二、电流的磁场（举一反三讲义）物理新教材苏科版九年级下册

本讲义聚焦“电流的磁场”核心知识点，从奥斯特实验揭示电流磁效应入手，系统梳理通电直导线磁场、通电螺线管磁场（安培定则）、电磁铁（构成与特性）及电磁继电器（应用），形成从原理到应用的递进式学习支架。 资料通过思维导图构建知识框架辅助模型建构，结合实验探究（如奥斯特实验步骤）培养科学探究能力，典例与变式题强化科学推理，方法技巧总结提升问题解决效率。课中助力教师引导学生实验与推理，课后通过巩固训练帮助学生查漏补缺，落实物理观念与科学思维培养。

二、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1：通电直导线周围的磁场 2 知识点2：通电螺线管的磁场 4 知识点3：电磁铁 6 知识点4：电磁继电器 8 【方法技巧】 11 方法技巧1 判断通电螺线管两端的极性方法 11 方法技巧2 判断通电螺线管中电流的方向方法 11 【巩固训练】 11 【学习目标】 1．知道电流的磁效应：明确奥斯特实验结论，理解 “电生磁” 的本质。 2．掌握安培定则：能运用定则判断直线电流、通电螺线管的磁场方向，建立电流与磁极的关联。​ 3．理解电磁铁的构成与原理：知道电磁铁是“螺线管 + 铁芯”，基于电流的磁效应工作，了解铁芯的作用。 4．了解电磁铁的特性与应用：知道其磁性有无、强弱、方向的可控性，能举例常见应用。 重点： 1．安培定则的灵活应用：熟练判断直线电流和螺线管的磁场分布。 2．电磁铁的特性规律：明确磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯的关系。 3．电流磁场与电磁铁的应用：能解释电磁铁 “可控性” 在实际场景中的优势。 难点： 1．安培定则的区分运用：易混淆直线电流与螺线管的定则用法，难以快速对应电流方向与磁场方向。​ 2．电磁铁磁性强弱的影响因素分析：多因素同时变化时，难以准确判断磁性强弱变化。 3．电流的磁场与电磁铁、永磁体的差异：易混淆三者的产生原因、磁性可控性差异。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：通电直导线周围的磁场 1、奥斯特实验过程：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置。 2、实验现象 （1）给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置； （2）小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反； 3、实验结论 （1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和 有关。 （2）这一现象叫 ，也就是所说的电生磁。 （3）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入 ，磁性会更加增强。 （1）实验时要让导线和小磁针均处于南北方向，因为通电前小磁针只受地磁场的作用，静止在南北方向，便于比较通电前后小磁针的偏转情况 （2）给导线通电时间要短，因为实验时采用的事短路的方法获得瞬间较大的电流，目的是使实验现象更明显。 【典例1】如图是“探究通电直导线周围的磁场”的实验装置，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/垂直），实验效果最明显。若移走小磁针，开关闭合后，通电直导线周围 （存在/不存在）磁场。电磁铁 （是/不是）利用这一原理制成的。 【变式1】如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（　　） A．实验中的直导线必须放置在南北方向 B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流 C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转 D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变 【变式2】我市某校学生在实验室验证奥斯特实验，该实验中小磁针的作用是 ，要使实验效果更加明显应使通电导线沿 （选填“东西”或“南北”）方向放置． 【变式3】如图冰冰在做奥斯特实验，她将一枚转动灵活的小磁针置于桌面，上方平行放置一条直导线。 （1）当小磁针静止后，使导线与电池触接，看到小磁针发生如图甲所示的偏转，断电后小磁针又回到原来的位置（如图乙），这说明通电导体周围存在 。 （2）改变电流方向，看到小磁针发生如图丙所示的反向偏转，对比甲、丙图可以得到的结论是通电导线的磁场方向与 有关。 （3）我们把奥斯特实验中的发现称之为电流的 效应。 知识点2：通电螺线管的磁场 1、通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场。 2、通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。 （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）。 3、通电螺线管的极性 （1）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 （2）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关。 4、探究通电螺线管的磁场特点 （1）实验目的：利用小磁针及铁屑，探究通电螺线管外部磁场的形状及方向。 （2）实验器材：螺线管、小磁针、玻璃板、铁屑、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。 （3）实验步骤： 步骤1：在有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑，闭合开关使电流通过螺线管。 步骤2：轻敲玻璃板，观察铁屑的排列情况， 步骤3：在通电螺线管周围放一些小磁针，闭合开关后观察小磁针北极的指向（黑色为N极）。 步骤4：改变螺线管中的电流方向，闭合开关后观察小磁针北极的指向（黑色为N极）。 步骤5：改变螺线管的绕线方向，重复（3）、（4）。 （5）实验结论 ①通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似。 ②通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关。 （1）实验中，螺线管周围应尽可能多放一些小磁针，以便于观察磁场的方向。 （2）实验中，注意观察环绕螺线管的电流方向。 （3）为了使实验效果更明显，应增大通电螺线管中的电流。 5、安培定则（右手螺旋定则）：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是螺线管的北极（N极）。 【典例2】如图所示，通电螺线管旁分别放置小磁针，其中小磁针静止后的指向正确的是（　　） A． B． C． D． 【典例3】如图所示，探究通电螺线管外部磁场的方向。 （1）玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后， 玻璃板，铁屑分布情况表明，螺线管的外部磁场与 磁体周围的磁场相似； （2）接通电路，小磁针静止时 极的指向是该点的磁场方向； （3）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与 有关。 【变式1】将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为S极 B．电流从导线的B端流入螺线管 C．通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似 D．改变导线中电流方向，通电螺线管磁性强弱会改变 【变式2】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，如图甲。多次将指南鱼轻轻旋转，待静止后，观察到鱼尾总是指向南方。将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终指向电磁铁，则电源左端为 （选填“正”或“负”）极。 【变式3】电和磁有紧密的联系，下面是小明探究通电导线周围磁场的过程。 （1）如图甲所示，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了 ；断开开关，小磁针在 的作用下又恢复到原来的位置； （2）在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后轻敲玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布是相似的。 知识点3：电磁铁 1、电磁铁 电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁 电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系 影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强 线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强 2、电磁铁的特点 （1）磁性的有无可通过通断电流来控制。 （2）磁极的极性可通过改变电流的方向来实现。 （3）磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。 3、电磁铁的应用 （1）对磁性材料有力的作用。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。 （2）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、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等。 4、探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验 （1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈 、 。 当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的 电流越大，磁性越强。 （2）实验中用到的方法 ①转换法：电磁铁的磁性无法直接观察，通过它吸引大头针的多少来判断，这里用到的是转换法。 ②控制变量法：电磁铁的磁性和多个因素有关，在探究中要采用控制变量法。  【典例4】图甲是一种磁悬浮地球仪摆件，地球仪内部装有磁铁，底座内部装有如图乙所示的电磁铁。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁周围存在着磁场 B．地球仪利用异名磁极间相互排斥的原理工作 C．图乙中，利用安培定则可判断电磁铁上端是N极 D．图乙中，将电源正、负极对调后，电磁铁磁极方向不变 【典例5】如图所示，通电螺线管的左端相当于条形磁体的 极；滑动变阻器滑片向右移动时，螺旋管的磁性会 。 【变式1】小明利用铁钉与漆包铜线制成一个电磁铁，并将其接入电路，如图所示。当开关闭合后（　　） A．铁钉中有电流产生 B．铁钉的温度急剧升高 C．铁钉能吸引大头针 D．铁钉能吸引小纸屑 【变式2】如图所示是小明同学自制的简易电磁锁原理图，电源电压和灯丝电阻不变。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。通电后电磁铁的a端为 极，滑片P向左移动的过程中，电磁铁的磁性 （选填“增强”或“减弱”）。    【变式3】为了探究电磁铁磁性强弱和哪些因素有关，小聪设计了如图所示的实验装置，该装置的优点是：既可以探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，还可以探究电磁铁磁极和电流方向之间的关系。请结合该装置，回答下列问题： （1）为了探究“电磁铁磁性强弱与电流大小之间的关系”，闭合开关后向右移动滑片，则弹簧测力计的示数会 （选填“变大”或“变小”），由此得出：通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁磁性越强； （2）小聪同学根据右手螺旋定则判断出电磁铁A端为S极，若想根据实验现象分析推理得出同样的结果，则闭合开关后和闭合开关前相比，他能观察到的现象是： 。 知识点4：电磁继电器 1、电磁继电器的定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。 2、电磁继电器的构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分。控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。 3、电磁继电器的应用 远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。 实现自动控制 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，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。 【典例6】如图是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。电磁铁应用了电流的 效应，闭合开关S，电磁铁的上端为 极；压敏电阻R1的阻值随压力的增大而 （选填“增大”或“减小”），若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 （选填“左”或“右”）移动。 【变式1】如图甲所示的是某家用烟雾报警器的简化电路图，当烟雾达到一定浓度时衔铁被吸引，工作电路会响铃亮灯，烟雾报警器控制电路的额定电压为12V，R是光敏电阻，其阻值与烟雾浓度的关系如图乙所示。若定值电阻R0的阻值是10Ω（电磁铁线圈电阻不计），工作电路响铃亮灯时，控制电路中的最小电流是0.2A，下列说法正确的是（　　） A．若烟雾报警器响铃亮灯，烟雾浓度一定大于40% B．为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，可以将电磁铁适当向右移 C．为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，可以适当地降低控制电路的电源电压 D．烟雾浓度分别是40%和60%时，定值电阻R0消耗的功率之比是1∶ 2 【变式2】如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　） A．白天流过R0的电流较小 B．给路灯供电的电源应接在“b、c”两端 C．要让路灯在天更暗的时候才发光，应将电阻R调大些 D．电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 【变式3】电动车充电过程中，电池温度过高可能会自燃。小明设计了一个自动控制装置，当电池温度过高时，启动制冷系统降温。如图甲，控制电路中电源电压恒为6V，为热敏电阻，为电阻箱。当电流时，衔铁被吸下，工作电路制冷系统启动。将两个热敏电阻、分别作为接入电路中，闭合、，测出它们在不同温度时的阻值，绘制成如图所示曲线。在本设计中热敏电阻应选用 （选填“”或“”）。若要将制冷系统启动温度设置为，的阻值应调为 。 【方法技巧】 方法技巧1 判断通电螺线管两端的极性方法 已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： （1）标出通电螺线管中电流的方向。 （2）用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向。 （3）大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 方法技巧2 判断通电螺线管中电流的方向方法 已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： （1）先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极。 （2）弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向。 （3）按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。 【巩固训练】 1．为探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”，实验小组连接了如图所示的实验电路，开关S闭合，下列说法不正确的是（　　） A．大头针的下端散开是因为磁化后同名磁极相互排斥 B．比较甲、乙吸引大头针的数量，可得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 C．向左调节滑动变阻器的滑片，甲、乙吸引大头针的个数均会增多 D．本实验应用的研究方法有转换法、比较法、控制变量法 2．图甲为某款磁悬浮音箱，并且通过调节底座上的旋钮来调节音箱悬浮的高度，经了解，其内部结构如图乙所示:音箱底部有一块磁体，底座内部有一个电磁铁。则（　　） A．底座内电磁铁的上端为N极 B．底座内电源的左端为负极 C．将滑片P向右调节，音箱能悬浮的位置升高，电磁铁对磁体的作用力变大 D．将滑片P向左调节，音箱能悬浮的位置降低，电磁铁对磁体的作用力不变 3．在如图所示的作图中，其中正确的（　　） A．甲图为利用平面镜成像特点做出物体AB在平面镜中的像 B．乙图为凸透镜对平行光的会聚作用 C．丙图为一小磁针在通电螺线管的上方处于静止状态 D．丁图为在符合安全用电的要求下，将开关和电灯连接到电路中 4．下列有关电与磁的说法不正确的是（   ） A．奥斯特实验说明电流周围存在磁场 B．磁感线只是用来形象描述磁场的，并不真实存在 C．改变通电螺线管中电流的方向，可以改变通电螺线管的N、S极 D．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针S极决定的 5．如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A．装置中的温度计主要起测量温度的作用 B．电铃响说明温度低于85℃ C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作 D．灯亮说明温度低于：85℃ 6．法国科学家费尔和德国科学家格林贝格尔发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获2007年诺贝尔物理学奖。这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。如图所示是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为N极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁的磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮 7．关于电与磁，下列说法正确的是（   ） A．同名磁极靠近时会相互吸引 B．奥斯特实验证实了电流周围存在磁场 C．螺线管通电时，电流越大其磁性越弱 D．在磁体周围撒铁屑可以判断该磁体周围的磁场方向 8．生态鱼缸需要足够的光照，为了补偿光照，小明设计了如图所示的智能补光电路，天暗时灯L自动补光，天亮时灯L自动熄灭。R1为定值电阻，R2为光敏电阻。下列分析正确的是（    ） A．R2的阻值随光照强度的增大而减小 B．当光照强度增大时，电压表示数减小 C．光照强度降低时，控制电路消耗的电功率变小 D．若将R1阻值适当调大，可以在更暗的时候才亮灯 9．如图所示，水平桌面上条形磁体右端的N极正对电磁铁，当电磁铁中的电流增大时，条形磁体向右做加速运动，则电磁铁中的电流是从 （填“a”或“b”）端流出。 10．在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小聪连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，闭合开关，小磁针 （选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。电磁铁磁性的强弱还与线圈匝数有关，匝数越多，磁性越 （选填“强”或“弱”）。 11．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 。 12．小华在家自制了一个通电螺线管如图所示。当他把这个螺线管通电并悬挂起来，发现螺线管的右端总是指向地理的 极；增加一节电池后，螺线管的磁场会 。 13．如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布可判断电源的右端为 极；弹簧测力计吊着铁块在通电螺线管的上方从右端沿直线水平匀速运动到左端的过程中，测力计示数 （选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。 14．如图科学家猜测，某地的海龟在春季是利用地磁场向南方返回出生地的，于是在某个春季开展了如下研究：先在一个无地磁场环境的实验室开展实验，发现海龟无固定游向；再把海龟置于模拟地磁场中，则左侧为磁 极，按科学家猜测，海龟应向 （填“左”或“右”）游动。 15．小明家有一个电磁挂件，其关键部件就是一个铁块A和电磁铁，如图所示，电磁铁放置在竖直固定的玻璃板右侧，接通电源后，电磁铁可将铁块A吸附在玻璃板上保持静止。 ①画出铁块A受到摩擦力f的示意图（力的作用点已标出）； ②用“N”“S”标出电磁铁右端的极性。 16．如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。 17．在如图中，根据磁感线方向标出通电螺线管的N、S极，并在括号内标出电源的正、负极。 18．在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中： (1)当图甲中的开关S闭合后，小磁针会发生偏转， 说明通电螺线管周围存在 ，由右手螺旋定则可知螺线管的右端为 （选填“N”或“S”）极； (2)对调电源的正负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，这说明通电螺线管外部磁场的方向与 有关。实验时同学们发现小磁针偏转不明显，为了增大通电螺线管的磁性，可行的操作是 （任写一条）； (3)用铁屑来做实验，得到了如图乙所示的情形， 由此可看出通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似，为描述磁场而引入的磁感线 （选填“是”或“不是”） 真实存在的。 19．小红和小刚在探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c、d所示，请你完成如下填空： （1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 不同； （2）通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； （3）通过比较d中甲、乙两电磁铁，可得实验论： 。 20．在新农村建设中，大学生村官小王为农户们开发设计了一款小型家用智能蔬菜大棚，用于在寒冷的冬天气温突然下降时自动开启大棚里面的电辅热设备，如图为该设计的自动控制原理图。 （1）图中的导线 （A/B）应该与家庭电路中的火线相连接。 （2）分析原理图可知：热敏电阻R2的阻值随大棚内温度的升高而 。 （3）若欲将大棚内设定的温度适当提高一些，则可将滑动变阻器R1的滑片向 移动一些。除了这个方法外你还有什么方法？答： （请说出一种合理的方法）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 二、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1：通电直导线周围的磁场 2 知识点2：通电螺线管的磁场 5 知识点3：电磁铁 9 知识点4：电磁继电器 12 【方法技巧】 16 方法技巧1 判断通电螺线管两端的极性方法 16 方法技巧2 判断通电螺线管中电流的方向方法 16 【巩固训练】 17 【学习目标】 1．知道电流的磁效应：明确奥斯特实验结论，理解 “电生磁” 的本质。 2．掌握安培定则：能运用定则判断直线电流、通电螺线管的磁场方向，建立电流与磁极的关联。​ 3．理解电磁铁的构成与原理：知道电磁铁是“螺线管 + 铁芯”，基于电流的磁效应工作，了解铁芯的作用。 4．了解电磁铁的特性与应用：知道其磁性有无、强弱、方向的可控性，能举例常见应用。 重点： 1．安培定则的灵活应用：熟练判断直线电流和螺线管的磁场分布。 2．电磁铁的特性规律：明确磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯的关系。 3．电流磁场与电磁铁的应用：能解释电磁铁 “可控性” 在实际场景中的优势。 难点： 1．安培定则的区分运用：易混淆直线电流与螺线管的定则用法，难以快速对应电流方向与磁场方向。​ 2．电磁铁磁性强弱的影响因素分析：多因素同时变化时，难以准确判断磁性强弱变化。 3．电流的磁场与电磁铁、永磁体的差异：易混淆三者的产生原因、磁性可控性差异。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：通电直导线周围的磁场 1、奥斯特实验过程：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置。 2、实验现象 （1）给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置； （2）小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反； 3、实验结论 （1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关。 （2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁。 （3）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁芯，磁性会更加增强。 （1）实验时要让导线和小磁针均处于南北方向，因为通电前小磁针只受地磁场的作用，静止在南北方向，便于比较通电前后小磁针的偏转情况 （2）给导线通电时间要短，因为实验时采用的事短路的方法获得瞬间较大的电流，目的是使实验现象更明显。 【典例1】如图是“探究通电直导线周围的磁场”的实验装置，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/垂直），实验效果最明显。若移走小磁针，开关闭合后，通电直导线周围 （存在/不存在）磁场。电磁铁 （是/不是）利用这一原理制成的。 【答案】 平行 存在 是 【详解】[1]在探究通电直导线周围磁场的实验中，将一根直导线架在静止的小磁针正上方时，应使直导线与小磁针平行放置。这样，如果通电直导线周围存在磁场，那么该磁场就会对小磁针产生力的作用，使其发生偏转。实验中，开关闭合后，观察到小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场。 [2]通电导体周围存在磁场，磁场是真实存在的，与是否有小磁针无关，所以若移走小磁针，开关闭合后，通电直导线周围存在磁场。 [3]电磁铁是利用通电导体周围存在磁场这一原理制成的，且磁场与条形磁铁磁场相似。 【变式1】如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（　　） A．实验中的直导线必须放置在南北方向 B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流 C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转 D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变 【答案】D 【详解】A．因为小磁针是南北方向的，故小磁针静止时在地磁场的作用下指向南北，在证明电流周围存在磁场时，应将导线在南北方向水平放置，从而排除地磁场的干扰，故A正确，不符合题意； B．小磁针偏转不明显，说明导线周围的磁场较弱，可以增大导线中的电流来增大磁场的强度，故B正确，不符合题意； C．导线周围的磁场方向与导线中的电流方向有关，当导线中电流方向改变时，导线周围的磁场方向也改变，小磁针N极会垂直纸面向外偏转，故C正确，不符合题意； D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针所处的磁场的方向会发生变化，小磁针N极偏转方向也会随之变化，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式2】我市某校学生在实验室验证奥斯特实验，该实验中小磁针的作用是 ，要使实验效果更加明显应使通电导线沿 （选填“东西”或“南北”）方向放置． 【答案】 显示通电导体周围存在磁场 南北 【详解】(1)此实验中小磁针的作用是显示通电导体周围存在磁场，其实质是转换法的运用． (2)由于小磁针静止时要指南北方向，在验证电流周围有磁场时，一般也把直导线南北放置，这样导线下方的小磁针偏转会更明显． 【点睛】（1）做奥斯特电流的磁效应实验时，将通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，该实验证明了通电导体周围存在磁场．（2）由于小磁针静止时要指南北方向，在验证电流周围有磁场时，一般也把直导线南北放置，这样在直导线下方的磁场方向是东西方向的． 【变式3】如图冰冰在做奥斯特实验，她将一枚转动灵活的小磁针置于桌面，上方平行放置一条直导线。 （1）当小磁针静止后，使导线与电池触接，看到小磁针发生如图甲所示的偏转，断电后小磁针又回到原来的位置（如图乙），这说明通电导体周围存在 。 （2）改变电流方向，看到小磁针发生如图丙所示的反向偏转，对比甲、丙图可以得到的结论是通电导线的磁场方向与 有关。 （3）我们把奥斯特实验中的发现称之为电流的 效应。 【答案】 磁场 电流的方向 磁 【详解】（1）[1]当小磁针静止后，使导线与电池触接，通过导线有电流，小磁针发生偏转，小磁针受到了磁场力的作用，这说明通电导体周围存在磁场。 （2）[2]改变电流方向，看到小磁针的偏转方向发生了改变，这说明磁场的方向发生了改变，故结论为：通电导体的磁场方向与电流方向有关。 （3）[3]1820年丹麦物理学家奥斯特通过实验证实了电流周围存在磁场，即电流的磁效应。 知识点2：通电螺线管的磁场 1、通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场。 2、通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。 （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）。 3、通电螺线管的极性 （1）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 （2）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关。 4、探究通电螺线管的磁场特点 （1）实验目的：利用小磁针及铁屑，探究通电螺线管外部磁场的形状及方向。 （2）实验器材：螺线管、小磁针、玻璃板、铁屑、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。 （3）实验步骤： 步骤1：在有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑，闭合开关使电流通过螺线管。 步骤2：轻敲玻璃板，观察铁屑的排列情况， 步骤3：在通电螺线管周围放一些小磁针，闭合开关后观察小磁针北极的指向（黑色为N极）。 步骤4：改变螺线管中的电流方向，闭合开关后观察小磁针北极的指向（黑色为N极）。 步骤5：改变螺线管的绕线方向，重复（3）、（4）。 （5）实验结论 ①通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似。 ②通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关。 （1）实验中，螺线管周围应尽可能多放一些小磁针，以便于观察磁场的方向。 （2）实验中，注意观察环绕螺线管的电流方向。 （3）为了使实验效果更明显，应增大通电螺线管中的电流。 5、安培定则（右手螺旋定则）：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是螺线管的北极（N极）。 【典例2】如图所示，通电螺线管旁分别放置小磁针，其中小磁针静止后的指向正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．由安培定则知电磁铁右侧为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针右端应为N极、左端为S极，故A错误； B．由安培定则知电磁铁左侧为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针左端应为S极、右端为N极，故B错误； C．由安培定则知电磁铁右侧为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针右端应为S极、左端为N极，故C正确； D．由安培定则知电磁铁左侧为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针右端应为S极、左端为N极，故D错误。 故选C。 【典例3】如图所示，探究通电螺线管外部磁场的方向。 （1）玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后， 玻璃板，铁屑分布情况表明，螺线管的外部磁场与 磁体周围的磁场相似； （2）接通电路，小磁针静止时 极的指向是该点的磁场方向； （3）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与 有关。 【答案】 轻轻敲击 条形 N 电流方向 【详解】（1）[1][2]实验中轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；实验探究的结果是：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。 （2）[3]物理学中规定：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。 （3）[4]调换电源的正负极后闭合开关，发现小磁针反方向偏转，即磁场方向发生了偏转，故有此可得通电螺线管外部的磁场方向与通电导线的电流方向有关。 【变式1】将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为S极 B．电流从导线的B端流入螺线管 C．通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似 D．改变导线中电流方向，通电螺线管磁性强弱会改变 【答案】D 【详解】A．根据磁极间相互作用规律可知，异名磁极相互吸引，与小磁针N极靠近的通电螺线管右端为S极，故A正确，不符合题意； B．通电螺线管左端为N极，根据安培定则，螺线管前排导线中电流方向向上，所以电流从导线的B端流入螺线管，故B正确，不符合题意； C．通电螺线管及条形磁铁的磁场极为相似，均可看作长条形，且外部磁感线都是由N极指向S极，故C正确，不符合题意； D．通电螺线管的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，与电流的方向无关，改变导线中电流方向，通电螺线管磁性强弱不变，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式2】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，如图甲。多次将指南鱼轻轻旋转，待静止后，观察到鱼尾总是指向南方。将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终指向电磁铁，则电源左端为 （选填“正”或“负”）极。 【答案】负 【详解】由于南方是地磁场的N极，根据磁极间的相互作用可知，鱼尾为该磁体的S极，鱼头为该磁体的N极，将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终朝向电磁铁，据磁极间的相互作用可知，螺线管左端为S极，右端为N极，由安培定则可知，螺线管上导电电流的方向向下，电源的左端为负极。 【变式3】电和磁有紧密的联系，下面是小明探究通电导线周围磁场的过程。 （1）如图甲所示，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了 ；断开开关，小磁针在 的作用下又恢复到原来的位置； （2）在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后轻敲玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布是相似的。 【答案】 通电导体周围存在磁场 地磁场 条形磁铁 【详解】（1）[1]实验中，开关闭合时，电路中有电流通过，导体周围的小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场。 [2]断开开关，导体周围的磁场消失，小磁针在地磁场的作用下又恢复到原来的位置。 （2）[3]嵌入螺线管的玻璃板上均匀地撒些细铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列，根据通电螺线管外部的铁屑分布情况可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似，中间稀疏，磁场较弱，两端密集，磁场较强。 知识点3：电磁铁 1、电磁铁 电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁 电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系 影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强 线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强 2、电磁铁的特点 （1）磁性的有无可通过通断电流来控制。 （2）磁极的极性可通过改变电流的方向来实现。 （3）磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。 3、电磁铁的应用 （1）对磁性材料有力的作用。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。 （2）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、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等。 4、探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验 （1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小。 当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的 电流越大，磁性越强。 （2）实验中用到的方法 ①转换法：电磁铁的磁性无法直接观察，通过它吸引大头针的多少来判断，这里用到的是转换法。 ②控制变量法：电磁铁的磁性和多个因素有关，在探究中要采用控制变量法。  【典例4】图甲是一种磁悬浮地球仪摆件，地球仪内部装有磁铁，底座内部装有如图乙所示的电磁铁。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁周围存在着磁场 B．地球仪利用异名磁极间相互排斥的原理工作 C．图乙中，利用安培定则可判断电磁铁上端是N极 D．图乙中，将电源正、负极对调后，电磁铁磁极方向不变 【答案】A 【详解】A．通电导线周围存在磁场，电磁铁就是将通电导线绕成线圈，在线圈内部插入铁芯制成的，所以电磁铁周围也存在磁场，故A正确； B．磁悬浮地球仪之所以能悬浮在空中，是利用了同名磁极相互排斥的原理，故B错误； C．由安培定则可知，电磁铁上端为S极，故C错误； D．乙图中，将电源正负极对调后，电流的方向发生了改变，电磁铁磁极方向随之改变，故D错误。 故选A。 【典例5】如图所示，通电螺线管的左端相当于条形磁体的 极；滑动变阻器滑片向右移动时，螺旋管的磁性会 。 【答案】 S 减弱 【解析】【小题1】[1]从图中可以看到，电流从左端流入，右端流出，根据安培定则可知，用右手握住螺旋管，让弯曲的四指指向螺线管中电流的方向，那么大拇指所指的那端就是N极，可知右端是N极，左端是S极。 [2]螺线管中的磁性强弱和流过它的电流有关，电流越大，磁性越强。滑片向右移动，阻值增大，电流减小，磁性减弱。 【变式1】小明利用铁钉与漆包铜线制成一个电磁铁，并将其接入电路，如图所示。当开关闭合后（　　） A．铁钉中有电流产生 B．铁钉的温度急剧升高 C．铁钉能吸引大头针 D．铁钉能吸引小纸屑 【答案】C 【分析】本题考查电磁铁的相关知识，知道磁体、带电体的性质以及电磁铁的原理和性质是解题的关键。 【详解】A．铁钉与漆包铜线制成电磁铁，并将其接入电路时，由于电流的磁效应，铁钉会产生磁性，但不会在铁钉里产生电流，故A项不符合题意； B．铁钉中没有电流，不会因为电流的热效应而发热，漆包铜线的电阻较小，当导线中有电流时，电流产生的热量较少，铁钉的温度不会急剧升高，故B项不符合题意； CD．铁钉与漆包铜线制成电磁铁，电磁铁通电后铁钉有磁性，吸引大头针，不能吸引小纸屑，故C项符合题意，D项不符合题意。 故选C。 【变式2】如图所示是小明同学自制的简易电磁锁原理图，电源电压和灯丝电阻不变。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。通电后电磁铁的a端为 极，滑片P向左移动的过程中，电磁铁的磁性 （选填“增强”或“减弱”）。    【答案】 N 增强 【详解】[1]闭合开关，电流从螺线管右端后方流入，左端流出，根据安培定则知道，此时电磁铁的a端是N极。 [2]滑动变阻器的滑片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强。 【变式3】为了探究电磁铁磁性强弱和哪些因素有关，小聪设计了如图所示的实验装置，该装置的优点是：既可以探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，还可以探究电磁铁磁极和电流方向之间的关系。请结合该装置，回答下列问题： （1）为了探究“电磁铁磁性强弱与电流大小之间的关系”，闭合开关后向右移动滑片，则弹簧测力计的示数会 （选填“变大”或“变小”），由此得出：通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁磁性越强； （2）小聪同学根据右手螺旋定则判断出电磁铁A端为S极，若想根据实验现象分析推理得出同样的结果，则闭合开关后和闭合开关前相比，他能观察到的现象是： 。 【答案】 变小 闭合开关后弹簧测力计示数变大 【详解】（1）[1]闭合开关后向右移动滑片，变阻器接入电路的电阻变大，电流变小，电磁铁磁性减弱，对铁块的吸引力减小，弹簧测力计示数会变小。 （2）[2]若 A 端为 S 极，闭合开关后和闭合开关前相比，能观察到的现象是吸引铁块的能力增强，因为电磁铁磁性增强了，所以闭合开关后弹簧测力计示数变大。 知识点4：电磁继电器 1、电磁继电器的定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。 2、电磁继电器的构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分。控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。 3、电磁继电器的应用 远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。 实现自动控制 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，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。 【典例6】如图是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。电磁铁应用了电流的 效应，闭合开关S，电磁铁的上端为 极；压敏电阻R1的阻值随压力的增大而 （选填“增大”或“减小”），若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 （选填“左”或“右”）移动。 【答案】 磁 S 减小 左 【详解】[1]电磁铁通过电流时，周围存在磁场，是利用电流的磁效应来工作的。 [2]闭合开关S，电流从电磁铁的下端流入，从上端流出，根据安培定则可判断此时电磁铁的上端为S极。 [3]当车的质量超过限载质量时，力敏电阻受到的压力变大，只有电阻变小，才能使电路中电流变大，电磁铁磁性增强，使电磁铁吸下衔铁，电铃响，故力敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。 [4]若要提高设定的限载质量，此时力敏电阻的阻值减小，电磁铁吸下衔铁时的电流不变，根据欧姆定律，应该增大滑动变阻器的电阻，应将滑片P向左移动。 【变式1】如图甲所示的是某家用烟雾报警器的简化电路图，当烟雾达到一定浓度时衔铁被吸引，工作电路会响铃亮灯，烟雾报警器控制电路的额定电压为12V，R是光敏电阻，其阻值与烟雾浓度的关系如图乙所示。若定值电阻R0的阻值是10Ω（电磁铁线圈电阻不计），工作电路响铃亮灯时，控制电路中的最小电流是0.2A，下列说法正确的是（　　） A．若烟雾报警器响铃亮灯，烟雾浓度一定大于40% B．为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，可以将电磁铁适当向右移 C．为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，可以适当地降低控制电路的电源电压 D．烟雾浓度分别是40%和60%时，定值电阻R0消耗的功率之比是1∶ 2 【答案】B 【详解】A．工作电路响铃亮灯时，控制电路中的最小电流是0.2A，由可知，此时控制电路中的总电阻为 此时光敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时烟雾的浓度为30%，若烟雾报警器响铃亮灯，烟雾浓度一定大于30%，故A错误； B．为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，此时光敏电阻的阻值增大，电流较小，磁力较小，向右移电磁铁和衔铁，力臂变大，可在电流更小，磁力更小时将衔铁吸下，故B正确； C．为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，此时光敏电阻的阻值增大，根据欧姆定律可知：适当增大控制电路电源电压，可以保证控制电流不变，故C错误； D．烟雾浓度分别是40%和60%时，光敏电阻的阻值分别为40Ω和20Ω，此时控制电路中的电流分别为 根据P=I2R可知：定值电阻R0消耗的功率之比为 故D错误。 故选B。 【变式2】如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　） A．白天流过R0的电流较小 B．给路灯供电的电源应接在“b、c”两端 C．要让路灯在天更暗的时候才发光，应将电阻R调大些 D．电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 【答案】D 【详解】A．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，白天光照强度强，光敏电阻的电阻减小，光敏电阻R0与变阻器串联，电阻箱已调至合适阻值，则白天控制电路的电阻减小，由欧姆定律得，控制电路电流增大，串联电路电流处处相等，则白天流过R0的电流较大，故A错误； B．白天灯熄，夜晚灯亮；白天通过电磁铁的电流较大，电磁铁的磁性较大，衔铁被吸下，路灯断路；夜晚通过电磁铁的电流较小，电磁铁的磁性较小，衔铁被放开，路灯通路，则给路灯供电的电源应接在“a、b”两端，故B错误； C．要让路灯在天更暗的时候才发光，此时光敏电阻的阻值更大，此时衔铁才被吸下，此时控制电路的电阻达到衔铁被吸下时的电阻，由串联电路中电路的电阻特点得，此时应将电阻R调小些，故C错误； D．电源电压减小后，当衔铁被吸下时，控制电路的电流不变，由欧姆定律得，此时电路的电阻变小，变阻箱的电阻不变时，光敏电阻的阻值变小，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，则此时光照强度较强，即傍晚时路灯比原来早一些亮，故D正确。 故选D。 【变式3】电动车充电过程中，电池温度过高可能会自燃。小明设计了一个自动控制装置，当电池温度过高时，启动制冷系统降温。如图甲，控制电路中电源电压恒为6V，为热敏电阻，为电阻箱。当电流时，衔铁被吸下，工作电路制冷系统启动。将两个热敏电阻、分别作为接入电路中，闭合、，测出它们在不同温度时的阻值，绘制成如图所示曲线。在本设计中热敏电阻应选用 （选填“”或“”）。若要将制冷系统启动温度设置为，的阻值应调为 。 【答案】 270 【详解】[1]当电池温度过高时需要启动制冷系统，即温度升高时，控制电路中的电流需达到或超过20mA以使衔铁被吸下。根据欧姆定律，在控制电路电源电压恒定的情况下，电流增大意味着电路的总电阻需减小。这表明热敏电阻的阻值要随温度升高而减小，才能满足温度升高时启动制冷系统的要求。因此，根据曲线特性，热敏电阻应选用阻值随温度升高而变小的。 [2]当制冷系统启动温度设置为时，电路中的电流 根据欧姆定律可知，此时控制电路的总电阻 由曲线可知，当时，热敏电阻的阻值。因为控制电路中与是串联关系，根据串联电路总电阻等于各分电阻之和，则的阻值 【方法技巧】 方法技巧1 判断通电螺线管两端的极性方法 已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： （1）标出通电螺线管中电流的方向。 （2）用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向。 （3）大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 方法技巧2 判断通电螺线管中电流的方向方法 已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： （1）先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极。 （2）弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向。 （3）按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。 【巩固训练】 1．为探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”，实验小组连接了如图所示的实验电路，开关S闭合，下列说法不正确的是（　　） A．大头针的下端散开是因为磁化后同名磁极相互排斥 B．比较甲、乙吸引大头针的数量，可得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 C．向左调节滑动变阻器的滑片，甲、乙吸引大头针的个数均会增多 D．本实验应用的研究方法有转换法、比较法、控制变量法 【答案】B 【详解】A．大头针被磁化，大头针下端的磁极相同，同名磁极互相排斥，所以下端分散，故A正确； B．由图知，乙铁钉吸引大头针的个数较多，说明乙的磁性较强，甲、乙线圈串联电流相等，乙的线圈匝数大于甲的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故B错误； C．向左移动滑片P时，电路中电阻减小，电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁甲、乙吸引大头针的数量会增多，故C正确； D．通过观察电磁铁吸引大头针的数量来反映电磁铁磁性的强弱，吸引大头针的数量越多，磁性越强，这是转换法的应用，在探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电流大小不变，这是控制变量法的应用，比较甲、乙吸引大头针的数量，从而比较出不同情况下电磁铁磁性的强弱，这是比较法的应用，故D正确。 故选ACD。 2．图甲为某款磁悬浮音箱，并且通过调节底座上的旋钮来调节音箱悬浮的高度，经了解，其内部结构如图乙所示:音箱底部有一块磁体，底座内部有一个电磁铁。则（　　） A．底座内电磁铁的上端为N极 B．底座内电源的左端为负极 C．将滑片P向右调节，音箱能悬浮的位置升高，电磁铁对磁体的作用力变大 D．将滑片P向左调节，音箱能悬浮的位置降低，电磁铁对磁体的作用力不变 【答案】C 【详解】AB．根据磁悬浮蓝牙音箱工作原理可知，电磁铁上端与音箱下端是相互排斥，可知螺线管上端为S极，再由安培定则和图示可知，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，则电源的左端是正极，故AB不符合题意； C．滑片P向右滑动，滑动变阻器接入的电阻会变小，电路中的电流会变大，通电螺线管的磁性变强，音箱受到的电磁铁的斥力会变强，音箱会上升，故C符合题意； D．滑片P向左滑动，滑动变阻器接入的电阻会变大，电路中的电流会变小，通电螺线管的磁性变弱，音箱受到的电磁铁的斥力会变弱，音箱会下降，故D不符合题意。 故选C。 3．在如图所示的作图中，其中正确的（　　） A．甲图为利用平面镜成像特点做出物体AB在平面镜中的像 B．乙图为凸透镜对平行光的会聚作用 C．丙图为一小磁针在通电螺线管的上方处于静止状态 D．丁图为在符合安全用电的要求下，将开关和电灯连接到电路中 【答案】B 【详解】A．平面镜成像时，物与像关于镜面对称，由图可知，此时物和像不是关于平面镜对称，故A错误； B．平行于主光轴的光经过凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点，故B正确； C．由图可知，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，该螺线管的右侧是N极，左侧是S极，根据磁极间作用规律可知，此时小磁针不会静止，故C错误； D．家庭电路中，为保证安全，火线必须通过开关连接到电灯泡的顶端接触点，图中都与火线连接了，故D错误。 故选B。 4．下列有关电与磁的说法不正确的是（   ） A．奥斯特实验说明电流周围存在磁场 B．磁感线只是用来形象描述磁场的，并不真实存在 C．改变通电螺线管中电流的方向，可以改变通电螺线管的N、S极 D．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针S极决定的 【答案】D 【详解】A．奥斯特实验中，当导线中有电流通过时，旁边的小磁针发生偏转，这一现象明确表明电流周围存在磁场，故A正确，不符合题意； B．磁感线是为了更形象、直观地描述磁场的分布情况而引入的假想曲线，并非真实存在，故B正确，不符合题意； C．通电螺线管的极性与电流方向有关，根据安培定则（右手螺旋定则），改变电流方向，能够改变通电螺线管的N、S极，故C正确，不符合题意； D．磁场中某点的磁场方向是由磁场本身决定的，可以用放在该点的小磁针N极的指向来表示，而不是由小磁针S极决定，故D错误，符合题意。 故选D。 5．如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A．装置中的温度计主要起测量温度的作用 B．电铃响说明温度低于85℃ C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作 D．灯亮说明温度低于：85℃ 【答案】D 【详解】A．由图可知，当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，控制电路通电，因此装置中的温度计主要起开关的作用，故A错误； BD．当温度低于85℃时，水银与金属丝断开，控制电路不通电，电磁铁没有磁性，弹簧将衔铁拉起，动触点与上面的静触点连通，电灯亮，电铃不响，故B错误、D正确； C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C错误。 故选D。 6．法国科学家费尔和德国科学家格林贝格尔发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获2007年诺贝尔物理学奖。这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。如图所示是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为N极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁的磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮 【答案】D 【详解】A．由图可知，电流从螺线管的右端流入，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极。故A错误； B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，则电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱。故B错误； CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强时，因巨磁电阻的阻值在磁场中急剧减小，所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，由欧姆定律可知通过电路的电流变大，由可知，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮，故D正确，C错误。 故选D。 7．关于电与磁，下列说法正确的是（   ） A．同名磁极靠近时会相互吸引 B．奥斯特实验证实了电流周围存在磁场 C．螺线管通电时，电流越大其磁性越弱 D．在磁体周围撒铁屑可以判断该磁体周围的磁场方向 【答案】B 【详解】A．同名磁极靠近时会相互排斥，异名磁极靠近时会相互吸引，故A错误； B．奥斯特实验中，放置在通电直导线下方的小磁针在磁力的作用下发生偏转，证实了电流周围存在磁场，故B正确； C．螺线管通电时，电流越大其磁性越强，故C错误； D．在磁体周围撒铁屑只能根据铁屑的疏密大致看出磁场的强弱，并不能判断该磁体周围的磁场方向，故D错误。 故选B。 8．生态鱼缸需要足够的光照，为了补偿光照，小明设计了如图所示的智能补光电路，天暗时灯L自动补光，天亮时灯L自动熄灭。R1为定值电阻，R2为光敏电阻。下列分析正确的是（    ） A．R2的阻值随光照强度的增大而减小 B．当光照强度增大时，电压表示数减小 C．光照强度降低时，控制电路消耗的电功率变小 D．若将R1阻值适当调大，可以在更暗的时候才亮灯 【答案】D 【详解】控制电路中，光敏电阻与定值电阻串联，电压表测电压。 A．根据题意，自然光暗时灯L自动补光，说明此时电磁铁的磁性变强，将衔铁吸下，使灯泡L接通，即在光照减弱时，控制电路中的电流变大，根据，控制电阻总电阻减小，则光敏电阻的阻值变小，因此可得光敏电阻的阻值随光照强度增加而增大，随光照强度减小而减小，故A错误； B．当光照强度增大时，光敏电阻阻值变大，根据串联分压原理，电压表示数变大，故B错误； C．光照强度降低时，光敏电阻阻值变小，则控制电阻总电阻减小，根据，控制电路中的电流变大，根据，控制电路消耗的电功率变大，故C错误； D．电磁铁将衔铁吸下使得灯亮起时控制电阻的电流不变，根据，控制电阻总电阻不变。若将R1阻值适当调大，灯亮起时光敏电阻阻值变小，对应光照强度减小，所以若将R1阻值适当调大，可以在更暗的时候才亮灯，故D正确。 故选D。 9．如图所示，水平桌面上条形磁体右端的N极正对电磁铁，当电磁铁中的电流增大时，条形磁体向右做加速运动，则电磁铁中的电流是从 （填“a”或“b”）端流出。 【答案】b 【详解】电磁铁中的电流增大时，条形磁体向右做加速运动，说明电磁铁在电流变大时对条形磁体的吸引力变大，则电磁铁左端为S极且磁性变强，根据安培定则可知，正对我们的线圈中的电流方向向下，即可知电流将从“b”流出。 10．在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小聪连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，闭合开关，小磁针 （选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。电磁铁磁性的强弱还与线圈匝数有关，匝数越多，磁性越 （选填“强”或“弱”）。 【答案】 顺 减弱 强 【详解】[1]由图可知螺线管中电流由左侧流入，则由安培定则可知，螺线管A端为N极，B端为S极，因异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则可知小磁针顺时针转动。 [2]若滑动变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则由欧姆定律可得线圈中的电流变小，则电磁铁的磁性减弱。 [3]电磁铁磁性的强弱除了和电流的大小有关，还与线圈的匝数有关，且匝数越多，磁性越强。 11．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】[1][2]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。 12．小华在家自制了一个通电螺线管如图所示。当他把这个螺线管通电并悬挂起来，发现螺线管的右端总是指向地理的 极；增加一节电池后，螺线管的磁场会 。 【答案】 北 增强 【详解】[1]由图可得，电流从螺线管的右端流入，左端流出，由右手定则可得，螺线管的右端为N极，地磁S极在地理北极附近，由异名磁极相吸引得，螺线管的右端总是指向地理的北极。 [2]她尝试增加一节电池后，通过螺线管中的电流变大，通过螺线管的磁性增强，则螺线管的磁场会增强。 13．如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布可判断电源的右端为 极；弹簧测力计吊着铁块在通电螺线管的上方从右端沿直线水平匀速运动到左端的过程中，测力计示数 （选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。 【答案】 正 先变小后变大 【详解】[1]根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指示通电螺线管的N极左端，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极。 [2]通电螺线管的磁场与条形磁体相似，两端磁性强，中间磁性弱，弹簧测力计吊着铁块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，铁块受到的吸引力先变小后变大，所以弹簧测力计示数先变小后变大。 14．如图科学家猜测，某地的海龟在春季是利用地磁场向南方返回出生地的，于是在某个春季开展了如下研究：先在一个无地磁场环境的实验室开展实验，发现海龟无固定游向；再把海龟置于模拟地磁场中，则左侧为磁 极，按科学家猜测，海龟应向 （填“左”或“右”）游动。 【答案】 N 左 【详解】[1]由图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，由安培定则可知，图中海龟左侧为N极，右侧为S极。 [2]地球的地理南极附近是地磁场的北极，地理北极附近是地磁场的南极。海龟在春季返回出生地时，会利用地磁场的方向信息导航。根据题意，海龟需向南方（地理南极方向）游动，而地磁场的北极位于地理南极附近，因此海龟会朝地磁场的北极方向游动。在模拟地磁场中，海龟左侧为磁北极，因此海龟应向左游动。 15．小明家有一个电磁挂件，其关键部件就是一个铁块A和电磁铁，如图所示，电磁铁放置在竖直固定的玻璃板右侧，接通电源后，电磁铁可将铁块A吸附在玻璃板上保持静止。 ①画出铁块A受到摩擦力f的示意图（力的作用点已标出）； ②用“N”“S”标出电磁铁右端的极性。 【答案】 【详解】铁块A静止，受力平衡，所受摩擦力与重力大小相等，方向相反，重力方向竖直向下，摩擦力方向竖直向上，过A的重心做竖直向上的带箭头的直线表示A受到的摩擦力；图中电流从电磁铁左端进，右端出，根据安培定则可知，电磁铁右端为N极，如图所示： 16．如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。 【答案】 【详解】根据磁极间的相互作用可知，螺线管左端是S极，右端是N极，由安培定则可知，螺线管上电流的方向向下，则电源左端是正极，作图如下图所示： 17．在如图中，根据磁感线方向标出通电螺线管的N、S极，并在括号内标出电源的正、负极。 【答案】 【详解】因为在磁体的外部，磁感线由N极指向S极，所以螺线管的右端为N极，左端为S极，根据安培定则可知，线圈中的电流方向向下，所以电源的右端为正极，左端为负极。如图所示： 18．在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中： (1)当图甲中的开关S闭合后，小磁针会发生偏转， 说明通电螺线管周围存在 ，由右手螺旋定则可知螺线管的右端为 （选填“N”或“S”）极； (2)对调电源的正负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，这说明通电螺线管外部磁场的方向与 有关。实验时同学们发现小磁针偏转不明显，为了增大通电螺线管的磁性，可行的操作是 （任写一条）； (3)用铁屑来做实验，得到了如图乙所示的情形， 由此可看出通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似，为描述磁场而引入的磁感线 （选填“是”或“不是”） 真实存在的。 【答案】(1) 磁场 N (2) 电流方向 增大电流 （或插入铁棒或增加螺线管的线圈匝数） (3) 条形 不是 【详解】（1）[1]闭合开关后，有电流通过螺线管，小磁针发生偏转，说明小磁针受到力的作用，则说明通电螺线管周围存在磁场。 [2]闭合开关后，电流从螺线管的左后方流入，右前方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管的右端为大拇指所指的方向，即N极。 （2）[1]对调电源的正负极，则螺线管中电流的方向改变，重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，这说明通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向有关。 [2]通电螺线管的磁性强弱与通过的电流大小、线圈的匝数、铁芯的有无等有关，可增大通过的电流、增加螺线管的线圈匝数或插入铁棒来增大磁性。 （3）[1]由图乙知，通电螺线管外部铁屑的分布与条形磁体周围的铁屑分布相似，所以通电螺线管外部的磁场与条形磁体的相似。 [2]磁感线是为了方便、形象描述磁场而引入的带箭头的曲线，不是真实存在的。 19．小红和小刚在探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c、d所示，请你完成如下填空： （1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 不同； （2）通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； （3）通过比较d中甲、乙两电磁铁，可得实验论： 。 【答案】 磁性强弱 a、b 在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强 【详解】（1）[1]实验中电磁铁的磁性无法直接比较，利用转换法可以通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的磁性强弱不同； （2）[2]通过比较a、b两种情况，a断电时没有磁性，b通电时有磁性，可以验证猜想A是正确的。 （3）[3]通过比较d中甲、乙两电磁铁，因为串联电流相等，线圈匝数不同，吸引大头针的多少不同，可得实验论：在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强。 20．在新农村建设中，大学生村官小王为农户们开发设计了一款小型家用智能蔬菜大棚，用于在寒冷的冬天气温突然下降时自动开启大棚里面的电辅热设备，如图为该设计的自动控制原理图。 （1）图中的导线 （A/B）应该与家庭电路中的火线相连接。 （2）分析原理图可知：热敏电阻R2的阻值随大棚内温度的升高而 。 （3）若欲将大棚内设定的温度适当提高一些，则可将滑动变阻器R1的滑片向 移动一些。除了这个方法外你还有什么方法？答： （请说出一种合理的方法）。 【答案】 B 减小 左 可以减小控制电路的电源电压 【详解】（1）[1]根据开关控制火线的安全用电原则，图中的电辅热设备的开关在B导线上，故导线B应该与家庭电路中的火线相连接。 （2）[2]根据目的可知：要在寒冷的冬天，气温突然下降时自动开启大棚里面的电辅热设备，需要气温降低到一定程度时，工作电路的开关闭合，电磁继电器的衔铁在弹簧的作用下弹起，说明电磁铁的磁性减弱，控制电路中的电流减小，热敏电阻的阻值增大，所以热敏电阻R2的阻值随大棚内温度的升高而减小。 （3）[3]在控制电路中热敏电阻R2与变阻器R1串联，大棚内温度提高，热敏电阻的阻值减小，如果要保持控制电路的总电阻不变，根据串联电路电阻的规律，要增大变阻器的电阻，可将滑动变阻器R1的滑片向左移动一些。 [4]如果变阻器R1的滑片位置不变，则控制电路的总电阻减小，要保持控制电路的电流不变，根据欧姆定律可知可以减小控制电路的电源电压。 / 学科网（北京）股份有限公司 $