20.2电生磁2024-2025年初中物理（人教版）九年级全一册

第19页（共19页）20.2电生磁▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓20.2电生磁▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓▒▓【题型1】奥斯特实验 3【题型2】电流的磁效应 6【题型3】通电螺线管的磁场 8【题型4】探究通电螺线管外部的磁场分布 11【题型5】通电螺线管相关作图 161．电流的磁效应（1）丹麦物理学家奥斯特第一个发现了电与磁之间的联系，证实了电流周围存在着磁场。（2）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。（3）通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁。2．通电螺线管（1）磁场：通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场一样。（2）磁极的影响因素：电流方向。

（3）磁场方向：利用安培定则判断。3．安培定则：如图所示，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通电螺线管的N极。

1．通电螺线管和条形磁体的异同通电螺线管条形磁体不同点通电时有磁性，断电时无磁性永磁体N、S极与电流方向有关N、S极固定不变相同点（1）磁场分布相似，磁极都在两端；（2）都具有吸引磁性物质的性质；（3）悬挂起来自由转动，静止后都能指向南北。2．“三步法”判断电源正负极（1）先指：让拇指指向螺线管中的N极；（2）再标：根据四指指向标出螺线管中电流的方向；（3）后确定：根据电流方向确定电源正负极。3．有关通电螺线管的作图问题处理通电螺线管问题的关键是根据N、S极或电源的正负极判断出螺线管的电流方向，绕线的形状应像“S”或反“S”，螺线管朝向读者的一侧画绕线，内侧不画绕线，最后将绕线跟电源连接成闭合电路。【题型1】奥斯特实验例1（2024秋•郑州期中）如图所示电路中，导线通电之后，小磁针静止时极所指的方向为该点磁场的方向，若想改变此时的磁场方向，接下来的操作是。例1【答案】N；改变导线中电流的方向。【分析】（1）小磁针静止时N极指向和该点的磁场方向相同；（2）奥斯特实验：在静止的小磁针上方，放一根与磁针平行的导线，给导线通电时磁针将偏转，说明了通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关系。【解答】解：（1）小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场的方向；（2）磁场的方向与电流的方向有关系，所以想改变导线周围的磁场方向，可以改变导线中电流的方向。故答案为：N；改变导线中电流的方向。◄点拨►本题考查了磁场的方向以及奥斯特实验，属于电磁学的综合性题目。【变式1】（2024•隆昌市校级二模）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．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 B．该实验说明电流周围存在磁场 C．利用该实验原理可以指成发电机 D．最早发现该实验现象的科学家是法拉第【答案】B【分析】奥斯特实验说明导体的周围存在磁场。【解答】解：A、奥斯特实验证明了通电导线周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关，故改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故A错误；B、该实验说明电流周围存在磁场，故B正确；C、利用该实验原理即电流的磁效应可以制成电磁铁、电磁继电器等，故C错误；D、最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，故D错误。故选：B。【变式2】（2023•广东）如图所示，桌面上有一枚转动灵活的小磁针，静止时，小磁针极指南。当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在；断开电路，小磁针（选填“会”或“不会”）回到原来位置。【答案】S；磁场；会。【分析】（1）地磁场的方向是从地理的南极（地磁的北极）出发回到地理的北极（地磁的南极），磁极间的作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引；（2）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；（3）断开电路，电路中无电流，小磁针仍指示南北。【解答】解：地理的南方是地磁的北极，根据异名磁极互相吸引的规律，静止时，小磁针的S极指南；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；断开电路，电路中无电流，小磁针在地磁场作用下回到原来的位置，且磁针静止时，其S极将指向地理南极附近。故答案为：S；磁场；会。【变式3】（2024•梁溪区二模）小华用如图装置进行实验，闭合开关的瞬间，观察到小磁针的现象，说明电流周围存在磁场；还可以说明力可以改变物体的，小明用相同装置进行实验并没有观察到以上现象，则可能存在的问题是：（写出一个原因即可）。【答案】偏转；运动状态；导线没有与小磁针平行放置。【分析】奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；力可以改变物体的运动状态，磁场方向和电流方向有关。【解答】解：闭合开关的瞬间，观察到小磁针发生偏转的现象，说明运动状态改变，比然受到了磁场力的作用，因而说明电流周围存在磁场。小明用相同装置进行实验并没有观察到以上现象，则可能存在的问题是此时才磁场方向与地磁场方向相同，看不出小磁针的偏转，即导线没有与小磁针平行放置。故答案为：偏转；运动状态；导线没有与小磁针平行放置。【题型2】电流的磁效应例2（2024秋•锦江区校级月考）省科技馆的展品——铁钉桥（如图所示），给“桥墩”通电，它就能吸引铁钉，这是利用电流的效应，铁钉又能吸引其它的铁钉，说明铁钉被了，从而连接成一座桥。例2【答案】磁；磁化。【分析】（1）根据奥斯特实验可知：通电导体周围存在磁场；（2）磁化是使没有磁性的物体获得磁性的过程。【解答】解：给“桥墩”通电后，利用了电流的磁效应时两侧桥墩变成电磁铁，从而可以吸引小铁钉；左右两侧的桥墩是电磁铁，小铁钉和桥墩接触时被磁化，小铁钉有了磁性，所以将铁钉逐个连接时不会掉下来，从而连接成一座桥。故答案为：磁；磁化。◄点拨►本题考查了电流的磁效应和磁化现象，难度一般。【变式1】（2024秋•九龙坡区校级期中）丹麦物理学家在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生了偏转，他又做了大量实验，终于证实电流的周围存在着。【答案】奥斯特；磁场。【分析】奥斯特实验证实了电流的周围存在磁场。【解答】解：丹麦物理学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生了偏转，他又做了大量实验，终于证实电流的周围存在着磁场。故答案为：奥斯特；磁场。【变式2】（2024•门头沟区二模）如图所示，当导线通电时，导线下方的小磁针发生偏转，这一实验现象说明：．【答案】通电导体周围存在着磁场【分析】奥斯特实验证明：通电导体周围存在磁场。【解答】解：当给直导线通电时，发现直导线下方的小磁针发生偏转，这说明通电导体周围存在着磁场。故答案为：通电导体周围存在着磁场。【变式3】（2023秋•金昌期末）如图所示，观察到放置在直导线下方的小磁针，在电路接通后发生偏转，此现象说明了通电导体周围存在。断开开关，对调电源的正负极，观察小磁针的偏转方向和原来的相反，说明通电导体周围的磁场方向和方向有关。【答案】磁场；电流【分析】①奥斯特实验通过小磁针偏转说明了通电导体周围存在磁场；②当电流方向改变时，产生的磁场方向也改变，所以小磁针的偏转方向也改变。【解答】解：这是著名的奥斯特实验，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；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也改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。故答案为：磁场；电流。【题型3】通电螺线管的磁场例3（2024•淄博）心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动。阀门K1、K2都只能单向开启。当线圈中的电流从a流向b时（）例3A．线圈周围有磁场和磁感线 B．线圈左端是N极 C．活塞将向左运动 D．此时“电动泵”处于送血状态【答案】C【分析】（1）磁体周围存在磁场，磁感线是人们为了形象方便的描述磁场而假想的曲线；（2）由安培定则判断线圈的磁极；（3）由磁极间的相互作用可知活塞的移动方向；（4）根据阀门的打开或闭合，可知血液的流动方向，从而确定是否是送血状态。【解答】解：A、通电线圈周围有磁场，不存在磁感线，磁场是真实存在的，磁感线是不存在的，故A错误；B、当线圈中的电流从a流向b时，由安培定则可知，螺线管右端为N极，左端是S极，故B错误；C、由异名磁极相互吸引可知，活塞将向左运动，故C正确；D、由图可知，活塞向左运动时，泵内容积变大，则阀门K1关闭，K2打开，此时“电动泵”处于抽血状态，故D错误。◄点拨►本题为物理知识在生产生活中的应用题，题目中给出了必要的信息，应注意提取有用信息并结合相关物理知识求解。【变式1】（2023秋•梅县区期末）螺线管中通有电流时，螺线管周围将产生磁场，图中所示小磁针的指向正确的是（）A． B． C． D．【答案】AD【分析】根据电流的流向，利用安培定则可判断螺线管的磁极，再根据磁极间的相互作用可判断小磁针的指向。【解答】解：用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向为螺线管的N极，再根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，AD正确，BC错误。故选：AD。【变式2】（2024•肥东县一模）如图所示，把轻质螺线管AB沿东西方向水平悬挂，然后给螺线管通电，螺线管会发生偏转，静止时（选填“A”或“B”）端指向南方。【答案】A。【分析】由电流方向利用右手螺旋定则可知电磁铁的磁极，因地球为一大磁体，根据地磁场的特点利用磁极间的相互作用可知螺线管的运动状态及静止时的方向。【解答】解：由右手螺旋定则可得，螺线管B端为N极；地磁场沿南北方向，地球的北极为地磁场的S极，地球的南极为地磁场的N极；因同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引，则螺线管B端将向北移动，A端将向南移动，最终当螺线管沿南北方向螺线管可静止，此时A指南方，B指北方。故答案为：A。【题型4】探究通电螺线管外部的磁场分布例4（2024•枣庄）某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。例4（1）在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的（选填“南极”或“北极”），说明地球周围存在磁场。（2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示，铁屑的分布情况与磁体周围铁屑的分布情况相似。（3）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极指方向与图乙中小磁针N极指向相反，说明通电螺线管的极性与的方向有关。（4）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施：（写出一种方法即可）。（5）为了研究通电螺线管的磁极性质，同学们一起对螺线管的电流方向和绕线方式进行了实验，得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与有关，且这个关系可以用来判断。【答案】（1）北极；（2）条形；（3）电流；（4）调节滑片，增大通电螺线管线圈中的电流；（5）电流方向；安培定则。【分析】（1）地球是一个巨大的磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场。指南针指示南北就是受地磁场的作用；（2）通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似；（3）通电螺线管的磁场方向与电流方向有关；（4）通电螺线管磁场的强弱与电流的大小有关；（5）通电螺线管的磁极极性与电流方向有关，可以用安培定则来判断他们之间的关系。【解答】解：（1）开关闭合前，小磁针N极指地理的北极，说明地球周围存在磁场。（2）通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。（3）将电源正、负极对调，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。（4）通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，可以调节滑片，增大通电螺线管线圈中的电流，通电螺线管的磁性就会增强。（5）四个图中的螺线管电路中A和B的绕线方式相同，电流方向不同，根据小磁针的指向情况知：A的右端为S极，B的右端为N极；同理CD也是如此，所以实验说明螺线管的绕线方式相同时，极性只与它的电流方向有关；故通电螺线管的磁极极性与它的电流方向有关，且这个关系可以用安培定则判断。◄点拨►本题是探究通电螺线管外部磁场的实验，知道地磁场和指南针的指向性；会根据安培定则判断电源的正负极或通电螺线管的磁极；知道通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。【变式1】（2023•恩施州）如图所示，学习奥斯特，探究通电导体周围的磁场。（1）当闭合开关的瞬间，会观察到小磁针；通过改变电池的连接，可以改变电路中的电流方向；（2）此现象说明，电流方向会影响电流所产生磁场的。【答案】（1）发生偏转；正负极；（2）方向。【分析】电流周围存在着磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。【解答】解：（1）当闭合开关的瞬间，电路中有电流通过，会观察到小磁针发生偏转；通过改变电池正负极的连接，可以改变电路中的电流方向，会观察到小磁针发生偏转的方向改变；（2）此现象说明，电流方向会影响电流所产生磁场的方向。故答案为：（1）发生偏转；正负极；（2）方向。【变式2】（2024•信都区校级一模）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：（1）开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在。（2）开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：电源的左端为极。（3）将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场方向与方向有关。（4）为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是。（写出一条即可）【答案】（1）磁场；（2）负；（3）电流；（4）增加线圈的匝数。【分析】（1）地球周围存在着磁场，地理的南极在地磁的北极附近，地理的北极在地磁的南极附近；（2）根据磁极间的相互作用规律判定螺线管的极性，根据安培定则分析电源的正、负极；（3）通电螺线管周围的磁场的方向与电流的方向有关；（4）通电螺线管磁性强弱与线圈匝数的多少、电流的大小有关。【解答】解：（1）地球的周围存在磁场，小磁针静止且能指向南北，这是因为小磁针受到地磁场的作用；（2）最左侧小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入，所以电源的左端为负极，右端为正极；（3）将连接电源正、负极的导线对调，螺线管中电流的方向发生了变化，小磁针的指向也改变了，这说明磁场的方向发生了变化，所以通电螺线管的磁场方向与电流方向有关；（4）要使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是：增加线圈的匝数、增大电流。故答案为：（1）磁场；（2）负；（3）电流；（4）增加线圈的匝数。【变式3】（2024•南关区校级四模）在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中。（1）在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后细铁屑的排列如图甲所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与磁体周围的磁场分布是相似；（2）将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针的作用是；（3）小静利用上述通电螺线管制成了简易的电磁铁甲、乙，并设计了如图乙所示的电路。甲电磁铁上端是极，如图示情景说明电流一定时，线圈匝数越，电磁铁磁性越强；（4）被电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是。【答案】条形；显示外部磁场的方向；S；多；大头针被磁化，同一端的极性相同，互相排斥。【分析】（1）通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样；（2）小磁针在磁场中静止时N极的指向就是该点处磁场的方向；（3）根据控制变量法分析；（4）同名磁极相互排斥。【解答】解：（1）通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极；因此由以上实验探究的结果是：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。（2）实验时接通电路，将小磁针放在螺线管外部周围的不同位置，小磁针的指针会指示一定的方向，从而显示外部磁场的方向。（3）由图乙可知，电流从甲电磁铁上内部流入，下端流出，根据安培定则可知，甲电磁铁上端是S极；根据图示的情境可知，甲电磁铁吸引的大头针多，说明甲的磁性强。究其原因，电流相同，甲缠绕的线圈的匝数多，便得出：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。（4）大头针被磁化，同一端的极性相同，根据磁极间相互作用可知，互相排斥，所以下端分散。故答案为：条形；显示外部磁场的方向；S；多；大头针被磁化，同一端的极性相同，互相排斥。【题型5】通电螺线管相关作图例5（2024•海南二模）如图，请根据磁感线的方向，标出通电螺线管的N极并在虚线框中标出电流的方向。例5【答案】【分析】根据磁感线的方向判断螺线管的NS极，再根据安培定则判断螺线管中电流的方向。【解答】解：在磁体外部，磁感线从磁体的N极发出，回到磁体的S极，根据磁感线的方向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极；根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指向通电螺线管的N极，弯曲的四指指向电流的方向，则电源的右边为正极，左边为负极，即