁等按图a、图b的方法，研究了条形磁铁周围的磁场及方向，接着他们又用相同的方法，探究通电螺线管周围的磁场及方向，实验操作及现象如图c、图d、图e所示。 （1）分析比较图c、图d可以得出的初步结论是 ； （2）分析比较图d和图e的小磁针偏转情况可以得出的初步结论是 ； （3）分析比较图b和图d可以得出的初步结论是 。 16. 某小组同学通过实验研究通电螺线管的磁极极性与哪些因素有关。实验中他们变换螺线管上线圈的绕法，调换电源的正负极，利用小磁针判断出通电螺线管的磁极极性，实验现象如图（a）（b）（c）（d）所示。 　　 　　 　　 ①小华比较图（a）和（b），认为通电螺线管的磁极极性与电源正负极的位置有关，N极在靠近电源负极的一端。小明比较图 认为小华的结论是 的（选填正确或错误）。 ②小明进步比较图（a）和（d）或（b）和（c），认为螺线管上线圈绕法相反、电源的正负极位置也相反，然而磁极极性相同，说明通电螺线管的磁极极性与 有关。 17．小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。 （1）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，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。 ①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有 ； ②通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似； （2）将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与 有关； （3）如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a端应接电源的 极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变 ；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法： 。 18. （24-25九年级下·上海徐汇·阶段练习）阅读以下材料，回答相关问题 电磁打点计时器 打点计时器是用于测量短暂时间的实验仪器，额定电压为6~9伏，它是利用电磁原理使用软铁制成的振片振动打点的。如图是打点计时器的工作原理图：当电流通过线圈时，振片左侧将被磁化产生与线圈左侧相同的磁极，与上下放置的磁铁相互作用从而进行打点。为了使打点计时器能够连续工作，其使用的是方向随时间改变的电流，又称交流电。学生电源起到了变压的作用，它将220V电压调整至打点计时器的额定电压，并不改变其他因素。因此，利用该原理打点计时器的振针每隔0.02秒便可以打一个点。 （1）发电站通过 输电线路将电能输送至用电区域；（选填“高压”或“低压”） （2）某一时刻，电流从接线柱B流入线圈，此时振针C向 运动；（选填“上”或“下”） （3）打点计时器工作时，主要将电能转化为了（　　）（填字母） A．内能 B．核能 C．机械能 D．光能 （4）交流电的频率是指交流电在一秒钟内电流方向改变交替一个来回的次数，结合材料信息可知，我国家庭电路中所使用的交流电频率为 Hz，理由是 。 19. 根据材料信息及所学知识回答问题。 一般来说，地磁要素的变化是很小的，但是当太阳黑子活动剧烈的时候，会放出相当于几十万颗氢弹爆炸威力的能量，同时喷射出大量带电粒子，这些带电粒子运动速度极快，射到地球上形成的强大磁场会透加到地磁场上，使正常情况下的地磁要素发生急剧变化，引起“磁暴”。发生“磁暴”时，地球上会出现许多意外现象…… （1）太阳是一颗 星。（选填“恒”、“行”或“卫”） （2）太阳喷射出的大量带电粒子为什么会形成强大的磁场?请你用学过的知识进行合理猜想 。 （3）当“磁暴”发生时，地球上可能会出现的现象有： 。 A．引发大面积停电事故     B．无线电广播突然中断     C．河水无法向低处流动 20. （2025·上海杨浦·模拟预测）阅读以下文字，回答相关问题。 电磁铁的应用 内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁，大量实验表明，通电后电磁铁两端的磁性强弱与线圈中的电流等因素有关，人们根据电磁铁的这一特点，将电磁铁应用于自动控制电路中，根据某些外界因素（如温度、水、光强弱等）的变化，来控制电路的通断。 （1）为探究电磁铁的磁性强弱与线圈中电流的关系，小华制作了如图所示的电磁铁，将其接入电路中，改变通过其线圈电流，测量电磁铁一端能吸引回形针的数量，实验的数据如表1。 实验序号 1 2 3 电流（安） 0.12 0.23 0.31 吸引回形针的数量（个） 3 8 13 根据表1的数据，可得初步结论是∶同一通电电磁铁的磁性 ； （2）小华利用该电磁铁设计了水位警戒报警装置，其原理图如图所示，其中两电路的电源电压不变。当水位超过警戒线时，电磁铁通电工作，对铁制开关S产生磁力，开关S从A触点转动至B触点，小灯泡和电铃工作，起到报警作用。开关S与墙壁间固定了一根弹簧，当水位下降至警戒线以下，弹簧拉动开关S从B触点转回A触点，小灯泡和电铃停止工作。 a. 图中的电磁铁通电工作时，其右端是 极（选填“N”或“S”）； b. 小华在容器中增加水后，水位超过了警戒线，他发现由于电磁铁磁性不强，而导致产生的磁力弱，致使开关S无法转至触点B，小灯与电铃无法工作。为了使该装置继续起到报警作用，接下来在原电路上可采取的操作是 ，理由是： 。 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2节 电流的磁场 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、电流的磁效应 2 知识点二、通电螺线管外部的磁场 4 知识点三、电磁铁与电磁继电器 8 方法技巧 11 方法技巧一、 比较通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场 11 方法技巧二、 对于画在纸面上的螺线管，使用右手螺旋定则的方法 11 方法技巧三、 对电磁继电器原理的理解 11 巩固训练 12 学习目标 1. 通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。能利用右手螺旋定则判断通电螺线管中电流的方向或两端的极性。 2. 经历分析通电螺线管外部磁场方向的过程，发展归纳推理能力。 3. 通过探究通电螺线管外部磁场方向的实验，培养根据证据进行解释的科学探究能力。 4. 了解电磁铁的结构及其在生产生活中的应用，能利用电磁铁的知识解决生活中的实际问题。 5. 经历分析电磁铁、电磁继电器的结构及其工作原理的过程，发展分析推理能力。 重点：1. 通电螺线管的磁场。2. 对电磁铁磁性强弱的认识。 难点：运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。 思维导图 知识梳理 知识点一、电流的磁效应 1. 奥斯特实验 （1）内容：1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验证实通电导体和磁体一样，周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。 （2）奥斯特实验的基本要求：为让实验现象明显，能完成实验探究，操作中要注意两点: ①实验前先让能在水平面自由转动的小磁针静止； ②导线与小磁针平行，且导线与小磁针间距离要较小。这是因为通电导线的磁场强弱与距离有关，若导经磁针距离太远，现象就会不明显。 2. 电流的磁效应 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。 【典例1】如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（   ） A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转 B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场 C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转 D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变 【答案】B 【详解】A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针处的磁场沿南北方向，而小磁针自由静止时即指向南北方向，这样操作小磁针最不容易发生偏转，故A错误； B．磁场看不见，不方便观察其是否存在，实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场，采用了转换法，故B正确； C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针仍会发生偏转，且偏转的方向与原来不同，故C错误； D．实验中改变电源的正、负极，电流方向改变，小磁针的偏转方向会发生改变，故D错误。 故选B。 【变式1】丽丽利用电池、小磁针和导线等器材做了如图所示的实验。 （1）由图甲与乙可知通电导体周围存在 ；生活中利用这个原理来工作的是 （选填“电磁铁”或“发电机”）； （2）改变电流方向，如图丙所示，小磁针偏转方向与图甲 （选填“相同”或“相反”）。 【答案】 磁场 电磁铁 相反 【详解】（1）小磁针的方向发生偏转，说明小磁针处于磁场中，故通电导体周围存在磁场。电磁铁就是利用通电导体周围存在磁场来工作的，发电机是利用磁场对通电导体有力的作用来工作的。 （2）通电导体周围的磁场其方向与导体中的电流有关，电流方向变化时，磁场方向也改变。 【变式2】如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是牛顿 C．移去小磁针后通电导线周围不存在磁场 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【答案】A 【详解】A．给直导线通电后，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A正确； B．最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，不是牛顿，故B错误； C．给直导线通电后，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，磁场是客观存在的，移去小磁针后通电导线周围仍然存在磁场，故C错误； D．电流的磁场方向与电流方向有关，所以改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故D错误。 故选A。 【变式3】小明用如图所示装置探究磁与电的关系。 甲 乙 丙 丁 （1）由甲、乙、丙图可知通电导体周围存在的磁场方向与 方向有关； （2）若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图丁所示，小磁针 发生偏转（选填“会、不会”）。 【答案】 电流 会 【详解】（1）乙、丙都有电流通过，但电流方向相反，同时小磁针偏转的方向也相反，因此这两图的比较可得出电流的磁场方向与电流方向有关的结论。 （2）小宁推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，电子是负电荷，其定向移动时会产生电流，电流的周围存在磁场，则小磁针也会发生偏转。 知识点二、通电螺线管外部的磁场 1. 探究通电螺线管外部的磁场 （1）实验过程 ①如图甲所示，可以看到细铁屑在通电螺线管外部和内部有规则地排列起来。从细铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场和条形磁体相似。 甲 铁屑的排列情况 乙 小磁针的排列情况 ②如图乙所示，在通电螺线管外部周围小磁针的N极指向不同（均选填“相同”或“不相同”）。从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端。 ③在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场的特点：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。 （3） 用磁感线描述通电螺线管的磁场 2. 通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系 （1）设计并进行实验：取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。 （2）实验现象分析 ①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同（选填“相同”或“不相同”）； ②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同（选填“相同”或“不相同”）。 （3）探究归纳：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法无关，与电流由哪端流入无关（均选填“有关”或“无关”）！ 3. 右手螺旋定则 （1）右手螺旋定则：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。 （2）右手螺旋定则的应用 ①根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性； ②由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向； ③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。 （3）提示： ①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。 ②N极和S极一定在通电螺线管的两端。 ③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。 【典例1】小明用如图所示实验装置探究“通电螺线管外部磁场分布”。 （1）在有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管通电后，发现只有少量铁屑发生移动；若想使更多铁屑在磁场的作用下有规律地排列，接下来应进行的操作是 ； （2）根据铁屑的排布可得出结论：通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似； （3）若要通过实验判断通电螺线管外部的磁场方向，需要再增加的一种器材是 ； （4）将电池的正负极对调是为了研究磁场的方向和 方向是否有关。物理学上通常用 定则来判断通电螺线管的极性。 【答案】（1）轻敲硬纸板；（2）条形；（3）小磁针；（4）电流，右手螺旋 【详解】（1）给螺线管接上电源通电后，铁屑会被磁化，但是由于其与纸板之间摩擦力太大，故只有少量铁屑发生移动，为了减小铁屑与纸板之间的摩擦力，需要轻轻敲动纸板，使铁屑在磁场力作用下有规律的排列起来。 （2）由铁屑的排布可得：通电螺线管外部铁屑的分布情况和条形磁铁外部铁屑的分布情况相似，故通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 （3）探究通电螺线管外部磁场的方向时，可以将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。 （4）电池的正负极对调后，通电螺线管中的电流方向发生了改变，通过小磁针来判断电流方向改变后，通电螺线管外部的磁场方向是否改变，故对调电源正负极是为了研究磁场方向和电流方向是否有关。 物理学中可以用右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指那端就是螺线管的N极，来判断通电螺线管的极性。 【变式1】在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，在螺线管周围的不同位置放上小磁针，接通电路，小磁针静止时的指向如图所示，小磁针 极的指向就是该点的磁场方向，由此可知通电螺线管的右端是 极。把电池的正负极对调，再进行实验，目的是探究通电螺线管外部磁场方向与 方向是否有关。 【答案】 N S 电流 【详解】物理学规定，磁场中某一点小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向；由图可知，小磁针的N极指向通电螺线管的右端，由于异名磁极相互吸引，可知通电螺线管的右端是S极。 把电池的正负极对调，这样就改变了通电螺线管中的电流方向，再进行实验，观察小磁针指向，目的是探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关。 【变式2】螺线管是汽车启动器的一个重要部件，驾驶员转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。 【答案】 N N 负 【详解】由图可知，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以，螺线管的左端为N极，右边为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极，根据右手螺旋定则可知，螺线管上电流方向朝上，所以A为电源的负极。 【变式3】如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请根据图中磁感线的方向，在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性（“N”或“S”），在电源左边的括号内标出极性（“+”或“﹣”）。 【答案】见右图。 【详解】通电螺线管的外部磁场是“N极出S极入”，故通电螺线管左侧是N极，右侧是S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左侧是N极，则小磁针的右侧是S极，据右手螺旋定则知，在通电螺线管的外部，电流的方向是自下向上，故电流从电源左侧流出，电源左侧为正极，如图所示。 知识点三、电磁铁与电磁继电器 1. 电磁铁 （1）概念：把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 （2）特点：有电流通过时有磁性，没有电流时就无磁性（选填“有”或“无”）。 （3）工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。 （4）电磁铁磁极极性的判断：电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用安培定则来判定。 2. 电磁铁的磁性 （1）影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小和线圈匝数。线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （2）电磁铁的优点 ①可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。 ②可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。 ③可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。 （3）电磁铁的应用 ①电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。例如全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，都是由电磁铁控制的。 ②电磁铁可以产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。 3. 电磁继电器 （1）电磁继电器概念：利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。 （2）电磁继电器的主要构造 ①低压控制电路：电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等； ②高压受控电路：高压电源、电动机、动、静触点。 （3）电磁继电器的工作原理 闭合低压控制电路中的开关S，电流通过电磁铁的线圈产生磁性，把衔铁吸下来，使触点接通，受控的高压工作电路闭合，电动机M工作。 断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁在弹簧的作用下与电磁铁分离，使触点脱开，受控电路断开，电动机停止工作. （4）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，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 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，如核电站中的开关等。 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、压力或光照的自动控制。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。 【典例1】小区内的路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。 （1）闭合开关S1，电磁铁的上端为 极。 （2）当开关S1闭合，光线变暗时，电磁铁的磁性 ，灯泡 。（选填“发光”或“不发光”） 【答案】（1）N；（2）减弱，发光 【详解】（1）电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极。 （2）由图知，当开关S1闭合，控制电路中，电磁铁、电阻R1与光敏电阻R2串联，电流表测控制电路的电流，由于光敏电阻的阻值大小随光照强度的增大而减小，所以当光线变暗时，光敏电阻R2的电阻变大，控制电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电流表的示数变小。电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的吸引力减小，在右边弹簧的拉力作用下，触点向下运动，开关S2闭合，灯泡发光。 【变式1】如图所示，给绕在铁钉上的线圈通电后，铁钉吸引大头针。下列操作能使铁钉吸引大头针数目变多的是（　　） A．减少线圈匝数 B．减少电池节数 C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．对调电源正、负接线柱上的接线 【答案】C 【详解】要使铁钉吸引大头针数目变多，则电磁铁磁性需要变强，电磁铁磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯有关。 A．在其他条件不变情况下，减少线圈匝数，电磁铁磁性减弱，铁钉吸引大头针数目变少，故A不符合题意； B．减少电池节数，则电源电压减少，其他条件不变，则电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，铁钉吸引大头针数目变少，故B不符合题意； C．向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，电路中总电流变大，电磁铁磁性增强，铁钉吸引大头针数目变多，故C符合题意； D．对调电源正、负接线柱上的接线，改变了电流的方向，电磁铁的磁极位置对调，而磁性强弱不变，铁钉吸引大头针数目不会变多，故D不符合题意。 故选C。 【变式2】如下图甲，这是一种让人惊艳且充满乐趣的磁悬浮灯泡，灯泡内部有磁体，灯座内有如图乙所示的电磁铁，灯座通电后，灯泡就会悬浮在灯座上方；如图乙，电磁铁通电后，灯泡中的磁体会受到电磁铁的排斥力，这个力与整个灯泡的重力彼此平衡时，灯泡就会悬浮在一定高度静止；通电时，电磁铁a端的磁极为 极。当滑片P向右移动时，灯泡会向 运动。 【答案】 S 下 【详解】[1]根据安培定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。从图乙可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，所以大拇指指向电磁铁的下端为N极，则a端的磁极为S极。 [2]当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，根据欧姆定律I=U/R，在电源电压不变的情况下，电路中的电流减小。电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流减小，电磁铁的磁性减弱，对灯泡的排斥力减小。而灯泡的重力不变，此时重力大于排斥力，灯泡会向下运动。 【变式3】如图所示，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 （选填“电源”、“用电器”或“开关”）；当开关S断开时，工作电路中的电灯 （选填“会”或“不会”）发光。    【答案】开关，不会。 【详解】电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，电磁忒将衔铁吸下时，灯泡所在电路被接通，灯泡亮起，当衔铁被放开时，灯泡所在电路被断开，灯泡不亮。 当开关S断开时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，动触点与静触点脱离接触，工作电路被断开，电灯不会发光。 方法技巧 一、比较通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场 1. 相同点：（1）都有吸附铁类物质的性质；（2）条形磁体的磁极位置与通电螺线管相同；（3）都有同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的特点；（4）把二者悬挂起来都有指示南北的性质。 2. 不同点：（1）条形磁体属于永磁体，而通电螺线管通电时有磁性断电时无磁性；（2）条形磁体的南北极是固定的，而通电螺线管的南北极与电流方向有关；（3）条形磁体磁场的强弱一般情况下是不变的，而通电螺线管的磁场强弱与电流的大小有关。 二、对于画在纸面上的螺线管，使用右手螺旋定则的方法 （1）伸开右手掌，掌心对着螺线管； （2）让四指指向线圈中电流的方向； （3）则拇指所指的一端为通电螺线管的N极。 三、对电磁继电器原理的理解 分析电磁继电器原理时，要分清两个电路。一是低压控制电路，二是高压控制电路。低压电路通电时，电磁铁把衔铁吸下来，将工作电路的触点接通，工作电路闭合工作；当低压电路断电时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。 巩固训练 1．世界上第一个发现电流周围存在磁场的物理学家是（　　） A．沈括 B．安培 C．奥斯特 D．焦耳 【答案】C 【详解】A．沈括是我国宋代科学家，他发现了磁偏角，但不是第一个发现电流周围存在磁场的，故A不符合题意； B．安培在电磁学方面有诸多贡献，比如提出安培定律等，但不是第一个发现电流周围存在磁场的，故B不符合题意； C．奥斯特是世界上第一个发现电流周围存在磁场的物理学家，即电流的磁效应，故C符合题意； D．焦耳主要贡献是焦耳定律，研究的是电流的热效应，故D不符合题意。 故选C。 2．图是“探究通电直导线周围是否存在磁场”实验的示意图，当有电流通过时小磁针会发生偏转。下列说法正确的是（　　） A．最早做这个实验的是法拉第 B．这个实验说明小磁针周围存在磁场 C．小磁针的作用之一是检验通电直导线周围是否存在磁场 D．当电流方向改变时，小磁针的偏转方向不变 【答案】C 【详解】A．最早做这个实验的是丹麦物理学家奥斯特，而不是法拉第，法拉第主要贡献是发现了电磁感应现象，故A错误。 B．这个实验说明的是通电直导线周围存在磁场，而不是小磁针周围存在磁场，故B错误。 C．小磁针在实验中，当通电直导线周围有磁场时会受到磁场力的作用而发生偏转，所以可以用来检验通电直导线周围是否存在磁场，故C正确。 D．根据右手螺旋定则，电流方向改变，通电直导线周围的磁场方向也会改变，那么小磁针受到的磁场力方向改变，偏转方向也会改变，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（　　） A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向 C．小磁针静止时N极的指向 D．螺线管中电流的方向 【答案】D 【详解】根据题图可知，最终决定通电螺线管极性的是螺线管中电流的方向，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 4. 如图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（   ） A．通电螺线管的端为极，电源端为正极 B．通电螺线管的端为极，电源端为负极 C．通电螺线管的端为极，电源端为正极 D．通电螺线管的端为极，电源端为负极 【答案】C 【详解】如图所示，因为小磁针N极转向Q端，所以可知Q端为S极，P端为N极，则根据安培定则可知，电流是从a端出发流入通电螺线管的，所以a端为电源正极。 故选C。 5．如图所示，关于通电螺线管中电流方向、磁感线的分布以及小磁针静止时的指向正确的是（   ） A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【答案】A 【详解】图①②：用安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向 N 极），可判断①螺线管左端为 N 极，②螺线管右端为 N 极。在磁体外部，磁感线从 N 极出发回到 S 极，所以图①磁感线方向正确，图②错误。 图③④：用安培定则判断③螺线管左端为 N 极，④螺线管右端为 N 极。根据 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，③小磁针应左端为 S 极、右端为 N 极，所以图③正确，④小磁针应右端为 S 极、左端为 N 极，图④错误。故BCD错误，A正确。 故选 A。 6．在探究“通电螺线管的磁场是什么样的”实验中，通电后观察小磁针a静止时N极的指向，轻敲纸板观察铁屑的排列情况，现象如图所示。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场一样 B．根据小磁针a的N极指向，可以判定通电螺线管的右端为S极 C．磁场中b点的磁场方向与小磁针a静止时N极指向相反 D．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性 【答案】D 【详解】A．通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，而不是蹄形磁体，故A错误； B．小磁针a的N极指向右方，根据磁极间相互作用规律，通电螺线管的右端应为N极，故B错误； C．磁场中某点的磁场方向定义为该点小磁针静止时N极所指的方向，因此b点的磁场方向与小磁针a静止时N极指向相同，故C错误； D．通电螺线管的磁场方向与电流方向有关，改变螺线管中电流的方向，其两端的磁极极性会发生改变，故D正确。 故选D。 7．（2025·上海静安·一模）小磁针两端的磁场最 （选填“强”或“弱”）；如图所示，将一枚可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明 周围存在磁场；断开电路后，当小磁针静止时，它的N极指 （选填“南”或“北”）。 【答案】 强 通电导线 北 【详解】[1]小磁针类似于条形磁体，两端的磁场最强。 [2]在实验中，当直导线接触电池通电时，可以看到小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线周围存在磁场。 [3]断开电路后，当小磁针静止时，在地磁场的作用下，它的N极指北。 8. 当小磁针自由静止时，它的极总是指向 （选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的N极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的极将向纸 （选填“内”或“外”）偏转。 【答案】 北 地磁场 外 【详解】地球本身是一个巨大的磁体，周围存在着地磁场。地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近。 根据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，当小磁针自由静止时，它的N极总是指向北方，这是因为小磁针受到地磁场的作用。 N极向纸内偏转，说明通电导线周围存在磁场，如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，电流方向为从右向左，与图甲的电流流动方向相反，则小磁针旋转方向与图甲相反，N极向纸外。 9. 如图所示，小虹利用铁钉、滑动变阻器等器材制作了一个电磁铁，闭合开关，铁钉吸起了几个大头针，螺线管上端为 （选填“N”或“S”）极。若使电磁铁吸引大头针的个数增多，可将滑动变阻器的滑片向_______移动。 【答案】N，左 【详解】据图可知，闭合开关后，螺线管上导线中电流的方向向右，根据安培定则，用右手握螺线管，让四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的上端，则螺线管的上端应为N极。若使电磁铁吸引大头针的个数增多，机电磁铁的磁性变强，则电流变大，可将滑动变阻器的滑片向左移动。 10．小明在科技创新设计中，利用如图所示的通电螺线管实现对控制设备的电磁控制。当开关闭合时，欲使左端为S极，则他安装电源时，电源的右端是 选填“正”或“负”极。 【答案】负 【详解】由图可知，通电螺线管的左端为S极，则右端为N极，由安培定则可判断电流从右端流入电源，左端流出电源，所以电源的右端为负极。 11．（2025·上海嘉定·二模）某导体两端的电压为6伏，10秒内通过其横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为 安；当该导体两端的电压为3伏时，其电阻为 欧。图（a）为一个悬浮地球仪，其内部装有磁铁，使其悬浮的底座内部装有按图（b）所示方式放置的通电螺线管，该螺线管上端的磁极为 （选填“N”“S”）极。 【答案】 0.3 20 S 【详解】通过该导体的电流 由欧姆定律知道，导体的电阻 因电阻是导体本身的一种性质，与两端的电压和通过的电流无关，所以当该导体两端的电压为3V时，导体的电阻仍为20Ω。 由安培定则和图示知道，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端，因此电磁铁的下端为N极、上端为S极。 12．如图所示，一个不能打开的盒子外露出一段导线，根据需要选择实验器材，可以判断其中是否有电流，你选择的器材是 ，请简述你的辨别方法 。 【答案】小磁针；将小磁针靠近露出的导线，如果小磁针发生偏转，则说明导线中有电流；如果小磁针不发生偏转，则说明导线中无电流 【详解】根据奥斯特实验可知通电导体周围存在磁场，小磁针在磁场中会受到磁力作用而发生偏转，所以选择的器材是小磁针，辨别方法是将小磁针靠近露出的导线，如果小磁针发生偏转，则说明导线中有电流；如果小磁针不发生偏转，则说明导线中无电流。 13．作图题: （1）（2025·上海普陀·三模）在图中标出电源的正负极和小磁针的N极。 【答案】见右图。 【详解】通电螺线管N极在右端，则由右手螺旋定则可得，电流由螺线管的左侧流入，故电源的左端为正极，右端为负极。通电螺线管右端是N极，由异名磁极相互吸引可知，靠近螺线管N极的是小磁针的S极，远离螺线管N极的是小磁针的N极，如图所示。 （2）（2025·上海虹口·二模）根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针N极，并在括号内标出电源的正、负极。 【答案】见右图。 【详解】由图可知，螺线管的右端N极，则左端是S极；在磁体外部，磁感线从N极发出，回到S极，所以磁感线的方向从右向左，小磁针在磁场中静止时，N极所指的方向为该磁场的方向，可知小磁针的左端是N极。根据安培定则，伸出右手使大拇指指向螺线管的左端N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流从螺线管的左端流入，则电源的左端为正极，右端为负极。如图所示。 14．（2022·上海黄浦·二模）图a是一个磁悬浮地球仪，其内部结构示意图如图b所示，球体内有一个条形磁体。底座里面有一个电磁铁，可使地球仪悬浮在空中。 ①请在图b中标出开关闭合后，电源的“+”、“-”极 ； ②请利用所学知识解释地球仪能够悬浮在空中的原因 ； ③查阅资料可知：当地球仪受竖直方向外力干扰时，偏离原来位置后，底座内自动校正系统会改变通电螺线管中电流大小，从而改变了磁力大小，使地球仪恢复原先平衡位置。可使螺线管中电流大小发生改变的措施有 。 A．改变电源电压的大小 B．改变电源的正负极 C．改变电源输出的功率 【答案】 见下图。 同名磁极相互排斥 AC 【详解】①由图可知，磁铁的上端为N极，根据安培定则，伸出右手使大拇指指向电磁铁的上端N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，电流从螺线管的上端流入，所以电源的上端为正极下端为负极，作图如下： ②已知条形磁体下端为N极，通电后电磁铁的上端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，当地球仪受到的竖直向上的排斥力等于竖直向下的重力时，地球仪便悬浮在空中。 ③A．螺线管有一定的电阻，根据I=U/R可知，当电阻一定时，改变电源电压的大小，可以改变电流的大小，故A符合题意； B．改变电源的正负极，能改变电流的方向，从而改变电磁铁的极性，但不能改变螺线管中电流的大小，故B不符合题意； C．根据I=P/U可知，在不改变电压时，改变电源输出的功率，可以改变电流大小，故C符合题意。 故选AC。 15．（上海·期末）某科学兴趣小组的同学用小磁针、条形磁铁等按图a、图b的方法，研究了条形磁铁周围的磁场及方向，接着他们又用相同的方法，探究通电螺线管周围的磁场及方向，实验操作及现象如图c、图d、图e所示。 （1）分析比较图c、图d可以得出的初步结论是 ； （2）分析比较图d和图e的小磁针偏转情况可以得出的初步结论是 ； （3）分析比较图b和图d可以得出的初步结论是 。 【答案】 通电螺线管的周围存在磁场 电流周围磁场的方向和电流的方向有关 通电螺线管周围的磁场形状与条形磁体周围的磁场形状相似 【详解】（1）在图c中，开关断开，电磁针不发生偏转，而在图d中，开关闭合，小磁针的指向发生了偏转，因此比较两图可以说明通电螺线管的周围存在磁场。 （2）在d与e中，根据电源的正负极可知，电流方向不同，小磁针的指向不同，说明磁场方向不同，由此说明电流周围磁场的方向和电流的方向有关。 （3）在b、d两图中，通电螺线管周围小磁针的指向情况与条形磁体周围小磁针的指向情况相同，由此可知通电螺线管的周围的磁场分布与条形磁体的相类似。 16. 某小组同学通过实验研究通电螺线管的磁极极性与哪些因素有关。实验中他们变换螺线管上线圈的绕法，调换电源的正负极，利用小磁针判断出通电螺线管的磁极极性，实验现象如图（a）（b）（c）（d）所示。 　　 　　 　　 ①小华比较图（a）和（b），认为通电螺线管的磁极极性与电源正负极的位置有关，N极在靠近电源负极的一端。小明比较图 认为小华的结论是 的（选填正确或错误）。 ②小明进步比较图（a）和（d）或（b）和（c），认为螺线管上线圈绕法相反、电源的正负极位置也相反，然而磁极极性相同，说明通电螺线管的磁极极性与 有关。 【答案】（c）和（d） 错误 线圈绕法和电流的方向 【详解】分析图c和d可知，不管是否靠近电源负极，负极一端都是S极，所以小华的结论错误。 根据题中的信息可知，通电螺线管的磁极极性与螺线管上线圈绕法、电流的方向有关。 17．小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。 （1）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，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。 ①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有 ； ②通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似； （2）将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与 有关； （3）如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a端应接电源的 极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变 ；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法： 。 【答案】（1）磁场，条形；（2）电流方向；（3）正，强，用更多匝数的线圈或增大电流 【详解】（1）小磁针原指示地磁场的南北，通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场，对小磁针有磁力的作用。 由图甲所示的铁屑分布情况可知，通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围磁场的分布情况相似。 （2）对调电源正负极，电路中电流方向改变，小磁针静止时N极所指方向也改变，说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。 （3）如图乙所示，根据小磁针静止时的N极指向，可判断通电螺线管左端为N极，根据安培定则，可判断电流从a出，b回，因此a端应接电源的正极。 在螺线管中插入一根铁芯，铁芯会被磁化，与通电螺线管的磁场叠加，其磁场会变强。 电磁铁的磁性与线圈匝数有关，与电流大小有关，因此要增强电磁铁的外部磁场，还可以增加线圈匝数、增大电流等。 18. （24-25九年级下·上海徐汇·阶段练习）阅读以下材料，回答相关问题 电磁打点计时器 打点计时器是用于测量短暂时间的实验仪器，额定电压为6~9伏，它是利用电磁原理使用软铁制成的振片振动打点的。如图是打点计时器的工作原理图：当电流通过线圈时，振片左侧将被磁化产生与线圈左侧相同的磁极，与上下放置的磁铁相互作用从而进行打点。为了使打点计时器能够连续工作，其使用的是方向随时间改变的电流，又称交流电。学生电源起到了变压的作用，它将220V电压调整至打点计时器的额定电压，并不改变其他因素。因此，利用该原理打点计时器的振针每隔0.02秒便可以打一个点。 （1）发电站通过 输电线路将电能输送至用电区域；（选填“高压”或“低压”） （2）某一时刻，电流从接线柱B流入线圈，此时振针C向 运动；（选填“上”或“下”） （3）打点计时器工作时，主要将电能转化为了（　　）（填字母） A．内能 B．核能 C．机械能 D．光能 （4）交流电的频率是指交流电在一秒钟内电流方向改变交替一个来回的次数，结合材料信息可知，我国家庭电路中所使用的交流电频率为 Hz，理由是 。 【答案】（1）高压；（2）上；（3）C；（4）50，见解析 【详解】（1）根据P=UI可知，在输电功率一定时，电压越高，电流越小；输电线的电阻一定，由Q=I2Rt可知，在通电时间一定时，电流越小，产生的电热越少，输送过程中电能损失越小，所以从发电站到用电区采用高压输电。 （2）某一时刻，电流从接线柱B流入线圈，根据安培定则可知，螺线管的左端为S极，故振片左侧为S极，右侧为N极。根据磁极间作用规律可知，此时振针C向上运动。 （3）打点计时器工作时，消耗电能使振针上下振动，主要将电能转化为了机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 （4）打点计时器的振针每隔0.02秒便可以打一个点，即每隔0.02秒振片来回运动一次，由题意可知，电流的方向交替来回改变一次。交流电的频率是指交流电在一秒钟内电流方向改变交替一个来回的次数，故交流电的频率为 19. 根据材料信息及所学知识回答问题。 一般来说，地磁要素的变化是很小的，但是当太阳黑子活动剧烈的时候，会放出相当于几十万颗氢弹爆炸威力的能量，同时喷射出大量带电粒子，这些带电粒子运动速度极快，射到地球上形成的强大磁场会透加到地磁场上，使正常情况下的地磁要素发生急剧变化，引起“磁暴”。发生“磁暴”时，地球上会出现许多意外现象…… （1）太阳是一颗 星。（选填“恒”、“行”或“卫”） （2）太阳喷射出的大量带电粒子为什么会形成强大的磁场?请你用学过的知识进行合理猜想 。 （3）当“磁暴”发生时，地球上可能会出现的现象有： 。 A．引发大面积停电事故     B．无线电广播突然中断     C．河水无法向低处流动 【答案】 恒 带电粒子定向移动形成电流，电流周围存在磁场 AB 【详解】（1）太阳是银河系的一颗普通恒星。 （2）阳喷射出的大量带电粒子定向运动时会形成强电流，而电流的周围存在磁场，且磁场的强弱和电流的大小有关，电流越大，其周围的磁场越强。 （3）由文中信息知道，“磁暴”发生时会对地球上的电磁现象产生干扰，故“大面积的停电事故”以及“无线电广播突然中断”这些现象都有可能发生；“磁暴”对重力场没有影响，在重力作用下，河水依然从高处向低处流动。 故选AB。 20. （2025·上海杨浦·模拟预测）阅读以下文字，回答相关问题。 电磁铁的应用 内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁，大量实验表明，通电后电磁铁两端的磁性强弱与线圈中的电流等因素有关，人们根据电磁铁的这一特点，将电磁铁应用于自动控制电路中，根据某些外界因素（如温度、水、光强弱等）的变化，来控制电路的通断。 （1）为探究电磁铁的磁性强弱与线圈中电流的关系，小华制作了如图所示的电磁铁，将其接入电路中，改变通过其线圈电流，测量电磁铁一端能吸引回形针的数量，实验的数据如表1。 实验序号 1 2 3 电流（安） 0.12 0.23 0.31 吸引回形针的数量（个） 3 8 13 根据表1的数据，可得初步结论是∶同一通电电磁铁的磁性 ； （2）小华利用该电磁铁设计了水位警戒报警装置，其原理图如图所示，其中两电路的电源电压不变。当水位超过警戒线时，电磁铁通电工作，对铁制开关S产生磁力，开关S从A触点转动至B触点，小灯泡和电铃工作，起到报警作用。开关S与墙壁间固定了一根弹簧，当水位下降至警戒线以下，弹簧拉动开关S从B触点转回A触点，小灯泡和电铃停止工作。 a. 图中的电磁铁通电工作时，其右端是 极（选填“N”或“S”）； b. 小华在容器中增加水后，水位超过了警戒线，他发现由于电磁铁磁性不强，而导致产生的磁力弱，致使开关S无法转至触点B，小灯与电铃无法工作。为了使该装置继续起到报警作用，接下来在原电路上可采取的操作是 ，理由是： 。 【答案】（1）随电流的增大而增强；（2）N，将滑动变阻器的滑片向左移，见解析 【详解】（1）由表1可知，电流越大，电磁铁吸引回形针的数量越多，说明同一通电电磁铁的磁性随电流的增大而增强。 （2）图中的电磁铁通电工作时，电流从其左端流入，根据安培定则，其右端是N极。 同一通电电磁铁的磁性随电流的增大而增强。左侧控制电路中，电磁铁和滑动变阻器串联，将滑动变阻器的滑片向左移，滑动变阻器阻值变小，根据I=U/R，电路中电流变大，则电磁铁的磁性增强。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $