从指南针到磁悬浮列车 电从哪里来

第十五讲 从指南针到磁悬浮列车  电从哪里来

一、中考热点

随着中考命题考查能力要求的提高，对本讲知识应用的考查也大幅提高．课改区中考试题的特点是：结合生产、生活实际或具有时代性的高科技知识创设问题情景，引导同学们将所学知识应用于新的物理情景．如水位报警器、各种指示仪都不同程度地出现在中考试卷中．

 考试热点有：(1)磁现象、磁化、磁场及磁场的方向的确定，磁场和磁感线的关系；(2)地磁场及磁偏角；(3)通电导体周围的磁场、通电螺线管磁场的特点，电磁铁的特性和工作原理；(4)电磁继电器和扬声器的结构、工作原理以及在生产生活中的应用；(5)磁场对通电子线的作用，电动机的结构和工作原理；(6)电磁感应现象、发电机的工作原理、交流电．另外考查“磁极性质与磁感线方向、磁体周围小磁针的N、S受力方向之间的关系”、“通电螺线管的磁场与电流方向的关系”；“电磁继电器工作原理”等方面的作图仍是中考作图题的主要内容．

2009年中考预测：磁体与磁体的性质特别是磁极间的相互作用，是电磁学的基础，考查是必不可少的，预计会穿插到电流的磁场中进行考查；电流的磁场是电磁学的重中之重，根据电流方向画出螺线管的磁极、根据通电螺线管的磁极确定电流方向(电源的正负极)或画绕线估计是考查的主要形式；探究影响电磁铁磁性强弱的因素是一个明显的趋势；分析电磁继电器的工作原理是另一重点内容，估计会出现一些设计电路问题．本讲包括很多探究实验，以这些实验为背景，通过改变实验条件或对实验中某些环节设置障碍，提出一些探究、开放性问题，考查这些实验的探究过程，实验思想以及这些探究实验中所体现的科学方法也是中考命题的趋势

二、考点精讲

1．磁现象

(1)磁性：物体具有吸引铁、钻、镍等物质的性质．铁、钴、镍等物质，或含有铁、钴、镍的合金，或铁和其他金属的氧化物，这些我们统称为磁性材料，所以磁性表现为能吸引磁性材料．

(2)磁体：具有磁性的物体．磁体可以分为人造磁体和天然磁体．磁体能吸引磁性物质，但不能吸引非磁性物质如铜、玻璃等．磁体吸引磁性材料时，不需直接接触，甚至隔着某些物质磁体仍能吸引磁性物质．

(3)磁极：磁体上磁性最强的部分．任何磁体都有N和S两个磁极．它们同时存在或消失，不存在只有单名磁极的磁体．

(4)磁体的指向性：在水平面内自由静止的磁体总是指向南北方向，指南的磁极叫南极(S极)，指北的磁极叫北极(N极)。 

(5)磁极之间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

(6)磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫磁化。能被磁化的材料叫磁性材料，如钢、铁、钴、镍等。

2．磁场

磁体周围存在磁场，磁场的基本性质就是对放入其中的磁体产生磁力的作用．

(1)磁场的方向：在磁场中某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。

(2)磁感线：用一些带箭头的曲线，可以形象、方便地描述磁场，这样的曲线叫磁感线．磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，磁感线分布的疏密可以反映磁场磁性的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，反之越弱．磁感线是人们为了直观形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线，它并不是客观存在于磁场中的真实曲线，因此在磁场中标出磁感线时，应将其画成虚线．而磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，只不过是看不见又摸不着．

3．地磁场

地球周围空间里存在着的磁场叫地磁场，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近地磁两极与地理两极并不完全重合，指南针所指南北方向与地理上的南北方向稍有偏离，其夹角称为磁偏角，最早是由我国宋代的沈括发现的．

 4．电流的磁场

 奥斯特实验揭示了电流周围有磁场，磁场的方向跟电流方向有关。

 通电螺线管周围的磁场与条形磁体的相似，两端相当于条形磁体的N、S极．它的极性可用安培定则来判定：通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向有关，它们之间的关系可用安培定则判定：在螺线管上标出电流的环绕方向，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．通电螺线管内部的磁感线与外部的N极和S极的磁感线组成闭合的曲线。

5．磁场对电流的作用

(1)通电导体在磁场里要受到力的作用而运动，受力的方向跟电流方向和磁感线方向有关。

    (2)应用：电动机．

(3)原理：根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的．

(4)基本构造：转子、定子．

(5)能的转化形式：电能转化为机械能．

(6)换向器：直流电动机中有换向器，每当线圈平面转过平衡位置时，换向器自动改变通人线圈中的电流方向，使线圈连续转动。

6．电能的产生

(1)电池：把其他形式的能转化为电能的装置。

(2)化学电池：把化学能转化为电能的装置。

(3)蓄电池、太阳能电池、燃料电池。

(4)发电机：把其他形式的能转化为电能的装置。

7．电磁感应

闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。

关于电磁矿渣注意几个关键词：闭合电路、一部分导体、在磁场中、做切割磁感线运动。

(1)导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关

(2)在电磁感应现象中，机械能转化为电能

(3)应用：发电机、动圈式话筒

(4)原理：电磁感应

8、电能的输送    高压输电

三、例题精讲 

考点一  简单的磁现象

例一、（盐城市）甲、乙两个磁极之间有一个小磁针，小磁针静止时的指向如图所示。那么(    )

  　　A．甲、乙都是N极

  　　B．甲、乙都是S极

 　　 C．甲是S极，乙是N极

  　　D．甲是N极，乙是S极

例二、（08恩施）如图1，将铁钉放在某矿石附近，铁钉立即被吸引到矿石上，此现象说明该矿石具有  (    )

Ａ．导电性         Ｂ．磁性       Ｃ．弹性势能       Ｄ．隔热性

考点二 电磁铁

例一、（河南省）小明用导线烧在铁钉上，接入图2所示的电路中，制成了一个电磁铁。闭合开关S，小磁针静止时左端应为　　　极，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，电磁铁的磁性将       　　。

例二、（广东省）如图4所示是研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图．开关的　　　　可控制磁性的有无；要改变通过电磁铁中的电流大小，可通过改变　　　　实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可通过观察电磁铁吸引大头针的　　　　来确定。

例三、3、（广州市）图9所示是某同学连接的电铃电路，开关闭合后，电路中始终

有电流，但电铃只响一声就不再响了，原因是(    )

A．电磁铁始终没有磁性

B．衔铁没有向下运动

C．衔铁一直被电磁铁吸着不能回弹

D．电池正、负极接反了

考点三  磁感线和通电螺线管的磁极

例一、（08盐城）甲、乙两个磁极之间有一个小磁针，小磁针静止时的指向如图所示。那么（   ） 

 A．甲、乙都是N极  B．甲、乙都是S极  c．甲是s极，乙是N极  D．甲是N极，乙是S极

例二、（08温州）下图能正确表示条形磁铁磁场的磁感线的是 

例三、（山东省）1820年,安培在科学院的例会上做了一个小实验,引起与会科学家的极大兴趣。如图4所示,把螺线管沿东西方向水平悬挂起来,然后给导线通电,看到的现象是:通电螺线管    (    ) 

　　A.转动后停在任意位置

　　B.转动后停在南北方向上

　　C.不停地转动下去

　　D.仍保持在原来位置上

例四、（南通市）发现电磁感应现象的科学家是

A．法拉第  B．焦耳  C．奥斯特  D．安培

例五、（南宁市）如图3所示，通电螺线管周围的小磁针静止时，小磁针N极指向不正确的是

 　　 A．a    B．b    C．c    D．d

　例六、（宿迁市）如图5所示的自动控制电路中，当开关S闭合时，工作电路的情况是

　　A．灯亮，电动机不转动，电铃响

　　B．灯亮，电动机转动，电铃响　　C．灯不亮，电动机转动，电铃响　　D．灯不亮，电动机不转动，电铃响

考点四  电动机与发电机

例一、（南京市）图6所示是课本中的几个实验．演示磁场对通电导体有力的作用的是

例二、（苏州市）在安装直流电动机模型的实验中，为了改变电动机的转动方向，可采取的措施是

    A．改变磁场的强弱                    B．改变电流的大小

    C．只改变电流方向或只改变磁场方向    D．同时改变电流方向和磁场方向

例三、（绍兴市）下列四幅实验装置图所反映的原理，对电动机的发明有直接影响的是

例四、（佳木斯）下图各实验现象揭示发电机原理的是（    ）

四、 课内练习

一、填空题

1、（重庆市）丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在__________；英国物理学家法拉第首先发现了闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，导体中会产生电流，这种现象被称为______________现象。

2、（贵阳市）发电机是根据　　　　　　　原理制成的．发电机产生的电流称为感应电流，感应电流的方向与闭合电路一部分导体切割磁感线的方向及　　　　　　　　　方向有关．

3、（潍坊市）如图所示，是小明同学探究“怎样产生感应电流”的实验装置．ab是一根铜棒，通过导线连接在灵敏电流计的两接线柱上．实验时发现，无论怎样水平移动金属棒，指针都没有明显偏转(仪器、接触都完好)．请从两个方面写出改进措施：

①                                                    

②                                                    

　4、（安徽省）电动机在通电后线圈会在磁场中转动（如图），在线圈转动的过程中，     （选填“会”或“不会”）产生感应电流。

5、（08烟台）a、b为两个条形磁铁的两个磁极，根据图8所示的磁感线方向，可以判断a为________，b为______，小磁针上端为_____________。

二、选择题

1、（盐城市）下列说法正确的是（   ）

  　　A．奥斯特发现电流周围存在磁场       B．法拉第发现了电流的热效应

  　　C．焦耳发现磁能生电                 D．瓦特发明了电灯

2、（烟台市）在探究电磁铁的实验中，小明利用相同规格的大铁钉和漆包线自制了两个匝数不同的线圈，连接电路如图5所示．闭合开关，调整变阻器滑片使电流保持不变，观察电磁铁吸引大头针数目的多少．这一实验的目的是研究电磁铁的磁性与哪个因素有关    （   ）

　　A．电磁铁的极性      B．线圈的匝数

　　C．电流的方向         D．电流的大小

3、（烟台市）（多选）是小明同学为了探究闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，产生感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向)．下列分析比较，结论正确的是  （   ）

    A．比较图a和b，说明感应电流方向与磁场方向有关

    B．比较图b和c，说明感应电流方向与导体运动方向有关

    C．比较图a和c，说明感应电流方向与磁场方向和导体运动方向均无关

D．由图d可得出结论：感应电流方向与导体是否运动无关

　4、（孝感市）在如图所示电路中，当闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中电磁铁（   ）

　　A．a端是N极，磁性增强  

　　B．a端是S极，磁性增强     

　　C．b端是N极，磁性减弱     　　D．b端是S极，磁性减弱

5、（襄樊市）下列家用电器中，应用了电动机的是（   ）

　　A．电熨斗 B．电风扇 C．电饭锅 D．电热毯

6、（厦门市）下列家用电器中，应用了电动机的是（   ）

　　A．电熨斗 B．电风扇 C．电饭锅 D．电热毯

三、作图题

1．（08泰州）如图13是一个蹄型磁铁，虚线是磁极附近的部分磁感线，小磁针在图示位置静止，请标出蹄型磁铁的N极和s极

2．（08达州）如图所示为两个条形磁体及其它们之间的磁感线，请在图中标出条形磁体的磁极以及相应的磁感线的方向。

3、（08佛山）两条形磁铁的磁极如图相对，请在下图中画出这两磁极间的磁感线，在A点画一小磁针，并标出N极．（注：至少画三根磁感线，且能看出磁极间磁场分布的特点）