資源簡介

第26講 磁
一、競賽要點和熱點
1．磁體間的相互作用是通過磁場發生的。
2．某點的磁場方向與該點磁感線的切線方向或放在該點小磁針北極所指的方向是一致的。
3．地球本身是個大的磁體(如圖1)。地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地理北極附近。水平放置的小磁針的指向與地理子午線之間的夾角叫磁偏角。
4．丹麥物理學家奧斯特最早發現：通電導線周圍存在著磁場。如圖2，電流方向與磁場方向可用安培定則(一)來判定：用右手握住導線，讓大拇指指向電流方向，那么彎曲的四指即為磁感線的環繞方向。
通電螺線管周圍的磁場跟條形磁鐵很相似，見圖3。磁場方向可用安培定則(二)來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，那么大拇指所指的方向即為通電螺線管的北極。
5．電磁鐵是帶有鐵心的螺線管，電磁繼電器是電磁鐵的重要應用之一。
二、拓展與提高
為什么磁帶能錄音、錄像？
錄音和錄像磁帶，都是由一種顆粒十分微小的磁粉，加上黏合劑，很均勻地涂敷在滌綸片基上制成的。這些磁粉顆粒排列得非常緊密，當受到磁場的磁化時，在它上面就會留下剩磁，剩磁隨著磁場強度的變化而變化。磁帶進行錄音或錄像時，就是把聲音或圖像通過話筒或電視攝像機，先變成相應的電信號，再把這些電信號，通過錄音機或錄像機的磁頭，變成磁場的強弱變化。磁頭是一個特殊的電磁鐵，磁頭尖上有一個很窄的縫隙，當磁帶在磁頭縫隙里通過的時候，信號電流通到磁頭線圈中，貼在磁頭縫隙里的磁帶上就有磁感線通過，磁帶被磁化，電信號的變化就通過磁場的變化記錄在磁帶上。在重放時，與上述過程相反，即把磁帶上記錄的磁場的強弱變化，還原成相應的電信號，再把這電信號經過處理和放大后，送到揚聲器或電視監視設備的顯像管上，便能放出聲音或顯示出原來的圖像。由于錄音、錄像磁帶的工作原理一樣，所以，錄像磁帶錄像時，同時也可以錄音。當然，錄像磁帶的生產，要比錄音磁帶復雜得多也嚴格得多。因為聲音的頻率變化，一般是從幾十赫到2萬赫的范圍，記錄和重放都比較方便。而一個極簡單的畫面和一個極復雜、細致的畫面，其相應的電信號，幾乎從零赫到幾兆赫。
三、例題精析：
例1 如圖所示，在環形導線的圓心有一枚能自由轉動的小
磁針(小磁針黑色端為N極)，當導線中通以圖示方向的電
流時，小磁針將 ( )
A．N極向內，S極向外 (B)S極向內，N極向外
C．N極向左，S極向右 (D)維持原狀不動
分析與解： 由備選答案可知，此題要求判斷小磁針是否會轉動以及怎樣轉動，這就要判斷出通電環形導線內部的磁場方向。
把環形導線看作是無數段微小的直導線組成，根據右手螺旋定則(一)可判斷導線環內的磁感應線由紙外指向紙內，由于小磁針受磁力作用，它的北極所指的方向跟磁感應線方向一致。所以小磁針的北極指向紙內，而南極指向紙外。
答案 A
或者，把環形導線看作是單匝的螺線管，根據右手螺旋定則(二)可知，紙內是北極，紙外是南極。由于螺線管內部的磁感應線是由南極出來，回到北極。所以導線環內的磁感應線是由紙外指向紙內。同理可得正確答案為A.
例2： 如圖所示，電源電壓為3 V，小燈泡上標
有“3 V，1．5 w”的字樣，輕質彈簧上端固定且
和導線接觸良好，當開關s斷開時，彈簧下端恰
好能和水銀槽中的水銀面接觸，則當開關s閉合
時，小燈泡將( )
(A)正常發光 (B)不能發光
(C)忽明忽暗 (D)以上三種情況都有可能
分析與解： 看完題目，首先應該思考的一個問題是：電燈為什么會亮 由電學知識可知，如果電路閉合，燈就亮，反之燈就不亮。有了這個中心．回過頭來就應該分析題目給的電路圖；分析裝置，即可知道這是有關電流的磁效應的問題，其中的彈簧是一通電線圈，可產生磁效應。這樣就可得到以下分析：當開關閉合后．由于水銀導電，所以輕質彈簧上有電流通過，每一匝線圈都可以看作一個單獨的螺線管，上端為N極，下端為s極，相鄰部分為異名磁極，各線圈相互吸引，因為彈簧上端固定，彈簧長度縮短，A點離開水銀面，電路斷開，線圈失去磁性，彈簧又恢復原長，又與水銀面接觸，于是又開始重復上述過程，這樣彈簧就不斷上下振動，使A點時而接觸水銀面，時而離開水銀面，也即電路一會兒閉合，一會兒斷開，我們看到的現象應當是燈忽明忽暗：
答案 C
四、能力訓練
1．將重力均為G的兩磁環A、B套在光滑的塑料架上，磁環A“懸浮”在空中，
如圖所示，設A、B兩環所受的支持力分別為FA、FB，則
A．FA=G、FB=G B.FA＝G、FB=2G
C．FA=2G、FB=2G D．FA=2G、FB=G
2．實驗室有一個舊的學生直流電源，輸出端的符號模糊不清，無法分辨正負極。小康同學設計了下面判斷電源兩極的方法，在桌面上放一個小磁針，在磁針東面放一個螺線管，如圖所示。閉合開關后，磁針指南的一端向東偏轉。下列勢斷正確的是。
A．電源A端是正極，在電源內電流由A流向B B．電源A端是正極，在電源內電流由B流向A
C．電源B端是正極，在電源內電流由A流向B
D．電源B端是正極，在電源內電流由B流向A
3．如圖所示，磁性水雷是由一個小磁針來控制起爆電路的
水雷．當軍艦接近磁性水雷時，就會引起水雷爆炸，其根本
依據是( )
(A)磁極間的相互作用規律 (B)電荷間的相互作用規律
(C)磁場對電流的作用原理 (D)電磁感應原理
4．上海引進德國的磁懸浮技術，從浦東機場至陸
家嘴建一條長達30km的磁懸浮列車示范段。磁懸浮
列車根據采用電磁鐵的類別可以分為常導吸引型及
超導排斥型兩大類。常導吸引型磁懸浮列車，是以
常導磁鐵、導軌為導磁體，通過異名磁極間相互吸引
使車身離開導軌，用氣隙傳感器調節懸浮間隙（懸浮
高度10mm），適用于在城市及近郊中低速的交通運輸，
成本較低。超導排斥型磁懸浮列車，它是靠超導磁鐵
和低溫技術來實現懸浮運行，懸浮高度為 l00mm，由浸入低溫（－268．8℃）槽內的超導材料制成電磁線圈，裝在車上，這種線圈電阻為零，使它產生強大的磁場，與埋設在軌道上的閉合鋁環線圈的感應磁場相互作用，互相排斥而浮起，此種類型磁懸浮列車可超高速運行（理論上可達1000km／h）根據上文，思考并回答下列問題：
（1）磁懸浮利用的是什么原理？____________；
（2）為什么懸浮能提高運行速度？________________________；
（3）采用超導材料有什么突出的優點？________________________。
5．填寫出下列生活中常見現象及做法的原理．
(1)機械手表不要放在電視機、收音機旁，因為 ；
(2)房門后及相對應的墻壁上各安裝有磁鐵及鐵塊，是利用磁鐵防止門因風吹等原因而關閉 ；
(3)將螺絲刀在磁鐵上朝一個方向刮幾下再去擰細小的螺絲，道理是． 。
6．我們知道在電流的周圍存在著磁場、磁場之間有力的作用．磁場對電流的作用其實質就是磁場與磁場間的作用．因而人們猜想電流之間有沒有力的作用呢 如果有，它們之間的相互作用有什么規律嗎 請你設計驗來探究此問題。
7．電腦的軟磁盤為什么不能和永磁體放在一起
8．實驗：探索電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關
實驗器材：
若干質量相同的小鐵片(或大頭針)、絕緣銅線(漆包線)
干電池、2個水杯、4個同一型號、至少5cm長的鐵螺釘、記號筆、膠帶、砂紙
實驗過程：
做4個磁性強弱不同的電磁鐵比較電磁鐵磁力大小；
分析磁性強弱和繞在電磁鐵上線圈匝數的關系；
記錄數據
電磁鐵 纏繞的漆包線匝數y 吸起的小鐵片數x
A 10 5
B 20 8
C 30 13
D 40 18
（1）用x軸表示吸起的小鐵片(大頭針)個數，用y軸表示線圈的匝數．根據表中給
出的數據在坐標紙上描點，并作出圖像．
（2）用作出的圖像估測纏50匝線圈的螺釘能吸起小鐵片(或大頭針) 的個數 。
（3）電磁鐵纏繞的線圈匝數增加，電磁鐵磁力的大小如何變化？ 。
（4）寫出線圈匝數和吸起小鐵片(或大頭針)數量變化的關系式 。
（5）在實驗中要用同一型號規格的螺釘，這是為了 。
第26講參考答案：
1．B 2．C3．A
4．（1）就用磁極間的相互作用即同名磁極相互互推斥，異名磁極間相互吸引的原理 （2）使車身離開導軌從而減少列車運行時所受到的阻力。（3）線圈電阻為零，電流大，使線圈產生強大的磁場。
5．（1）電視、收音機中的電流流過時會產生磁場，使機械手表走時不準；
（2）磁鐵能吸引鐵的性質；（3）螺絲刀被磁化后能吸引螺絲，防止螺絲掉落。
6．將兩根直導線用細線吊起來相互靠近，讓它們能自由擺動．然后各自通入電流觀察其現象；改變它們中的電流方向使之相同或相反，觀察現象，從而認識電流之間也有力的作用，且當電流方向相反時導線之間出現斥力而遠離，當電流方向相同時，導線之間出現引力而相吸。
7．電腦軟磁盤是用磁性材料制成的，里面記錄著信息，當軟磁盤和永磁體放在—起時，
盤中的磁性刻錄會被磁化使盤中的信息丟失，因此注意，軟磁盤不能和永磁體放在—起
8．
(1)如圖
（2）y=kx k=y/x=22匝/10個=2.2匝/個
50匝/2.2匝/個=23個
(3)增加
(4) y=kx=2.2x
(5)同一型號螺釘才能保證比例系數為常數，螺釘的大小和制作材料影響磁性強弱。
圖3
圖2
圖1
A

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