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第2節(jié)
電生磁
【知識(shí)點(diǎn)】
一、直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)
1．奧斯特實(shí)驗(yàn)：1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖诖艌?chǎng).
現(xiàn)象：導(dǎo)線(xiàn)通電，周?chē)〈裴槹l(fā)生偏轉(zhuǎn)；通電電流方向改變，小磁針偏轉(zhuǎn)方向相反。
意義：發(fā)現(xiàn)了電和磁之間的聯(lián)系。
2．(1)直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)是環(huán)繞電流立體分布的，其磁感線(xiàn)是以導(dǎo)線(xiàn)為圓心的同心圓.
(2)方向的判斷：用右手握住直導(dǎo)線(xiàn)，大拇指指向電流方向，則四指彎曲的方向?yàn)榇鸥芯€(xiàn)的環(huán)繞方向.
(3)磁場(chǎng)的方向和電流方向有關(guān)，當(dāng)電流方向改變時(shí)，磁場(chǎng)方向也會(huì)改變.
圖1
圖2
二、通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)
1．通電螺線(xiàn)管周?chē)墚a(chǎn)生磁場(chǎng)，并與條形磁鐵的磁場(chǎng)很相似。改變了電流方向，螺線(xiàn)管的磁極也發(fā)生了變化。
圖3
圖4
2．通電螺線(xiàn)管與條形磁鐵比較
相同點(diǎn)：（1）它們都有吸引鐵，鈷，鎳的性質(zhì)。
（2）懸掛都有指南北的性質(zhì)。
（3）磁極位置相同，磁感線(xiàn)分布相似，磁極間的相互作用的規(guī)律也相同。
不同點(diǎn)：(1)條形磁鐵南北極不變，通電螺線(xiàn)管南北極和電流方向有關(guān)。
（2）條形磁鐵磁性強(qiáng)弱不變，通電螺線(xiàn)管的磁性強(qiáng)弱可變。
3．通電螺線(xiàn)管的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)
與電流大小，線(xiàn)圈匝數(shù)多少，有無(wú)鐵芯有關(guān)
實(shí)驗(yàn)表明：電流越大，線(xiàn)圈匝數(shù)越多，其磁性越強(qiáng)，插入鐵芯（軟磁體），磁性大大增強(qiáng)
4．應(yīng)用安培定則判斷通電螺線(xiàn)管的磁極
（1）已知電流方向，判斷磁極方向
右手握住螺線(xiàn)管，四指沿電流方向，大拇指指向N極。
（2）已知磁極方向，判斷電流方向
右手握住螺線(xiàn)管，大拇指指向N極，四指環(huán)繞方向即電流方向。
【例題講解】
例1　如圖5所示，正確表示小磁針N極指向的是（　?。?br/>思路分析：根據(jù)電源的正負(fù)極標(biāo)出通電螺線(xiàn)管的電流方向向上，再根據(jù)安培定則判斷通電螺線(xiàn)管的N極在左端，然后想象一條通過(guò)小磁針的磁感線(xiàn)（外部從N極指向S極，內(nèi)部從S極指向N極），就可以判斷小磁針的指向是否正確。選A。
例2　閉合開(kāi)關(guān)，一個(gè)位于螺線(xiàn)管右側(cè)的小磁針靜止后，北極的指向如圖6所示，則螺線(xiàn)管的右端是＿＿＿＿極，電源的右端是＿＿＿極。若增大螺線(xiàn)管中的電流，螺線(xiàn)管周?chē)拇艌?chǎng)會(huì)＿＿＿＿＿。
思路分析：由小磁針的指向可知通電螺線(xiàn)管的右端是N極，根據(jù)安培定則判斷通電螺線(xiàn)管中的電流方向向下，追根求源，電源的右端是負(fù)極。若增大螺線(xiàn)管中的電流，螺線(xiàn)管周?chē)拇艌?chǎng)會(huì)增強(qiáng)。
答案：N　負(fù)　增強(qiáng)
例3　如圖7所示，A是懸掛在彈簧下的鐵塊，B是螺線(xiàn)管的鐵芯，S是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（S接1時(shí)連入電路的線(xiàn)圈匝數(shù)多，S接2時(shí)連入電路的線(xiàn)圈匝數(shù)少），P是滑動(dòng)變阻器的滑片。要使彈簧的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，可采取的辦法是（　　）
A．不改變滑片P的位置，S由1改接到2
B．S接1不變，將滑片P向右滑
C．S接1不變，將滑片P向左滑
D．S接1不變，滑片P的位置不變，將鐵芯B抽出
思路分析：要使彈簧的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，需要增強(qiáng)吸引鐵塊的通電螺線(xiàn)管的磁性。通電螺線(xiàn)管的磁性強(qiáng)弱與電流大小和線(xiàn)圈匝數(shù)有關(guān)。線(xiàn)圈匝數(shù)相同，電流越大，通過(guò)螺線(xiàn)管的磁性越強(qiáng)。圖7所示，不改變滑片P的位置，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S由1改接到2，線(xiàn)圈匝數(shù)減少，螺線(xiàn)管的磁性減弱，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；圖7所示，S接1不變，將滑片P向左滑，電流增大，螺線(xiàn)管的磁性增強(qiáng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確；電磁鐵與通電螺線(xiàn)管的區(qū)別是無(wú)有鐵芯，有鐵芯的電磁鐵比無(wú)鐵芯的通電螺線(xiàn)管的磁性強(qiáng)，D錯(cuò)誤。選C。
【經(jīng)典練習(xí)】
一．填空題
1．奧斯特實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖?br/>，證明了電和磁之間是相互
的．
2．通電螺線(xiàn)管外部的磁場(chǎng)和
形磁體外部的磁場(chǎng)一樣，它的兩端分別是
極、
極．當(dāng)改變螺線(xiàn)管中的電流方向時(shí)，螺線(xiàn)管的兩磁極
3．通電螺線(xiàn)管周?chē)拇艌?chǎng)跟
相似。判斷通電螺線(xiàn)管磁極的方法是用
手握住螺線(xiàn)管，讓四指彎曲，手指方向跟
一致，那么大拇指所指的那端就是通電螺線(xiàn)管的
極。
4．小麗同學(xué)利用如圖9-7所示的裝置研究磁和電的關(guān)系，請(qǐng)仔細(xì)觀察圖中的裝置、操作和現(xiàn)象，然后歸納出初步結(jié)論．比較甲、乙兩圖可知：
；
比較乙、丙兩圖可知：
．
5．如圖9-8，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，通電螺線(xiàn)管邊的小磁針按如圖所示方向偏轉(zhuǎn)，則通電螺線(xiàn)管的a端為
極，電源的d端為
極；當(dāng)圖中滑片P向右移動(dòng)過(guò)程中，通電螺線(xiàn)管的磁性將
（選填：“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”）。
6．如圖所示，把小磁針?lè)旁谧郎?，將?dǎo)線(xiàn)平行架在小磁針的上方，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)電流時(shí)，小磁針會(huì)轉(zhuǎn)到新的位置。這說(shuō)明：通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖谥?br/>7．如圖所示實(shí)驗(yàn)示意圖，分別做甲和乙所示實(shí)驗(yàn)說(shuō)明
；
分別做甲和丙所示實(shí)驗(yàn)說(shuō)明
。
二．選擇題
1．2005年是世界物理年。下列四位科學(xué)家都對(duì)物理學(xué)的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)，其中首先發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是(
)
A.愛(ài)因斯坦
B.帕斯卡
C.奧斯特
D.牛頓
2．如圖9-9所示，是一根錳銅絲制成的軟質(zhì)彈簧，B是水銀槽，槽內(nèi)盛有水銀，A的上端通過(guò)接線(xiàn)柱與電源相連，A的下端恰好與水銀表面接觸，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象是：（
）
A．彈簧伸長(zhǎng)，燈持續(xù)發(fā)光
B．彈簧上下振動(dòng)，燈忽亮忽滅
C．彈簧縮短，燈熄滅
D．彈簧靜止不動(dòng)，燈持續(xù)發(fā)光
3．下列四個(gè)例子中，采用相同的物理研究方法的是(
)
(1)根據(jù)電流所產(chǎn)生的效應(yīng)認(rèn)識(shí)電流
(2)研究電流時(shí)把它比作水流
(3)根據(jù)磁鐵產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)
(4)利用磁感線(xiàn)來(lái)描述磁場(chǎng)
A．(1)與(2)
B．(1)與(3)
C．(3)與(4)
D．(2)與(4)
4．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
（
）
A．螺線(xiàn)管周?chē)欢ù嬖诖艌?chǎng)
B．安培定則是用來(lái)判定電流方向與磁極方向的
C．知道通電螺線(xiàn)管的南北極就可判斷出電流的方向
D．通電螺線(xiàn)管的磁極可以對(duì)調(diào)
5．如圖9-10所示的通電螺線(xiàn)管，其中正確的是
（
）
6．1820年，安培在科學(xué)院的例會(huì)上做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，引起了到會(huì)科學(xué)家的興趣．如圖9-11，把螺線(xiàn)管沿東西方向水平懸掛起來(lái)，然后給導(dǎo)線(xiàn)通電，會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象是
(
)
A．通電螺線(xiàn)管仍保持原位置靜止
B．通電螺線(xiàn)管轉(zhuǎn)動(dòng)，直至A指向南，B指向北
C．通電螺線(xiàn)管轉(zhuǎn)動(dòng)，直至A指向北，B指向南
D．通電螺線(xiàn)管能在任意位置靜止
7．如圖9-12所示，彈簧下吊一塊軟鐵，下端有一個(gè)帶鐵心的螺線(xiàn)管，R是滑動(dòng)變阻器，如果將滑片P向右端移動(dòng)或者抽出鐵心，則彈簧長(zhǎng)度的變化應(yīng)分別是
(
)
A．
伸長(zhǎng)、伸長(zhǎng)
B．縮短、縮短
C．伸長(zhǎng)、縮短
D．縮短、伸長(zhǎng)
8．如圖9-13所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，兩通電螺線(xiàn)管會(huì)
(
)
A．相吸
B．相斥
C．先吸引，后排斥
D．先排斥，后吸引
9．如圖9-14所示，正確的是（
）
10．如圖9-15，根據(jù)通電螺線(xiàn)管周?chē)拇鸥芯€(xiàn)分布，可確定磁極甲、乙、丙、丁的極性依次是（
）
A．
N、N、S、N
B．
S、N、S、S
C．
S、S、N、N
D．
N、S、N、N
11．某同學(xué)在一個(gè)空心紙管上繞了一此漆包線(xiàn)，為了使導(dǎo)線(xiàn)通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，可以采用的辦法是（
）
A、拆去若干圈導(dǎo)線(xiàn)，使所繞導(dǎo)線(xiàn)的電阻減小一些
B、在空心紙管內(nèi)部放入一個(gè)盡量粗一些的鐵芯
C、再多繞若干圈導(dǎo)線(xiàn)，并在空心紙管內(nèi)放入一個(gè)銅芯
D、在空心紙管內(nèi)部放入任意材料的金屬都可以
13．圖中當(dāng)S閉合后，要增強(qiáng)電磁鐵的磁性，可以采取的方法是（
）
A、滑片P向左移動(dòng)
B、滑片P向右移動(dòng)
C、減少電池個(gè)數(shù)
D、增加通電時(shí)間
三．綜合題
1.標(biāo)出圖9-16中通電螺線(xiàn)管的N、S極.（2分）
2.在圖9-17(a)中,靜止的小磁針黑端是極,請(qǐng)畫(huà)出螺旋管的繞法;圖9-17(b)中,根據(jù)電磁鐵的極,判斷電源的正、負(fù)極。
3．在圖中，根據(jù)磁感線(xiàn)的方向判斷并標(biāo)出電流表的“+”“—”接線(xiàn)柱。
4．如圖所示，是上海磁懸浮列車(chē)的懸浮原理。請(qǐng)?jiān)谙旅娣糯蟮膱D中畫(huà)出軌道下方的車(chē)廂線(xiàn)圈的繞線(xiàn)。
圖9-7
圖9-8
圖9-9
圖9-10
圖9-12
圖9-11
圖9-13
圖9-14
圖9-15
圖9-16
圖9-17
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