1、第 19 课时 电与磁磁场磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质 ,叫作磁场 ;磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用 ;小磁针在磁场中静止时 所指的方向 ,为这一点的磁场方向用磁感线可以形象地表示磁场的 和它的分布情况 ,磁感线越密的地方 ,磁场越 ;磁体外部的磁感线都是从磁体的 N极出发回到 S极 ;磁感线是假想的物理模型 ,实际并不存在 考点知识聚焦考点一 磁场与磁极间的相互作用N极方向强磁场见的 同名磁极相互 ,异名磁极相互 磁极间的相互作用是通过 发生的 地磁场地球周围存在磁场 ,地磁的北极在地理 极附近 ,地磁的南极在地理 极附近。 地理的两极和地磁的两极并不重合 ,它们之间的夹
2、角称为磁偏角 ,这一现象最早是由我国宋代学者沈括发现的考点知识聚焦排斥 吸引磁场南 北奥斯特的发现将一根直导线 架在小磁针的上方 ,把导线的两端接入电路。闭合开关 ,导线中有电流通过 ,小磁针就会转到一个新的位置 ;断开开关 ,小磁针又回到原来位置 ;改变电流的方向 ,小磁针的转动方向 (选填 “会 ”或 “不会 ”)改变 ;这种现象叫作电流的磁效应 考点知识聚焦考点二 电流的磁场平行会磁场 磁场磁场通电螺线管的磁场右手螺旋定则 :用 手握住螺线管 ,让四指指向螺线管中 的方向 ,则拇指所指的那端就是螺线管的 极 考点知识聚焦电流环绕右 电流N考点知识聚焦电磁铁工作原理 :电磁铁是一个带有铁芯
3、的螺线管 ,由线圈和铁芯两部分组成 ;利用电流的磁场 ,通电时有磁性 ,断电时无磁性 ;电磁铁的磁性强弱跟线圈的匝数和电流的大小有关 ,电磁铁线圈的匝数越多、电流越大 ,电磁铁的磁性越强应用：电磁起重机、磁浮列车等应用 :电磁继电器原理如图所示 :通电时 ,电磁铁具有 ,向 吸引衔铁 ,将工作电路接通 ,工作电路闭合 ;断电时 ,电磁铁失去磁性 ,弹簧将衔铁拉起 ,工作电路断开作用 利用 、弱电流电路的通断 ,间接控制高电压、 的工作电路 ,还可以实现远距离操作和自动控制 实质 利用电磁铁控制工作电路的 考点知识聚焦磁性 下低电压 强电流开关磁场对电流的作用 闭合电路时 ,蹄形磁铁中的金属棒会
4、运动起来 ,这说明通电导体在磁场中 的作用 ,移走蹄形磁铁 ,金属棒就不再运动 ;磁场方向不变 ,改变电流的方向 ,金属棒的运动方向会 ;保持电流的方向不变 ,改变磁场的方向 ,金属棒的运动方向也会 结论 :通电导体在磁场中会受到 ,力的方向跟 的方向和 的方向都有关系 考点知识聚焦受到力改变 改变考点 三 磁场对电流的作用力的作用 电流 磁场磁场对电流的作用 拓展 :通电导体在磁场中受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关电动机原理 :通电线圈在磁场中 ;另外实际的直流电动机还会通过 及时改变线圈中的电流方向 ,以保持线圈的持续转动 考点知识聚焦受力转动 转向器电动机能量转化 :将 能转化为
5、能 应用 扬声器、电流表、电动车等考点知识聚焦电 机械产生感应电流的条件当导体在磁场中静止不动时 ,灵敏电流计的指针 ;当导体平行于磁感线运动时 ,灵敏电流计的指针 ;当导体在磁场中做 运动时 ,灵敏电流计的指针发生偏转 ;改变磁铁两极的位置 ,或改变导体切割磁感线的运动方向 ,灵敏电流计指针的偏转方向也会 结论 :闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时 ,导体中就会产生感应电流 ,电流的方向与 和导体 有关 考点知识聚焦不偏转改变磁场的方向考点 四 电磁感应现象不偏转 切割磁感线切割磁感线切割磁感线的运动方向产生感应电流的条件 拓展 :感应电流的大小与磁场的强弱和导体运动的快慢有关发电机原理
6、 : 能量转化 :将 能转化为 能 应用 动圈式话筒、手摇发电机、风力发电等考点知识聚焦电磁感应机械 电1.洛伦兹力 :运动电荷在磁场中受到的力 ,其受力方向可用左手定则进行判断 ,即伸开左手 ,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内 ,将手放入磁场 ,让磁感线穿过手心 ,让伸开的四指指向正电荷运动的方向 ,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。2.安培力 :通电导体在磁场中受到的力。安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。其受力方向可用左手定则进行判断 (如图 19-1),伸开左手 ,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内 ,将手放入磁场 ,让磁感线穿过手心
7、,让伸开的四指指向电流的方向 ,那么大拇指所指的方向即为安培力的方向。图 19-1考点五 初高衔接知识点考点知识聚焦3.电流的磁场 :电流通过导体时在导体周围产生一定范围大小的磁场 ,这种由电流产生的磁场叫电流的磁场。其磁场方向的判断方法为 (如图 19-2):用右手握住导线 (或导体 )使大拇指的指向为电流的流向 (电流从正极到负极 ,大拇指指向负极 ),此时四指环绕的方向就是磁场的方向。甲 直线电流 乙 磁感线分布周围磁场的判断 图 19-2考点知识聚焦例 1 2018淮南潘集区模拟 关于电磁现象 ,下列说法中正确的是 ( )A.磁场是由磁感线组成的 B.磁场对放入其中的小磁针不一定有力的
8、作用C.导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场D.利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围各点的磁场方向热点考向探究探究 一 磁场与磁体间的相互作用 答案 C解析 磁场是存在于磁体周围的一种物质 ,磁感线是一种理想化的物理模型 ,实际上并不存在 ,磁场不是由磁感线组成的 ,A错误。磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用 ,B错误。导体中的负电荷在做定向移动时形成电流 ,电流会在其周围产生磁场 ,C正确。利用铁屑可以检验磁体周围磁场分布情况 ,因看不出 N、 S极 ,故不能判断磁场的方向 ,D错误。【变式】 如图 19-3所示是用来描绘某磁体周围磁场的部分磁感线 ,由磁感线的分布特点可知
9、,b点的磁场比 a点的磁场(选填 “强 ”或 “弱 ”);若在 b点放置一个可自由转动的小磁针 ,则小磁针静止时 ,其 S极指向 (选填 “P”或 “Q”)处。 图 19-3热点考向探究解析 从题图中可以看出 ,a点的磁感线比 b点的磁感线稀疏 ,故 b点的磁场比 a点的磁场强。小磁针静止在 b点时 ,其 N极指向与该点磁感线的方向一致 ,故 N极指向 Q处 ,S极和 N极的指向相反 ,所以S极指向 P处。强P例 2 2018濉溪县三模 小明在课下通过查阅资料知道 :通电线圈相当于一匝的通电螺线管 ,其两侧的磁极与线圈中电流方向的关系也符合右手螺旋定则 ,把两个线圈 A和 B挂在水平光滑的固定
10、细杆 MN上 ,且平行靠近放置。当线圈通入如图19-4所示方向相同的电流时 ,线圈 A和 B将 (选填 “靠近 ”“距离不变 ”或 “远离 ”)。 图 19-4热点考向探究探究 二 电流的磁场解析 从图可知两个线圈 A和 B中电流的方向向上 ,用右手握住线圈 A、 B,让四指指向线圈中电流的方向 ,则大拇指所指的那端就是螺线管的 N极 ,则线圈A的左端为 N极 ,右端为 S极 ;线圈 B的左端为 N极 ,右端为 S极 ,根据磁极间的相互作用规律可知 ,线圈 A和 B将相互靠近。靠近【变式 1】 2018安庆一模 当开关闭合后 ,电磁铁和永磁体 A产生的磁场如图 19-5所示 ,则下列说法正确的
11、是 ( )A.电磁铁的左端为 S极 B.永磁体 A的左端为 S极C.电源的右端为正极 D.当滑片 P向右端移动时 ,螺线管中的电流减小图 19-5热点考向探究答案 A解析 (1)由图中磁感线可知 ,电磁铁和永磁体相互靠近的一端极性相同 ,且为 N极 ,由右手螺旋定则可判定电流由螺线管的左端流向右端 ,则电源左端为正极 ,右端为负极 ,如图所示 ,故 A正确 ,B、C错误。(2)当滑片 P向右端移动时 ,变阻器连入电路的电阻变小 ,由欧姆定律可知 ,螺线管中的电流增大 ,D错误。【变式 2】 法国科学家阿贝尔 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔因发现了巨磁电阻效应而荣获 2007年诺贝尔物理学奖
12、,巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象 ,大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度 ,图 19-6是其示意图 ,图中 GMR是巨磁电阻 ,如果闭合 S1、 S2并使滑片向左滑动 ,指示灯 L1的实际功率 ,GMR两端的电压 。 (均选填 “变大 ”“变小 ”或 “不变 ”) 图 19-5热点考向探究解析 (如果闭合 S1、 S2并使滑片向左滑动 ,左侧电路中的电阻减小 ,根据欧姆定律可知 ,左侧电路中的电流变大 ,电磁铁的磁性增强。巨磁电阻 (GMR)的阻值与周围的磁场强度有关 ,且巨磁电阻的阻值随磁场强度的增强而明显减小 ,由于巨磁电阻 (GMR)与 L1串联 ,巨磁电阻的阻值减
13、小 ,则这一支路中的总电阻减小 ,L1支路电流增大 ,由 P=I2R可知 ,指示灯 L1的实际功率变大 ;L1支路电流增大 ,L1两端电压增大 ,由串联分压可知 ,巨磁电阻两端的电压变小。变大变小例 3 如图 19-7所示是实验室常用的电流表内部结构图 ,处在磁场中的线圈中有电流通过时 ,线圈会带动指针一起偏转。线圈中的电流越大 ,指针偏转角度越大。关于该现象 ,下列说法中正确的是 ( )A.线圈中的电流越大 ,其所受磁场力越大 B.线圈中有电流通过时 ,把电能全部转化为内能C.改变线圈中的电流方向 ,其转动方向不会改变 图 19-4D.将磁体的 N、 S极对调 ,其转动方向不会改变 热点考向
14、探究探究三 磁场对电流的作用 电动机答案 A解析 线圈中有电流通过时 ,线圈带动指针一起偏转 ,把电能转化为机械能 ,故B错误 ;改变线圈中的电流方向 ,其转动方向会改变 ,故 C错误 ;将磁体的 N、 S极对调 ,其转动方向会改变 ,故 D错误。【变式 1】 2018芜湖二模 1879年 10月 ,经过对 1600多种材料进行几千次试验后 ,爱迪生制成了第一个可供实用的碳丝灯泡 (灯丝由竹丝炭化后制成 )。如图 19-8甲所示 ,当磁体的磁极靠近正常工作的碳丝灯泡时 ,灯丝上端被磁体吸引 ,这是因为 ;要从图甲现象变为图乙中灯丝上端被排斥的现象 ,可以改变 方向。 图 19-8热点考向探究通
15、电导线在磁场中受力的作用磁场【变式 2】 2018蜀山区一模 如图 19-9所示 ,地磁场被称为地球生命的 “保护伞 ”,从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流 ,在接近地球时 ,地磁场会改变其运动方向 ,使其偏离地球 ,对地球起到保护作用 ,其原理是。 图 19-9热点考向探究磁场对通电导体有力的作用例 4 2018蜀山区二模 如图 19-10所示是一款新产品 LED磁浮小夜灯 ,它是由底座和 LED灯组成 ,它的神奇之处在于底座通电后 ,灯能凭空悬浮发光。某同学经过研究分析得知 :通电时 ,因灯的底部和底座间都有磁性 ,所以灯悬浮在空中的原因是 ;由于发生 现象使悬浮部分底部的线圈中产生
16、电流 ,小夜灯能发光。图 19-10热点考向探究探究四 电磁感应 发电机解析 由图可知 ,底座接通电源后 ,灯的底部和底座间都有磁性 ,利用了同名磁极相互排斥使灯泡悬浮。同名磁极相互排斥 电磁感应【变式】 2018全椒县一模 如图 19-11所示是 “探究导体在磁场中运动时感应电流产生条件 ”的实验装置。闭后开关 ,当导体棒水平向右运动时 ,灵敏电流计的指针向左偏转 ,为使灵敏电流计指针向右偏转 ,下列方法可行的是 ( )A.使铜棒竖直向下运动 B.使铜棒竖直向上运动C.保持铜棒静止不动 ,使磁体水平向左运动 D.将磁体的 N、 S极对调 ,仍使铜棒水平向右运动图 19-11热点考向探究D例
17、5 2018庐阳区二模 通电导线在磁场中受到的磁场力方向可以用左手定则来判断 :伸开左手 ,使拇指与其余四个手指垂直 ,并且都与手掌在同一个平面内 ,让磁感线垂直穿过掌心 ,并使四指指向电流的方向 ,这时拇指所指的方向就是通电导线所受磁场力的方向 ,如图 19-12甲所示。在图乙中 ,一根垂直于纸面的导线 P放置在一水平放置的条形磁铁的正上方 ,若导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下 ,则导线中电流的方向是垂直于纸面 (选填 “向外 ”或 “向内 ”)。 图 19-12热点考向探究探究五 与电磁相关的初高衔接解析 在磁体外部 ,磁感线由 N极发出、回到 S极 ,所以图中导线 P处磁感线的方向
18、是从左向右的 ;由题知 ,导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下 ;根据左手定则 ,伸开左手 ,使拇指与其余四个手指垂直 ,并且都与手掌在同一个平面内 ,让磁感线垂直穿过掌心 ,且大拇指指向磁场力的方向 (即竖直向下 ),则四指垂直于纸面指向内 ,即此时电流的方向是垂直于纸面向内的。向内例 6 2018芜湖二模 如图 19-13所示 ,同一条形磁铁 ,从静止开始由同一高度下落 ,分别穿过闭合的塑料线圈甲、断开的塑料线圈乙、闭合的金属线圈丙、断开的金属线圈丁 ,则它穿过哪个线圈后落地时的动能最小 (所有线圈均有电阻 ,不计空气阻力 )()A.线圈甲 B.线圈乙 C.线圈丙 D.线圈丁图 19-1
19、3热点考向探究答案 C解析 条形磁铁在下落过程中穿过闭合金属线圈 ,线圈中产生电流 ,该过程是电磁感应现象 ,将机械能转化为电能。【 变式 1】 荷兰物理学家洛伦兹首先提出 ,磁场对运动电荷有力的作用。为了纪念他 ,人们称这种力为洛伦兹力 ,该力的方向可以用左手定则来判断。如图 19-14所示 ,一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间。此时 ,该电荷所受洛伦兹力的方向是 ( )A.向左 B.向右C.垂直纸面向里 D.垂直纸面向外图 19-14热点考向探究答案 D解析 左手定则 :伸开左手 ,使拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内 ,将手放入磁场 ,让磁感线穿过手心 ,让伸开的四指指向正电荷
20、运动的方向 ,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。【 变式 2】 2018安庆二模 磁场强弱处处相同的磁场叫作匀强磁场 ,磁场强度的单位是特斯拉 ,简称特 ,符号是 T。实验表明在匀强磁场中 ,当通电导体与磁场方向垂直时 ,电流所受的安培力 F等于磁场强度 B、电流 I、导线长度 L三者的乘积 ,即 F=BIL。在磁场强度为 0.5 T的匀强磁场中 ,有一条与磁场方向垂直的通电导线 ,通过它的电流为 5 A,导线上长为 40 cm的一段所受的安培力 F= N;将此导线从磁场中拿走 ,磁场强度 (选填 “变大 ”“变小 ”或 “不变 ”)。 热点考向探究解析 根据题意可得 ,导线所受的安培力
21、 :F=BIL=0.5 T5 A0.4 m=1 N;在匀强磁场中 ,将此导线从磁场中拿走 ,磁场强度不变。1不变热点考向探究突破 探究什么情况下磁能生电【 考点归纳 】 转换法 :通过灵敏电流计指针的偏转情况判断感应电流的有无和方向。 控制变量法 :a.探究感应电流的方向与导体运动方向的关系 (控制磁场方向不变 ,改变导体的运动方向 );b.探究感应电流的方向与磁场方向的关系 (控制导体运动方向不变 ,改变磁场方向 )。 灵敏电流计指针不偏转的原因 :a.不是闭合回路 ;b.导体没有做切割磁感线运动 ;c.产生的感应电流太小。 改变感应电流大小的措施 :换用磁性强的磁体、切割磁感线时保持垂直且
22、尽量快速、改用导线制成的多匝矩形线圈代替单根导线。 能量转化 :机械能转化为电能。 电磁感应现象的实际应用 :发电机、动圈式话筒。实验突破例 如图 19-15所示是 “探究产生感应电流条件 ”的装置 ,导体 ab、开关、灵敏电流计用导线连接 ,组成电路。(1)实验中 ,我们通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生 ;通过指针偏转的方向判断 。 (2)闭合开关 ,让导体 ab在磁场中上下运动 ,发现灵敏电流计的指针;让导体 ab静止 ,磁体水平向右运动 ,则灵敏电流计的指针 图 19-15。 (均选填 “偏转 ”或 “不偏转 ”) (3)如果想进一步探究 “感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关 ”,则应闭合开关 ,保持其他条件不变 ,只改变 ,观察 得出结论。 热点考向探究灵敏电流计指针是否偏转感应电流的方向不偏转偏转导体运动的速度 灵敏电流计指针偏转的幅度
