初中物理的「電和磁」部分,內容獨立理解相對簡單,但是混合複習時,往往容易出現混淆,尤其是「電生磁」、「磁生電」、「磁場對電流的作用」三個部分。在中考裡通常是偏重於原理性考查,題型以選擇、填空和實驗探究為主,多與力學、電學等知識點結合。本次擬將這三個內容,依次分成三篇,彼此獨立又相互聯繫。
一、電流的磁場
1、發現者:丹麥奧斯特,1820年
2、電磁效應:電流的磁效應通電導線的周圍存在磁場,稱為電流的磁效應。
二、奧斯特實驗
1、工作原理:電流的磁效應
2、圖示:
3、實驗現象:導線通電時,小磁針發生偏轉;斷電時,小磁針回到原位置;電流改變方向時,小磁針的偏轉方向隨之改變。
4、奧斯特實驗現象說明:①通電導線的周圍存在磁場;②磁場與電流的方向有關。
三、通電螺線管
1、工作原理:電流的磁場與條形磁鐵的磁場一樣,其方向和兩端的極性與通過電流的方向有關。
2、安培定則:
①作用:又稱右手定則,用於判斷電流方向與磁極間的關係。
②內容:用右手握住螺線管,讓四指彎向螺線管中電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。
3、對安培定則的認識:
①利用安培定則,知道螺線管中電流的方向,可以判斷通過電螺線管兩端的極性;同理,知道通電螺線管兩端的極性,可以判斷螺線管中電流的方向;根據通電螺線管的南北極以及電源的正負極,可畫出螺線管的繞線方法。
②決定通電螺線管磁極極性的根本因素是通電螺線管上電流的環繞方向,而不是通電螺線管上導線的繞法和電源正、負極的接法。當兩個螺線管中電流的環繞方向一致時,它們兩端的磁極極性才相同。
③四指的環繞方向必須是螺線管上電流的環繞方向。
④N極和S極一定在通電螺線管的兩端。
⑤螺線管通電後,在磁體的內部和外部都存在磁場,且磁場方向、磁感線方向、小磁針靜止時北極所指的方向總是一致的;磁感線是一條條閉合的曲線,在磁體外部是從N極出發回到S極,在磁體內部則是從S極指向N極。
3、通電螺線管
①磁極特點:有兩個磁極:N和S;「同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。」
②周圍磁場的磁力線分布方向,與磁鐵的磁力線規定相同:在磁場中的某一點,小磁針北極靜止時所指的方向,就是該點磁場的方向。
③磁場方向與電流方向、螺線管纏繞方向有關。
④磁場強弱與電流強弱、線圈匝數、有無鐵芯有關。
4、實驗:探究「通電螺線管外部磁場的分布」要點
①研究方法:轉換法、控制變量法
②在螺線管中插入鐵芯的作用:增強磁場
③在通電螺線管周圍的不同位置放置小磁針的作用:觀察判斷磁力線方向,驗證「任何一點的曲線方向都跟放在該點的磁針北極所指的方向一致」的結論。
④不能用懸掛且能夠自由轉動的大頭針替代小磁針:原因是不能指示磁場方向。
⑤通電螺線管的極性與經過螺線管的電流方向的關係:電流方向改變,通電螺線管的極性隨之改變。
⑥安培定則:用於「根據電流方向,判斷通電螺線管的極性」。
四、電磁鐵
1、定義:插入鐵芯的通電螺線管。可以通斷電流來控制電磁鐵的磁性。
2、工作原理:電流的磁效應。通電螺線管插入鐵芯後磁場增強,磁極由電流方向來控制。
3、影響電磁鐵磁性強弱的因素的實驗
①研究方法:轉換法、控制變量法
②電路中滑動變阻器:作用是「改變電路中電流的大小」;接法是「一上一下接入」。
③通過比較電磁鐵吸引小鐵釘的個數多少,反映磁性的強弱(採用方法:轉換法)
④實驗如何控制變量(控制變量法的應用):
a、電磁鐵磁性強弱與線圈匝數的關係:控制電流不變,選擇纏繞線圈匝數不同的電磁鐵,依次串聯進行實驗;
b、電磁鐵磁性強弱與電流大小的關係:選擇纏繞線圈匝數不變的電磁鐵,接入同一電路中,移動滑動變阻器的滑片,改變電路中電流的大小進行實驗;
c、電磁鐵磁性強弱與有無鐵芯的關係:控制線圈纏繞匝數和電路中電流不變,只改變電磁鐵中有無鐵芯。
⑤在實驗過程中,用安培定則判斷電磁鐵的N極和S極。
4、實驗結論:電磁鐵的磁性強弱與通過的電流大小和線圈的匝數多少有關,線圈匝數一定時,通過的電流越大,電磁鐵的磁性越強;電流一定時,外形相同的螺線管,線圈匝數越多,電磁鐵的磁性越強。因此,電磁鐵的磁性強弱,可以通過改變電流的大小、線圈的匝數、線圈的形狀來控制。
五、應用範圍
①電磁繼電器:實質是由電磁鐵控制的開關。本質應用:用低電壓弱電流控制高電壓強電流,進行遠距離操作的自動控制。
②通電螺旋管、電磁鐵、電磁起重機
③電話聽筒/揚聲器:把電信號轉化為聲信號的裝置。
④磁懸浮列車在車廂和鐵軌上分別安放電磁體,控制電流方向,使車廂和鐵軌之間產生同名磁極,使列車離開鐵軌一段距離,能夠有效消除車廂與鐵軌之間的摩託。
六、例示
(照例分為三部分。今天是第一部分內容。數學的「一次函數」文章,只能推到明天發了,不好意思。謝謝您的本次閱讀,敬請繼續關注作者「觀海松說教育」。如果您有更好建議,敬請評論分享。)