第七章　磁与电（知识清单）物理教科版2024九年级上册

该初中物理“磁与电”知识清单全面涵盖磁现象、电流的磁场、电磁铁及指南针实践等内容，以思维导图统领，分节梳理磁体、磁场、磁感线等概念，磁极作用规律、安培定则等规律，搭建从基础到应用的递进式学习支架。 清单采用“概念-规律-实验-应用”分级结构，实验探究（如电磁铁磁性影响因素）用控制变量法培养科学探究能力，跨学科实践（自制指南针）渗透科学态度与责任。重点规律加粗标注，实验步骤分点清晰，学生可自主复习，教师能直接用于教学设计提升实效。

第七章 磁与电（知识清单） 思维导图 第1节 磁现象 一、认识磁体 1. 磁体 （1）磁性：如果物体能够吸引由铁、钴、镍等制成的物品，就说其具有磁性。 （2）磁体：具有磁性的物体 （3）磁极 ①定义：磁体的两端磁性最强，中间部分磁性最弱，几乎没有磁性。我们把磁体上吸引能力最强的两个部位叫作磁极。 ②磁极的规定：能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫做南极或S极， 指北的那个磁极叫做北极或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。 二、磁体周围有什么 1.磁场 （1）磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不到的物质，称为磁场。 磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。 （2）磁场的基本性质： 对放入其中的磁体产生力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。 （3）磁场方向： 物理学中把磁场对小磁针作用力的方向，即小磁针静止时，北极所指的方向规定为该点的磁场方向。 磁场中某一点磁场方向决定了放在该点的小磁针静止时N极的指向。 2.磁感线 （1）概念：用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，该曲线叫作磁感线。 为帮助人们想象磁场空间分布情况，科学家借用磁感线来形象地描绘磁场。磁感线是假想的物理模型，实际并不存在。但磁场是真实存在的。 （2）磁场的磁感线分布 （3）磁感线的方向 磁感线是有方向的曲线，曲线上箭头的方向表示磁感线的方向，也是该点磁场的方向，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。 磁感线方向就是磁场方向。 （4）磁感线的疏密表示磁场的强弱。 磁感线分布越密的地方，其磁场越强；磁感线分布越疏的地方，其磁场越弱。 任何两条磁感线都不会相交。因为磁场中某点的磁场方向只有一个确定的方向。 （5）归纳：磁感线的特点 ①磁感线实际并不存在，但磁场是客观存在的； ②磁感线布满磁体周围的整个空间，磁感线的疏密表示磁场的强弱； ③磁感线方向就是磁场方向，也是磁场中的小磁针的北极所指的方向； ④在磁体外部，从磁体N极出发回到S极；在磁体内部，从S极回到N极为闭合曲线； ⑤ 任何两条磁感线都不会相交。因为磁场中某点的磁场方向只有一个确定的方向。 三、地磁场 1.地磁场 （1）概念：地球周围空间存在的磁场叫作地磁场。 地球本身相当于一个巨大的磁体，指南针可以指示方向，正是受地磁场作用的结果。 （2）地磁场的特点： ①地磁的N极在地理的南极附近； 地磁的S极在地理的北极附近。 ②地磁的两极和地理的两极并不重合。 （3）地磁场的重要性 地磁场对人类的生产、生活都有重要意义，有些动物能够感觉到磁场，如绿海龟、鸽子等，它们能利用地磁场“导航”。地磁场还是地球生命的“保护伞”。从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流，在接近地球时，地磁场会改变其运动方向，使其偏离地球，对地球起到了保护作用。 第2节 电流的磁场 一、奥斯特的发现 1.奥斯特的发现 1820年丹麦物理学家奥斯特在做实验时终于发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针会发生偏转。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实电流的周围存在着磁场，在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。他的发现，揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门，使人类对磁与电现象的研究进入了一个新的发展时期。 2.电流的磁效应 大量实验表明，通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。 电流的磁场方向跟电流方向有关。 二、通电螺线管的磁场 1.实验：探究通电螺线管外部磁场的方向 实验目的 （1）探究通电螺线管外部磁场分布的特点。 （2）探究通电螺线管外部磁场的方向。 实验思路 首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。 实验器材 螺线管、电源、开关、导线、有机玻璃板、铁屑和小磁针等。 实验步骤 （1）在一块玻璃板上安装导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑。 （2）按照你设计的电路图，将螺线管等器材连接起来，然后闭合开关，给螺线管通电，轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况。 （3）仔细观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。在螺线管的一端放一个小磁针，用小磁针判断通电螺线管的N极和S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N极和S极。 实验结论 ①通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。 ②通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 交流与合作 　　在前面实验中，如果改变螺线管的缠绕方式，并先后改变导线中电流的环绕方向，螺线管的N极和S极是否会有变化呢。 螺线管的N极和S极再次发生变化 2.安培定则 （1）内容：通电螺线管外部的磁场和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极。对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则来表述： 用右手握住螺线管，四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。 （2）安培定则的应用 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（及电源正负极） ③温馨提示 a. 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。 b. N极和S极一定在通电螺线管的两端。 c. 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。 三、物体磁性从哪里来 磁化 （1）磁化现象：把原来不显磁性的物质，在磁体或电流的等方式作用下使其显出磁性的过程叫做磁化。 （2）磁化的方法： ①接触或靠近磁体； ②用一个磁体在磁性物体上沿一个方向摩擦，就可使这个物体变成磁体； 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。 （3）磁化的应用：磁化在生活中的应用主要体现在信息存储、驱动设备、家电配件等方面。 （4）磁化的影响：日常生活中，磁化会对生活用品产生一些不利的影响。 第3节 电磁铁 一、电磁铁 1.电磁铁 （1）电磁铁的概念 内部插有铁芯的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。 （2）电磁铁的工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。 通电后，铁芯被螺线管的磁场磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性增强。 2. 实验：探究影响电磁铁磁性强弱的因素 猜想与假设： （1）电流的大小可能会影响电磁铁磁性的强弱。 （2）线圈的形状和匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。 实验器材： 电磁铁（3只，不同匝数）、电流表1只、学生电源1台、开关、滑动变阻器1只、铁架台、大头针若干、导线若干等。 实验方法： （1）控制变量法： ①控制电磁铁线圈的匝数相同，改变线圈中电流的大小。 ②控制电磁铁线圈的电流相同，改变线圈匝数。 （2）转换法：判断磁性强弱方法：根据吸引大头针、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。 实验过程： （1）电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系：将滑动变阻器、电流表和电磁铁串联起来，闭合开关，此时电磁铁线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。 实验记录： 结论一：当匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 （2）电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系：把三个匝数不同的电磁铁，与滑动变阻器、电流表串联在电路中，闭合开关，此时电路中电流大小一定，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。 实验记录： 结论二：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。 归纳总结： 影响电磁铁磁性强弱的因素： 电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失； 线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强； 当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。 3.电磁铁的优点 （1）电磁铁磁性的有无可由电流的通断来控制。 （2）电磁铁的磁性强弱，可用电流大小、线圈匝数多少来控制。 （3）电磁铁的极性变换，可通过改变电流方向来实现。 4.电磁铁的应用 电磁铁在生活、生产和科学技术中有很广泛的应用。从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁无处不在。 二、认识电磁继电器 1.电磁继电器概念 电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高压电、强电流电路通断，来控制工作电路的一种开关的装置。 电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2.电磁继电器的结构 由电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 3.电磁继电器的工作原理 控制电路中开关S闭合时，电磁铁的线圈有电流通过产生磁性，衔铁B被吸下来，动触点D与静触点E接触，高压电路闭合，电动机M工作。反之控制电路开关S断开时，线圈没有电流通过磁性消失，衔铁B被弹簧弹起，动触点D与静触点E脱离，高压电路断开，电动机M停止工作。 4.电磁继电器的作用及实质 作用 用控制低电压弱电流电路的通断，来间接控制高电压强电流电路的通断。 实质 电磁继电器的实质就是一种利用电磁铁，来控制工作电路通断的开关。 5.电磁继电器的应用 电磁继电器是一种常用的电子控制开关，在特定情况下关闭或开启，它可以避免工作人员直接操纵含有高电压、强电流的工作电路，从而确保操作安全。电磁继电器被广泛地应用于自动控制和通信领域。 （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。 第4节 跨学科实践　指南针 一、追溯指南针的进化史 1. 司南的诞生 指南针的演变历经司南、罗盘、磁针三个主要阶段‌。 　最早的指南工具出现在中国战国时期，古人将天然磁石制成光滑的磁勺，把它放在刻着方位的铜盘上，静止时勺柄指向南方，发明了指南针的始祖—司南。 2.人工磁化与航海应用 　　人工磁化技术运用：天然磁石的磁性较弱，磁勺与铜盘的摩擦影响其灵敏度，人们发现天然磁石可以使铁针磁化，我国最早发明了人工磁化制作指南装置的方法。 　　航海应用：古代中国的航海家们很快就认识到了指南针的重要价值。他们利用指南针进行海上导航，大大提高了航行的安全性和准确性。 　　指南针常用于航海、大地测量、军事及旅行等方面。 3.罗盘的成熟 南宋时期，指南针技术得到继续改进，人们将指南针与方位盘结合，制成了“罗盘”，显著提升导航精度。 4.技术改良与全球应用 16世纪后，液态罗盘、电磁罗盘等技术改进提升稳定性。20世纪初，无线电信标等新技术兴起，但传统磁性指南针因其简单仍被广泛使用。 二、自制指南针 　北宋沈括亲自试验了磁针的4种装置方法： 把磁针横贯灯芯浮在水上、把磁针架在碗沿上、把磁针架在指甲上，以及把磁针用缕丝悬挂起来。 1.材料准备 一块磁铁，一根钢针或缝衣针，一片泡沫塑料或吹塑纸，一碗清水，一张小纸片，一支笔。 2.制作步骤 （1）小磁针制作 ①淬火法：将钢针加热至红炽状态，迅速沿南北方向淬火冷却，形成磁化的小磁针。 ②摩擦法：将钢针在磁铁上沿着同一方向反复摩擦，次数控制在30至50次之间。注意，摩擦过程中必须保持方向一致，这样才能确保钢针被成功磁化，进而转变为一个小磁针。 磁化完成后，将钢针靠近一些小铁屑，如果铁屑被钢针吸引并粘附，说明钢针已经成功被磁化。 （2）准备浮体 将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。 （3）制作浮式指南针 　　将带有钢针的泡沫塑料片轻轻置于水面上。需注意避免水花飞溅或触碰碗边，让浮体能够自由地在水面上漂浮。 将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。 3.实验展示与优化 当泡沫塑料片和钢针在水面上静止后，你会发现钢针的一端会指向一个特定的方向，那便是北方。用笔在泡沫塑料片上清晰地标出“北”和“南”的方向，从而完成指南针的制作。 对比自制指南针与标准指南针的指向一致性，分析磁化强度对精度的影响。 三、测量磁偏角 活动背景 1.磁偏角的发现 　　北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中首次记录磁偏角现象，指出地磁南极与地理北极存在偏差，在西方，直到1492年，哥伦布使用指南针横渡大西洋，才发现了磁偏角，这比沈括晚了400多年。 2.磁偏角定义 磁偏角是地球表面磁子午圈与地理子午圈之间的夹角，本质是地磁场方向与地理北极之间的偏差。 根据规定，磁针指北极N向东偏则磁偏角为正，向西偏则磁偏角为负。磁偏角是指磁针静止时，所指的北方与真正北方的夹角。 3.简易测量方法 用小磁针静止时N极所指的方向（地磁南极）与地理北极的夹角，可粗略测量当地磁偏角。测量思路 （1）测定磁极方位：我们使用自制指南针，在静谧的环境中静待其稳定下来，观察并确定磁针静止时指向的方位，从而精准定位磁北极。 （2）测定地理北极方位：我们可以利用太阳影子法，通过观测太阳高度和影子长度来计算地理北极的方向；或者查阅当地的地理坐标数据。 （3）利用量角器测量地磁南极与地理北极的夹角：将指南针与地理北极方向线对齐，确保两者完全重合。随后，使用量角器测量指南针与地理北极方向线之间的夹角。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第七章 磁与电（知识清单） 思维导图 第1节 磁现象 一、认识磁体 1. 磁体 （1）磁性：如果物体能够　　由铁、钴、镍等制成的物品，就说其具有　　。 （2）磁体：具有磁性的物体 （3）磁极 ①定义：磁体的两端磁性　　，中间部分磁性　　，几乎没有磁性。我们把磁体上吸引能力最强的两个部位叫作　　。 ②磁极的规定：能够自由转动的磁体，静止时指　　的那个磁极叫做　　极或　　极， 指　　的那个磁极叫做　　极或　　极。 2.磁极间相互作用的规律 同名磁极相互　　，异名磁极相互　　。 二、磁体周围有什么 1.磁场 （1）磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不到的物质，称为　　。 磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。 （2）磁场的基本性质： 对放入其中的磁体产生力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。 （3）磁场方向： 物理学中把磁场对小磁针作用力的方向，即小磁针静止时，　　所指的方向规定为该点的磁场方向。 磁场中某一点磁场方向决定了放在该点的小磁针静止时N极的指向。 2.磁感线 （1）概念：用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，该曲线叫作　　　。 为帮助人们想象磁场空间分布情况，科学家借用磁感线来形象地描绘磁场。磁感线是假想的物理模型，实际并不存在。但磁场是真实存在的。 （2）磁场的磁感线分布 （3）磁感线的方向 磁感线是有方向的曲线，曲线上箭头的方向表示磁感线的方向，也是该点磁场的方向，磁体外部的磁感线都是从磁体的　　极出发，回到　　极。 磁感线方向就是磁场方向。 （4）磁感线的　　表示磁场的　　。 磁感线分布越密的地方，其磁场越强；磁感线分布越疏的地方，其磁场越弱。 任何两条磁感线都　　相交。因为磁场中某点的磁场方向　　　　　确定的方向。 （5）归纳：磁感线的特点 ①磁感线实际并不存在，但磁场是客观存在的； ②磁感线布满磁体周围的整个空间，磁感线的疏密表示磁场的强弱； ③磁感线方向就是磁场方向，也是磁场中的小磁针的北极所指的方向； ④在磁体外部，从磁体　极出发回到　极；在磁体内部，从　极回到　极为闭合曲线； ⑤ 任何两条磁感线都不会相交。因为磁场中某点的磁场方向只有一个确定的方向。 三、地磁场 1.地磁场 （1）概念：地球周围空间存在的磁场叫作　　　。 地球本身相当于一个巨大的磁体，指南针可以指示方向，正是受地磁场作用的结果。 （2）地磁场的特点： ①地磁的　极在地理的　极附近； 地磁的　极在地理的　极附近。 ②地磁的两极和地理的两极并不　　。 （3）地磁场的重要性 地磁场对人类的生产、生活都有重要意义，有些动物能够感觉到磁场，如绿海龟、鸽子等，它们能利用地磁场“导航”。地磁场还是地球生命的“保护伞”。从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流，在接近地球时，地磁场会改变其运动方向，使其偏离地球，对地球起到了保护作用。 第2节 电流的磁场 一、奥斯特的发现 1.奥斯特的发现 1820年丹麦物理学家奥斯特在做实验时终于发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针会发生偏转。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实电流的周围存在着磁场，在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。他的发现，揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门，使人类对磁与电现象的研究进入了一个新的发展时期。 2.电流的磁效应 大量实验表明，通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做　　　　　　。 电流的磁场方向跟　　方向有关。 二、通电螺线管的磁场 1.实验：探究通电螺线管外部磁场的方向 实验目的 （1）探究通电螺线管外部磁场分布的特点。 （2）探究通电螺线管外部磁场的方向。 实验思路 首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。 实验器材 螺线管、电源、开关、导线、有机玻璃板、铁屑和小磁针等。 实验步骤 （1）在一块玻璃板上安装导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑。 （2）按照你设计的电路图，将螺线管等器材连接起来，然后闭合开关，给螺线管通电，轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况。 （3）仔细观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。在螺线管的一端放一个小磁针，用小磁针判断通电螺线管的N极和S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N极和S极。 实验结论 ①通电螺线管外部的磁场和　　磁体的磁场相似。 ②通电螺线管两端的　　跟螺线管中　　的方向有关。 交流与合作 　　在前面实验中，如果改变螺线管的缠绕方式，并先后改变导线中电流的环绕方向，螺线管的N极和S极是否会有变化呢。 螺线管的N极和S极再次发生变化 2.安培定则 （1）内容：通电螺线管外部的磁场和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极。对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则来表述： 用　　握住螺线管，　　指向螺线管中电流的方向，则　　所指的那端就是螺线管的　极。 （2）安培定则的应用 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（及电源正负极） ③温馨提示 a. 决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的　　，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。 b. N极和S极一定在通电螺线管的　　。 c. 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　　。 三、物体磁性从哪里来 磁化 （1）磁化现象：把原来不显磁性的物质，在磁体或电流的等方式作用下使其显出磁性的过程叫做　　。 （2）磁化的方法： ①　　或　　磁体； ②用一个磁体在磁性物体上沿一个方向　　，就可使这个物体变成磁体； 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。 （3）磁化的应用：磁化在生活中的应用主要体现在信息存储、驱动设备、家电配件等方面。 （4）磁化的影响：日常生活中，磁化会对生活用品产生一些不利的影响。 第3节 电磁铁 一、电磁铁 1.电磁铁 （1）电磁铁的概念 内部插有　　的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做　　　。 （2）电磁铁的工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。 通电后，铁芯被螺线管的磁场磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性增强。 2. 实验：探究影响电磁铁磁性强弱的因素 猜想与假设： （1）电流的大小可能会影响电磁铁磁性的强弱。 （2）线圈的形状和匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。 实验器材： 电磁铁（3只，不同匝数）、电流表1只、学生电源1台、开关、滑动变阻器1只、铁架台、大头针若干、导线若干等。 实验方法： （1）控制变量法： ①控制电磁铁线圈的匝数相同，改变线圈中电流的大小。 ②控制电磁铁线圈的电流相同，改变线圈匝数。 （2）转换法：判断磁性强弱方法：根据吸引大头针、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。 实验过程： （1）电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系：将滑动变阻器、电流表和电磁铁串联起来，闭合开关，此时电磁铁线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。 实验记录： 结论一：当匝数一定时，通过电磁铁的电流越　，电磁铁的磁性越　。 （2）电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系：把三个匝数不同的电磁铁，与滑动变阻器、电流表串联在电路中，闭合开关，此时电路中电流大小一定，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。 实验记录： 结论二：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越　，磁性越　。 归纳总结： 影响电磁铁磁性强弱的因素： 电磁铁通电时　磁性，断电时磁性　　； 线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越　； 当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越　，磁性越　。 3.电磁铁的优点 （1）电磁铁磁性的有无可由　　　　　来控制。 （2）电磁铁的磁性强弱，可用　　大小、线圈　　多少来控制。 （3）电磁铁的极性变换，可通过改变　　　　　来实现。 4.电磁铁的应用 电磁铁在生活、生产和科学技术中有很广泛的应用。从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁无处不在。 二、认识电磁继电器 1.电磁继电器概念 电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高压电、强电流电路通断，来控制工作电路的一种　　的装置。 电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2.电磁继电器的结构 由电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 3.电磁继电器的工作原理 控制电路中开关S闭合时，电磁铁的线圈有电流通过产生磁性，衔铁B被吸下来，动触点D与静触点E接触，高压电路闭合，电动机M工作。反之控制电路开关S断开时，线圈没有电流通过磁性消失，衔铁B被弹簧弹起，动触点D与静触点E脱离，高压电路断开，电动机M停止工作。 4.电磁继电器的作用及实质 作用 用控制　电压　电流电路的通断，来间接控制　电压　电流电路的通断。 实质 电磁继电器的实质就是一种利用　　　，来控制工作电路通断的　　。 5.电磁继电器的应用 电磁继电器是一种常用的电子控制开关，在特定情况下关闭或开启，它可以避免工作人员直接操纵含有高电压、强电流的工作电路，从而确保操作安全。电磁继电器被广泛地应用于自动控制和通信领域。 （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。 第4节 跨学科实践　指南针 一、追溯指南针的进化史 1. 司南的诞生 指南针的演变历经司南、罗盘、磁针三个主要阶段‌。 　最早的指南工具出现在中国战国时期，古人将天然磁石制成光滑的磁勺，把它放在刻着方位的铜盘上，静止时勺柄指向南方，发明了指南针的始祖—司南。 2.人工磁化与航海应用 　　人工磁化技术运用：天然磁石的磁性较弱，磁勺与铜盘的摩擦影响其灵敏度，人们发现天然磁石可以使铁针磁化，我国最早发明了人工磁化制作指南装置的方法。 　　航海应用：古代中国的航海家们很快就认识到了指南针的重要价值。他们利用指南针进行海上导航，大大提高了航行的安全性和准确性。 　　指南针常用于航海、大地测量、军事及旅行等方面。 3.罗盘的成熟 南宋时期，指南针技术得到继续改进，人们将指南针与方位盘结合，制成了“罗盘”，显著提升导航精度。 4.技术改良与全球应用 16世纪后，液态罗盘、电磁罗盘等技术改进提升稳定性。20世纪初，无线电信标等新技术兴起，但传统磁性指南针因其简单仍被广泛使用。 二、自制指南针 　北宋沈括亲自试验了磁针的4种装置方法： 把磁针横贯灯芯浮在水上、把磁针架在碗沿上、把磁针架在指甲上，以及把磁针用缕丝悬挂起来。 1.材料准备 一块磁铁，一根钢针或缝衣针，一片泡沫塑料或吹塑纸，一碗清水，一张小纸片，一支笔。 2.制作步骤 （1）小磁针制作 ①淬火法：将钢针加热至红炽状态，迅速沿南北方向淬火冷却，形成磁化的小磁针。 ②摩擦法：将钢针在磁铁上沿着同一方向反复摩擦，次数控制在30至50次之间。注意，摩擦过程中必须保持方向一致，这样才能确保钢针被成功磁化，进而转变为一个小磁针。 磁化完成后，将钢针靠近一些小铁屑，如果铁屑被钢针吸引并粘附，说明钢针已经成功被磁化。 （2）准备浮体 将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。 （3）制作浮式指南针 　　将带有钢针的泡沫塑料片轻轻置于水面上。需注意避免水花飞溅或触碰碗边，让浮体能够自由地在水面上漂浮。 将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。 3.实验展示与优化 当泡沫塑料片和钢针在水面上静止后，你会发现钢针的一端会指向一个特定的方向，那便是北方。用笔在泡沫塑料片上清晰地标出“北”和“南”的方向，从而完成指南针的制作。 对比自制指南针与标准指南针的指向一致性，分析磁化强度对精度的影响。 三、测量磁偏角 活动背景 1.磁偏角的发现 　　北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中首次记录磁偏角现象，指出地磁南极与地理北极存在偏差，在西方，直到1492年，哥伦布使用指南针横渡大西洋，才发现了磁偏角，这比沈括晚了400多年。 2.磁偏角定义 磁偏角是地球表面磁子午圈与地理子午圈之间的夹角，本质是地磁场方向与地理北极之间的偏差。 根据规定，磁针指北极N向东偏则磁偏角为　，向西偏则磁偏角为　。磁偏角是指磁针静止时，所指的北方与真正北方的夹角。 3.简易测量方法 用小磁针静止时N极所指的方向（地磁南极）与地理北极的夹角，可粗略测量当地磁偏角。测量思路 （1）测定磁极方位：我们使用自制指南针，在静谧的环境中静待其稳定下来，观察并确定磁针静止时指向的方位，从而精准定位磁北极。 （2）测定地理北极方位：我们可以利用太阳影子法，通过观测太阳高度和影子长度来计算地理北极的方向；或者查阅当地的地理坐标数据。 （3）利用量角器测量地磁南极与地理北极的夹角：将指南针与地理北极方向线对齐，确保两者完全重合。随后，使用量角器测量指南针与地理北极方向线之间的夹角。 学科网（北京）股份有限公司 $