第二十章电与磁
一、磁现象
（一）磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性
1、特点
（1）磁体能够吸引铁、钴、镍等磁性物质
（2）磁体吸引磁性物质时，可以不直接接触.
2、常见的磁体的分类
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧保持）软磁体（磁性不能长久硬磁体（永磁体）按磁性保持的时间分人造磁体天然磁体按磁体来源分针形磁体蹄形磁体条形磁体按磁体的形状分磁体分类（三）探究磁体的磁极、指向性
磁体磁性强弱
1、实验过程：把一些铁屑平放在纸上，把条形磁体平放在铁屑上，然后
把磁体慢慢提起，同时轻轻抖动，观察有什么现象.
2、实验现象：在磁体两端吸引的铁屑最多，中间几乎没有吸引到铁屑.
3、实验结论：条形磁体的两端磁性最强，中间部位磁性最弱.
磁体的指向性1、实验过程：将小磁针放置在支架上，使其能在水平面内自由转动，当
小磁针静止时，观察现象；再拨动小磁针让其转动，再次静止下来时，观
察现象.
2、实验现象：小磁针最后静止下来时，总是一端指南，一端指北.
3、实验结论：磁体能一端指南，一端指北，说明磁体具有指向性.
实验结论：磁体上磁性最强的两个部位叫做磁极；自由转动的磁体静止下来时，指南的一端叫磁体的南极，用S 表示，指北的一端叫磁体的北极，用N 表示.（四）磁极间的相互作用规律
实验操作
实验现象N 极与N 极靠近相互排斥S 极与S 极靠近相互排斥N 极与S 极靠近相互吸引实验结论同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引.
（五）磁化
1、实验探究：磁化现象
（1）实验操作：在铁架台上固定一软铁棒，下方放一些铁屑，拿一根
条形磁体靠近铁棒的上端，观察现象；再把条形磁体拿走，观察现象.
（2）实验现象：当单独一根铁棒放置在支架上时，铁屑没有被吸引，
当条形磁体接近铁棒时，铁棒把铁屑吸引起来；当把条形磁体拿开，
铁屑几乎全部掉下来.
（3）实验结论：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现
象叫做磁化.
2、磁化的应用：磁带、磁盘、卡片上都含有磁性物质，利用它上面的磁性物质可以存储声音、图像和文字信息.
3、磁化的危害：如机械手表被磁化后走时不准；电视晶体管被磁化后彩失真等.
4、消磁：使磁体失去磁性的过程
5、消磁是磁化的逆过程：消磁是将磁体内部原来排列整齐有序的磁分子打乱，变得杂乱无章；如通过撞击、煅烧等手段使磁体失去磁性.
二、磁场
1、磁场：磁场是磁体周围空间存在的一种特殊物质，这种物质摸不着、看不见，但能对放入其中磁体产生力的作用，我们把它叫做磁场.
2、磁场基本性质：对放入磁场中的磁体产生力的作用
3、磁体间的相互作用：磁体间的相互作用是通过磁体周围的磁场发生的
4、磁场的方向
（1）实验过程：在桌上放一圈小磁针，观察磁针指向；把一个条
形磁体放到小磁针中间，观察小磁针的指向.
（2）实验现象：在没放入条形磁体前，每个小磁针是指南、北的；
放入条形磁体后小磁针的N极指向发生了改变，说明小磁针N极
的受力方向发生了改变.
柴火无烟灶（3）实验结论：磁场具有方向性；在磁场中的某一点，小磁针静
止时北极所指的方向就是该点的磁场方向.
（二）磁感线：
1、实验探究：如何形象地显示出磁场的方向？
（1）实验过程：在桌子上放一根条形磁体，在条形磁体上平放一块玻璃板，把铁屑均匀地撒在玻璃板上，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的排列情况.
（2）实验现象：如图甲所示，轻轻敲击玻璃板时，看到小铁屑有规则地排列起来.快装舞台
（3）分析论证：因为撒在玻璃板上的每一个小铁屑都被磁化，相当于一个小磁针，小磁针在磁体周围磁场的作用下有规则地排列；从铁屑分布情况可以看出磁场的大致分布情况，铁屑分布较密的地方磁场较强，较疏的地方磁场较弱；从铁屑在磁场中的排列情况可以看出，铁屑的分布好似许多条曲线，如果按照铁屑在磁场中排列的情况画出一些带箭头的曲线，就可以形象地描述磁场；由此，人们引入了磁感线的概念，用来形象地描述磁场，如图乙所示.
（3）磁感线的定义：把铁屑在磁场中的排列情况用一些带箭头的曲线画出来，可以方便、形
象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线.
（4）磁感线的方向：磁感线是有方向的曲线，磁感线上每一点的切线方向都与放在该点的小磁针静止时北极的方向一致，也与该点的磁场方向一致.
2、几种常见磁场的磁感线分布情况（如图所示）
三、地磁场
（一）地磁场
1、地球本身是一个巨大的磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场.
2、地磁场跟条形磁体的磁场相似（如图所示）；小磁针指南北，是因为受到地磁场的作用.（二）磁偏角
1、地球这个大磁体有两个磁极，分别为地磁的南极（S)和地磁的北极（N），地磁的两极和地理的两极并不重合.
2、地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，因此小磁针所指的南北方向与地理的南北方向并不重合，它们之间有一个偏角，我们称之为磁偏角.
知识点二：磁生电
一、电流的磁效应
（一）奥斯特实验
1、实验过程：把一根直导线平行拉在静止的小磁针的上方，观察通电时小磁针的偏转情况；断开电源，观察小磁针的偏转情况；改变直导线中的电流方向，再观察小磁针的偏转情况.
2、实验现象：通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针返回原来指向南北的状态，改变直导线中电流方向，发现小磁针的偏转方向与原来偏转方向相反.
3、分析论证：小磁针偏转，说明小磁针受到了力的作用，证明通电导体周围存在着磁场；改变电流方向，小磁针偏转方向发生改变，说明电流周围的磁场方向与电流方向有关.
4、实验结论
（1）电流周围存在磁
（2）电流的磁场方向跟电流方向有关(电流方向改变，磁场方向随着改变)
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（二）电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，这种现象叫做电流的磁效应.
二、通电螺线管的磁场
（一）螺线管：把导线绕螺旋状，就做成了一个螺线管（即线圈）
（二）探究通电螺线管的磁场分布规律
1、通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管两端相当于条形磁体的两个磁极.
2、通电螺线管两端的极性与螺线管中电流的方向有关.
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（三）通电螺线管和条形磁体的异同（如下图）
条形磁体通电螺线管
不同点磁性磁性不变通电时有磁性，断电时无磁性，且磁性强弱与电流大小有
关.
磁极磁极不变磁极与电流方向有关
相同点（1）具有磁性、指向性；（2）能将其他磁性物质磁化；（3）磁极在两端，且
两端磁性最强.
三、安培定则
（一）内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N 极.
（二）应用：安培定则的应用一般有以下几种
1、已知螺线管中的电流方向，判断通电螺线管的南、北极.
2、已知磁感线方向或通电螺线管的南、北极，判断螺线管中电流的方向.
3、根据通电螺线管的南、北极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线方向.
知识点三：电磁铁电磁继电器
一、电磁铁
（一）概念：内部插有铁芯的螺线管叫做电磁铁
（二）特点：通电时有磁性，断电时无磁性.
实验过程
实验现象现象分析用铜导线穿过硬白纸板，
绕成螺线管，在白纸上均匀
地撒上一些铁屑，给螺线管
通电后，轻轻敲击纸板，观
察铁屑的分布情况.从铁屑的分布看，螺线管外部磁感线的分布和条形磁体相同.
把小磁针放在白纸板上
不同位置，给螺线管通电
后，在白纸板上记下各个位
置小磁针N 极的指向.
放入小磁针后看到周围的小
磁针N 极指向不同，内部磁针N
极指向相同.
从磁针N 极指向看，螺线管周围磁感线是从螺线管一端出来回到另一端，内部磁感线是从另一端到这一端；说明螺线管有两个磁极且在两端.
改变电流方向，观察小磁针N 极指向与原来是否相同.小磁针N 极指向与原来相反小磁针N 极指向改变，说明磁场方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极
性改变了；说明通电螺线
管的磁场方向与电流方向
有关.
（三）原理：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的（电磁铁是内部插有铁芯的螺线管，当通电螺线管插入铁芯后，由于铁芯被磁化，产生了与螺线管的磁场方向一致的磁场，因而它的磁性比没有铁芯时强得多.因此，电磁铁是利用电流的磁效应和通电螺线管内插入铁芯后，磁性大大增强的原理工作的）
（四）电磁铁磁极极性的判断：由于电磁铁是插有铁芯的螺线管，所以电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用安培定则来判定.
二、电磁铁的磁性
（一）探究影响电磁铁磁性强弱的因素
1、提出问题：电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关？
2、猜想与假设：电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小以及螺线管的线圈匝数有关.
3、设计实验
（1）电磁铁的磁性强弱无法看见，可以通过电磁铁吸引大头针的多少来判断它的磁性强弱.（2）由于电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小及线圈匝数的多少都有关系，所以探究时需采用控制变量法.
4、进行实验
（1）将导线缠绕在一枚铁钉上制成一个简易电磁铁，并将其置于足量大头针的上方.
（2）将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关、电源连入电路中，如甲图所示.
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化.
（4）将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图乙所示，观察两个电磁铁吸引曲别针的数目有什么不同.
（5）整理好实验器材
5、分析论证：图甲所示实验中，通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；图乙所示实验中，线圈匝数多的电磁铁吸引大头针的数目多，说明匝数多的电磁铁的磁性比匝数少电磁铁的磁性强.
6、实验结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有电流的大小和线圈的匝数；匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的
磁性越强.
（二）电磁铁的优点及应用
1、电磁铁的优点
（1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无
（2）可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性
（3）可以通过改变电流的大小或线圈的匝数来改变其
磁性的强弱
2、电磁铁的应用
（1）电磁铁通电后可以对铁、钴、镍等磁性材料制成的物体产生力的作用，主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置、电磁选矿机和许多自动控制装置上；全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的.
（2）利用电磁铁产生强磁场；现代技术上有很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的；如磁浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器等.
三、电磁继电器
（一）概念：继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置.
（二）实质：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
（三）结构；电磁继电器的结构如图所示，由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点等组成；其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成.
（四）工作原理：电磁继电器的低压控制电路由电磁铁、低压电源和开关组成；高压工作电路由用电器、高压电源和电磁继电器的触点部分组成；具体工作过程如下：
mum-147作）
用电器（工作、停止工有、无强电流通、断高压工作电路吸、放衔铁有、无电磁铁磁性有、无弱电流通、断低压控制电路开关−−−→−−−−→−−−−→−−−−→−−−−→−−−−→−（五）应用
1、利用电磁继电器可以通过控制低压电路的通、断间接地控制高压电路的通断，使人远离高压的危险.
2、利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制.
3、在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现温度、压力或光自动控制.
知识点四：电动机
一、磁场对通电导体的作用
（一）探究磁场对通电导线的作用
1、提出问题：通电导线在磁场中是否受到力的作用，如果受
到力的作用，力的方向和什么因素有关？
2、猜想与假设：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向
可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关.
3、实验装置：如图所示是探究磁场对通电导线作用的实验装置（用两根平行的金属导轨，把一根金属棒ab 支起来，并且让金属棒位于蹄形磁体两极之间的磁场中）.
4、实验过程及现象
手机应急充电器实验过程现象分析
闭合开关观察金属棒ab 通电后的运动情况
金属棒ab 向左运动磁场对通电导体有力的作用
断开开关金属棒ab 不动断电时金属棒中无电流导体不受力移走磁体闭合开关金属棒ab 不动金属棒受力是磁场施加的；无磁场，
即使通电，导体也不受到磁场的作用力.
磁体不动对调电源正负极（改变电流方向）然后闭合开关金属棒ab 向右运动电流方向改变时，金属棒
ab 受力方向也改变；即金属棒ab 受力方向与电流方向有关.
保持电流方向不变对调磁体的N、S 极(改变磁场方向）然后闭合开关金属棒ab 向右运动磁场方向改变时，金属棒ab 受力方向也改变，即金属棒ab 受力方向与磁场方向有关.
同时改变电流方向和磁场方向.金属棒ab 向左运动.电流方向和磁场方向同时改变时，金属棒ab 受力方向不变.
5、实验结论：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁感线方向有关.
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