第5章 电与磁 知识梳理

第五章电与磁知识梳理第1节磁现象磁场知识点一：磁性和磁场1、磁性：物体吸引铁、钴、镍的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁体不同部位的磁性强弱并不相同，磁性最强的部分叫磁极。2、磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。3、判断物体是否具有磁性的几个方法：方法一：根据磁体的磁性判断将被测物体靠近没有磁性的铁、钴、镍等磁性材料，铁、钴、镍等若能被吸引，则说明该物体具有磁性；若不能被吸引，则说明该物体没有磁性。方法二：根据磁体的指向性判断用自由悬挂、自由悬浮等方式让被测物体能够在水平面内自由转动，若被测物体静止时总是大致指向南北方向，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。方法三：根据磁极间的相互作用规律判断将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，说明该物体具有磁性；若与小磁针两极都相互吸引，则说明该物体没有磁性。注意：在利用磁极间相互作用规律判断两物体是否具有磁性时，要注意“斥定吸不定”原则，即如果两个物体相互排斥，则可以确定两者均有磁性，如果相互吸引，则可能两物体均有磁性或一个有磁性、一个没有磁性。方法四：根据磁体各位置磁性强弱不同判断外形相同的A、B棒若两次都不吸引，则A、B都没有磁性若两次都吸引，则A、B都有磁性若只有甲吸引，则B有磁性，A没有磁性若只有乙吸引，则A有磁性，B没有磁性外形相同的A、B棒若始终没有相互作用，则A、B都没有磁性若吸引力保持不变，则A没有磁性，B有磁性若吸引力由强→弱→强，则A有磁性，B没有磁性若先吸引后排斥，或先排斥后吸引，则A、B都有磁性【温馨提示】①个磁体有且只有两个磁极。②两物体相互排斥可说明相对端一定为同名磁极，都有磁性；相互吸引则不能确定，可能为异名磁极，也可能一个有磁性，一个无磁性。③磁化时相互接触端或相互靠近端是异名磁极。4、磁体①定义：具有磁性的物体叫做磁体。②特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块。③常见磁体分类（1）按磁体形状分类：条形磁体、梯形磁体、针型磁体；（2）按磁体来源分类：天然磁体（磁体矿石）、人造磁体；（3）按磁性的保持时间分类：硬磁体（也叫永磁体，磁性可长期保留）、软磁体（被磁化后磁性容易消失）。5、磁场和磁感线磁场：磁体间存在一种看不见、摸不着的特殊物质，即磁场。它有强弱和方向。磁场方向：物理学规定小磁针静止时N极的所指的方向（即N极受力方向）是这一点的磁场方向。磁场的基本性质：就是对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁感线：为了描述磁场情况而画的带箭头的曲线。磁场是客观存在的，磁感线是人们假象出来的。磁感线是立体分布的，且不交叉；磁体周围的磁感线总是从N极出发回到S极的；它的疏密表示磁场的强弱。常见的几种磁场的磁感线分布如图所示： 条形磁体 蹄形磁体【温馨提示】①磁场是真实存在的，而磁感线是一些假想的曲线，是形象地研究磁场的一种方法。磁感线是立体的，永不相交的闭合曲线。②磁感线上任何一点的切线方向都与置于该点的小磁针静止时N极所指的方向一致。理解磁感线应注意的六个问题是物理模型，并不存在磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了直观、形象的描述磁场的方向和分布情况而引入带有方向的曲线，它并不是真实存在的。正如探究光时，引入光线的概念一样。这在物理学上称为模型法。疏密表示磁场强弱磁感线分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁体的两极处磁感线最密，表示磁体两极处的磁场最强。有方向磁感线是有方向的，磁体周围任意一点的磁场方向都是沿着磁感线从N极指向S极的。是闭合曲线在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极；在磁体内部，磁感线从磁体的S极出发回到N极，形成一条条闭合曲线。立体分布在画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线的分布情况。但实际上磁体周围的磁感线的分布是立体的，在磁体周围空间都分布有磁场。任意两条不相交磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的。地磁场：小磁针的N极总是指向北方，说明地磁场的磁场方向在地表是由南指向北的，所以地磁场的北极应在应在地理的南极附近，地磁场的南极应在地理的北极附近。如图所示，实际上地磁场的分布跟条形磁体的磁场相似。第2节电流的磁效应第1课时电生磁知识点一、电流的磁效应1、奥斯特实验实验探究在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。现象分析（1）比较甲、乙两图所示现象，导线通电后，小磁针发生偏转（转换法：有无磁场→小磁针是否发生偏转），断电后，小磁针又回到原位置，这说明通电直导线周围产生了磁场；（2）比较甲、丙两图所示现象，改变电流的方向，小磁针偏转方向发生改变，即小磁针处磁场方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关。研究归纳（1）通电导线周围存在着磁场；（2）电流的磁场方向与电流方向有关。2、电流的磁效应通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。电流磁效应是丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现的。奥斯特实验第一次揭示了电与磁之间的联系，即电可以产生磁。特别提醒：①实验时，导线要处于南北方向，与小磁针保持平行，这样在给导线通电时，小磁针由南北指向变为东西指向，偏转最为明显，便于比较通电后小磁针的偏转情况。②实验中，宜采用“触接”的方式给导线通电，即给导线通电时间要短，因为用电源短路的形式虽然可以获得较大的电流，但也容易烧坏电源。知识点二、通电螺线管的磁场1、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、探究通电螺线管外部的磁场分布实验探究1：通电螺线管的磁场方向和电流方向的关系（1）用铜导线穿过玻璃板，做成螺线管，给螺线管通入电流，将小磁针放在螺线管周围的不同位置，记下小磁针在各个位置时N极的指向；（2）改变电流方向，再次观察实验现象。实验现象（1）通电后小磁针发生偏转，不同位置的小磁针N极指向不同，如图所示；（2）改变电流方向，小磁针指向发生改变。现象分析（1）从小磁针的N极指向看，通电螺线管外部的磁感线从螺线管的一端出来回到另一端，说明通电螺线管有两个磁极且在两端。（2）小磁针的N极指向改变，说明了磁场方向的改变，即通电螺线管两端的极性改变了，由此可知，电流方向改变了磁场方向，即通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。实验探究2：通电螺线管外部的磁场的分布特征在玻璃板上撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的分布情况。实验现象如图所示。现象分析从铁屑的分布情况看，通电螺线管外部的铁屑排列情况和条形磁体周围铁屑的分布情况相似。归纳总结（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、探究通电螺线管极性与环绕螺线管的电流方向的关系实验探究去绕向不同的螺线管，依次设计并进行实验：给螺线管通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极。实验现象现象分析（1）两个螺线管的绕向相同，电流不同，它的螺线管两端的极性不同。（2）调换螺线管左右位置，绕向发生改变，即便电流方向相同，螺线管两端极性也不同。实验结论通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。知识点三、安培定则安培定则又叫右手螺旋定则，用来描述通电螺线管的极性与电流方向关系。1、内容用右手握住螺线管，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）。2、安培定则的应用（1）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。 （2）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。第2课时电磁铁电磁继电器知识点一、电磁铁1、概念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。2、电磁铁的构造如图所示，电磁铁主要由线圈和铁芯（由软铁制成，不能用钢，因钢磁化后磁性不易消失）构成。当线圈通过电流时产生磁场，而铁芯可以可以在线圈产生磁场时被磁化，产生与螺线管的磁场方向一致的磁场，大大增强了电磁铁的磁性。3、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。拓展：常见的电磁铁多数成U型，目的是使电磁铁的两个磁极能同时吸引物体，增大其吸引力。知识点二、电磁铁的磁性1、电磁铁的优点：（1）磁性强弱与通入的电流大小和线圈的匝数有关，电流越大，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；（2）磁性有无可由电路的通断来控制。通电时有磁性，断电时磁性立即消失。（注意：电磁铁中的铁芯必须采用软铁，而不能用钢，因为钢能保持磁性）；磁极的性质可以通过电流的方向来改变。2、电磁铁的特点和应用（1）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。（2）电磁铁在实际生活中的应用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。3、扬声器：（1）构造：固定的永磁体，线圈，锥形纸盆。（2）工作原理：它是把电信号转换成声信号的一种装置。由于线圈中通过的电流是交变电流，它的方向不断改变，线圈就不断的被永磁体吸引和排斥使线圈来回振动，同时带动纸盆的振动，于是扬声器就发出了声。知识点三、电磁继电器1、定义：电磁继电器时利用低电压、弱电流的路的通断，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、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，如图所示。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。第3节电磁感应1、电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线运动就会产生感应电流的现象。2、产生感应电流必须同时满足三个条件：（1）电路是闭合的；（2）导体要在磁场做切割磁感线的运动；（3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。3、感应电流的方向：感应电流的方向跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。【实验拓展】什么情况下磁能生电实验探究什么情况下磁能生电？设计实验将一根导线用细线悬挂起来，并与灵敏电流计（实验中产生的电流较小，普通电流表检测不出来）、开关串联组成闭合回路，将导线（用多匝方形线圈更明显）AB放在蹄形磁体的磁场中，如图所示。其中，蹄形磁体提供磁场，灵敏电流计用来检测电路中是否有电流并显示电流方向（灵敏检流计零刻度线在中间，指针可左右偏转以显示电流方向），开关用来控制电路的通断。进行实验按表格要求进行实验，并将实验现象填入表格中。实验序号电路磁场方向导体AB的运动方向灵敏电流计指针的偏转方向1闭合向下向右向左2向下向左向右3向上向右向右4向上向左向左5闭合向上静止不偏转6向下静止不偏转7向上上、下不偏转8向下上、下不偏转9断开重复上面的实验不偏转现象分析1实验1至4中导线AB做切割磁感线运动，灵敏电流计指针偏转，说明有电流产生；实验5至8中导线AB在磁场中静止或上下运动但不切割磁感线，灵敏电流计指针不偏转，说明没有电流产生；电路断开，重复以上所有实验，灵敏电流计指针都不发生偏转，说明也没有电流产生。归纳总结1闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生的电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。现象分析2①比较1、2或3、4可知，在磁场方向