一周强化

一、一周知识回顾

　　各种物理现象间有没有联系呢？看上去风马牛不相及的现象它们间能联系起来吗？在这一节里我们将以令人信服的实验证明电可以生磁。电生磁有什么条件吗？产生磁性强弱与什么有关？

二、重难点知识解析

（一）、电流周围有磁场

1、奥斯特实验及其意义

　　奥斯特实验：在导线下方放有小磁针，当导线中通过电流时，小磁针的N极指向发生偏转，说明小磁针一定受到了磁场力作用，而周围又没有其他磁体产生磁场对小磁针施加作用，因而得出通电导体的周围像磁体一样存在磁场。

　　奥斯特实验不仅表明通电导体周围存在磁场，而且揭示了电现象与磁现象不是各自孤立的，而是存在着密切的关系。

2、通电螺线管的磁场

　　通电螺线管产生的磁场，其方向由安培定则判断，安培定则又称为右手螺旋定则：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N极。

　　通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，在螺线管的外部，磁感线由N极出来，从S极进入螺线管；在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极，由安培定则知，通电螺线管两端的极性决定于电流的方向。

例1：在图中，根据小磁针静止时的指向（黑色为N极），标出电源的正、负极。

思维方式：识别磁场方向后由安培定则判断电流方向。

解答：

　　根据小磁针静止时的指向判断电源正负极的思路是：小磁针静止时指向→通电螺线管磁场的方向→通电螺线管两端的极性→用安培定则判断螺线管中电流方向→电源的正负极。

　　（a）图中，小磁针静止时N极向右，说明该处磁场向右，则螺线管右端是S极，由安培定则知螺线管中电流方向正对读者一面是沿导线向上，即电流从电源右端流出来，所以电源右端为正极，左端为负极。

　　（b）图中，小磁针静止时N极向左，说明该处磁场向左，则螺线管右端是S极，由安培定则知螺线管中电流方向正对读者一面是沿导线向上，即电流从电源左端流出，因此电源左端是正极，右端是负极。

（二）、认识电磁铁

1、电磁铁及其工作原理

　　电磁铁是绕在软铁芯上的通电螺线管，电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强很多，这是因为铁芯在通电螺线管中被磁化，也产生磁场，所以，电磁场周围的磁场既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场。

　　电磁铁的工作原理是电流能产生磁场，通过控制电流的通断来控制电磁铁有无磁性。

2、常用电磁铁

　　一种是圆柱形电磁铁，如下图所示，在圆柱形铁芯外绕线圈，通电后两端形成N、S极。

　　另一种是蹄形电磁铁，如下图所示，在蹄形铁芯上绕线圈，形成N、S极在同一端面上，能同时吸住铁块，磁性更强。要注意蹄形磁铁的磁极只能在两个蹄形上，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性。

例2：如图所示，两电磁铁的铁芯和线圈匝数相同，将他们接入电池组时，要求两电磁铁相互吸引且磁性强弱相同，下列连接方式中，正确的是（ ）

A．a接p，b接c，d接Q

B．b接p，a接c，d接Q

C．a接c后与p连接，b接d后与Q连接

D．a接d后与p连接，b接c后与Q连接

思维方式：据磁极间相互作用规律和安培定则对不同选项进行分析。

解答：

　　要使两电磁铁相互吸引，则应使它们靠近的一端为异名磁极；要使磁性强弱相同，则应使通过它们的电流强度相同，电磁铁磁极性质与电流方向的关系应根据安培定则进行判断。

　　按照A的接法，据安培定则，电磁铁靠近的两端均为S极，它们相互排斥，按B的接法，据安培定则，电磁铁靠近的左右两端分别为N极和S极，它们相互吸引，且两螺线管串联而电流相等。按C的接法，据安培定则，电磁铁靠近的两端均为S极，它们相互排斥，按D的接法，据安培定则，电磁铁靠近的左右两端分别为S极和N极，它们相互吸引，且两电磁铁接在同一电源上而电流相等。可见，选项B、D符合题意。

（三）、电磁铁的特点及应用

通过实验研究，可总结出电磁铁的以下特点：

1、磁性可即显即消。因为电磁铁是否有磁性，取决于是否有电流能过，通电时有强磁性，断电时磁性立即消失，为了实现这一特点，电磁铁中的铁芯须采用软铁，而不能用钢，因为用钢做铁芯时，断电后磁性不会消失。

2、磁性强弱可以控制。因为电磁铁磁性强弱与通入的电流大小和线圈的匝数有关，电流强度越大，磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。因此，可以通过改变电流强度的大小和线圈匝数来调节电磁铁磁性的强弱。

3、磁极性质可以变换，因为电磁铁的磁极性质，与通入的电流方向有关，因此可以通过改变电流的方向来变换电磁性的磁极性质。

　　电磁铁在电铃、电报机、发电机、自动控制装置上有着广泛的应用。

例3：如图所示，a为一铁钉，用橡皮条悬挂，当闭合开关S时，橡皮条将会_________；当滑动变阻器滑片P向c端滑动时，橡皮条将会____________。

思维方式：由电磁铁的磁性强弱变化分析对小铁钉的引力大小变化，从而判断橡皮条长度变化。

解答：

　　闭合开关S时，电磁铁通电产生磁场，使铁钉磁化后受电磁铁的吸引力向下，因而使橡皮条伸长。当P向c端滑动时，变阻器连入电路中的电阻减少，电流增大，则电磁铁的磁性增强，对铁钉的吸引力增大，因此，橡皮条继续伸长。

例4：如图所示，在天平左盘中放入铁块，右盘中放入适量砝码，当天平平衡后，把开关S闭合，这时天平的指针指向分度盘的哪一侧？调整右盘中砝码，使天平平衡后，向左移动滑动变阻器的滑片P，此时要想使天平平衡，应在天平右盘中增加还是减少砝码？

解答：

　　当天平平衡后，闭合S，此时电磁铁有磁性吸引铁块，使天平左盘所受压力减小，天平向右倾斜，故指针指向分度盘右端，当调整右端砝码后，天平再次平衡，此时向左移动变阻器的滑片P，电路中的电阻减小，而电源电压不变，所以电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，对铁块的吸引更强，使天平指针向分度盘右侧偏离更大，此时减少右盘中砝码，天平才能再度平衡。

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