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知识梳理
1.磁现象
（1）磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质.（吸铁性）
（2）磁体：定义：具有磁性的物质分类：永磁体分为天然分类：体、人造磁体磁
（3）磁极：定义：磁体上磁性最强的部定义：分叫磁极（磁体两端定义：最强中间最弱）种类：指南的磁极叫南极定义：（S），指北的磁极叫定义：北极（N）作用规律：同名磁极相互定定定义：排斥，异名磁定定定义：极相互吸引
说明：一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极.
（4）磁化：①定义：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程.②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料.钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料.所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁.
2.磁场
（1）定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质.磁场看不见、摸不着，我们可以根据它所产生的作用来认识它.这里使用的是转换法.通过电流的效应认识电流也运用了这种方法.
（2）基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用.磁极间的相互作用是通过磁场而产生的.
（3）方向规定：在磁场中的某一点，小磁针北极静止时所指的方向（小磁针北极所受磁力的方向）就是该点磁场的方向.
（4）磁感线：①定义：在磁场中画一些有方向的曲线.任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致.②方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极.③说明：
A.磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的，但磁场客观存在.
B.用磁感线描述磁场的方法叫建立理想模型法.
C.磁感线是封闭的曲线.
D.磁感线立体分布在磁体周围，而不是平面的.
E.磁感线不相交.
F.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱.
（5）地磁场：①定义：在地球周围的空间里存在的磁场，磁针指南北是因为受到地磁场的作用.②磁极：地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近.③磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现.
3.电流的磁场
（1）奥斯特实验：通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应.该现象在1820年被丹麦物理学家奥斯特发现.该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且磁场与电流的方向有关.
（2）通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样，其两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断.
4.安培定则
用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极.
5.电磁铁、电磁继电器
（1）定义：电磁铁是一个带有铁芯的螺线管.
（2）构造：电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的.
（3）特点：电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强.即①电磁铁磁性的有无，可由通断电来控制.②电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制.③电磁铁的极性位置，可由电流方向来控制.
电磁继电器：实质由电磁铁控制的开关.应用：用低电压弱电流控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制.
6.磁场对电流的作用
（1）通电导体在磁场中受到磁场力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关.
（2）直流电动机：用直流电源供电的电动机.
（3）原理：电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的.
（4）构造：直流电动机模型主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、换向器和电刷四部分组成.
（5）直流电动机的转速可由电流大小来控制；转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制.
（6）能量转化：电能转化为机械能.
7.电磁感应（磁生电）
（1）现象：英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应.
（2）感应电流：电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流.感应电流的产生条件：①电路必须是闭合电路；②必须有一部分导体做切割磁感应线运动.③感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关.
（3）发电机的原理：发电机是根据电磁感应现象制成的.构造：交流发电机主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、滑环和电刷.能量转化：机械能转化为电能.
考点扫描
考点1 磁场及磁感线
例1 如图1，磁体周围磁场分布正确的是（ ）.
解析 用磁感线描述磁场时，在磁体的外部，磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极.图A用磁感线描述相互靠近的两个磁体的异名磁极间的磁场，图B用磁感线描述相互靠近的两个磁体的同名磁极间的磁场，图C用磁感线描述条形磁体周围的磁场，图D用磁感线描述蹄形磁体周围的磁场.图A、图C和图D都将磁感线的方向标反了，只有图B所标磁感线的方向正确.选B.
考点2 通电螺线管的磁场及安培定则的应用
例2 如图2所示，正确表示小磁针N极指向的是（ ）.
解析 根据电源的正负极标出通电螺线管的电流方向向上，再根据安培定则判断通电螺线管的N极在左端，然后想像一条通过小磁针的磁感线（外部从N极指向S极，内部从S极指向N极），就可以判断小磁针的指向是否正确.选A.
还有一种运用安培定则的题型，是根据电流磁场的方向（大拇指所指的方向），判断电流方向（四指所指的方向）. 考点3 电磁铁及其特点
例3 如图3所示，A是悬挂在弹簧下的铁块，B是螺线管的铁芯，S是转换开关（S接1时连入电路的线圈匝数多，S接2时连入电路的线圈匝数少），P是滑动变阻器的滑片.要使弹簧的长度变长，可采取的办法是（ ）.
A.不改变滑片P的位置，S由1改接到2
B.S接1不变，将滑片P向右滑
C.S接1不变，将滑片P向左滑
D.S接1不变，滑片P的位置不变，将铁芯B抽出
解析 要使弹簧的长度变长，需要增强吸引铁块的通电螺线管的磁性.通电螺线管的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关.线圈匝数相同，电流越大，通过螺线管的磁性越强.如图所示，不改变滑片P的位置，转换开关S由1改接到2，线圈匝数减少，螺线管的磁性减弱，A选项错误；图所示，S接1不变，将滑片P向左滑，电流增大，螺线管的磁性增强，B选项错误，C选项正确；电磁铁与通电螺线管的区别是无有铁芯，有铁芯的电磁铁比无铁芯的通电螺线管的磁性强，D错误.选C.
考点4 电磁继电器
例4 如图4所示，是一种水位自动报警器的原理图.当水位到达金属块A时，控制电路接通，这时电磁铁的上端是
极，灯 （选填“L1”或“L2”）发光.
解析 如图所示控制工作电路的开关是由水位的升降控制的.当水位上升，水面达到金属块A，电磁铁内有电流时就有磁性，于是电磁铁吸引衔铁，灯L2中有电流通过，这时灯L2亮；当水位下降，水面在金属块A之下，电磁铁内无电流通过时就无磁性，于是衔铁离开电磁铁，灯L1中有电流通过，这时灯L1亮.由电磁铁线圈的电流方向，利用安培定则可以判定电磁铁的下端是N极，上端是S极.
答案 S L2
考点5 电动机及其原理
例5 为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机的主要构造制作了一台简易电动机（如图5）.他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴一端的全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮.将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来.
（1）要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是 、 .（写出两点）
（2）开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是 、 .（写出两点）
解析 当只改变电流方向或磁场方向时，导体的运动方向也变得相反.如果电动机不转，可能是由于线圈中的电流太小或磁场太弱，也可能是由于线圈处于平衡位置.可以通过改变线圈中的电流来调节电动机转速，简单易行的方法是在电路中串联一个滑动变阻器.
答案 （1）改变磁场的方向、改变电流的方向 （2）线圈中的电流太小（或磁场太弱）、线圈处于平衡位置
考点6 电磁感应和发电机
例6 如图6所示，在下面各种情况中，电流表指针发生偏转的是（ ）.
A.S断开，ab向左运动
B.S闭合，ab向上运动
C.S闭合，ab向下运动
D.S闭合，ab向右运动
解析 本题考查了研究电磁感应现象中的实验操作，解题的关键是正确理解此实验的原理和操作方法.注意切割磁感线运动的相对性，不一定是导线运动，也可以是磁体运动.如图6所示，装置中开关S断开，电路处于开路状态.电路中无电流：开关S闭合后，导线ab是闭合电路中的一部分.当导线ab向上或向下运动时都不能切割磁感线，则电路中无感应电流产生；导线ab向右运动时，在磁场中切割磁感线，此时电流表的指针发生偏转.所以本题的正确答案为D.
实验探究
例1 课堂上教师做了如图7的演示实验，同学们根据实验现象得到如下结论，其中不正确的是（ ）.
A.甲、乙两次实验表明通电导线周围存在磁场
B.甲、丙两次实验表明磁场对电流有力的作用
C.甲、丙两次实验表明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关
D.甲、乙、丙三次实验现象共同表明电能生磁，且其磁场方向与电流方向有关
解析 此实验是著名的奥斯特实验，甲和乙来看说明通电导体周围存在磁场；甲和丙改变了电流的方向，小磁针的转向发生了变化，说明通电导体周围的磁场方向与电流的方向有关.
答案 D.
例2 冬冬将漆包线（表面涂有绝缘漆的铜线）绕在两个完全相同的铁钉上，制成了简易电磁铁甲和乙，按图8连接好电路，探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”.请你结合谈实验中的具体情况，完成下面的内容.
（1）通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同.
（2）电磁铁乙的铁钉帽端为
极（选填“N”或“S”）
（3）滑片P向A端移动时，甲的磁性将 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明了 .
（4）流过电磁铁甲的电流 电磁铁乙的电流（选填“大于”“小于”或“等于”）.电磁铁甲、乙磁性强弱不同的原因是
.
解析 电磁铁磁性的强弱通过观察吸引大头针的数量，也可以设计成指针的偏转角度，本题中使用的是前者；而将两个绕有线圈的铁钉串联目的是控制电流相同，探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系.
答案 （1）观察大头针的数目 （2）S
（3）线圈匝数一定时，电流越大电磁铁磁性越强 （4）等于 线圈的匝数
例3 如图9是跃民同学制作的小电动机模型：他用漆包线绕制成矩形线框，并将两端的漆全部刮去，将其接在干电池两端：
（1）开源闭合通电后能看到的现象是
；
（2）线框平面与磁场垂直的位置叫 位置；
（3）为了使线框像电动机一样不停地转动，敬东同学建议：漆包线一端的漆刮去全部，另一端只刮去半圈.按敬东的建议制作的线框，通电后果然能不停地旋转.这一改动相当于为线框制作了一个
装置，当其通过 位置时及时改变电流的方向.线框转动后将 能转化为 能.
（4）他们想要使线框的转得更快些，你给他们的建议是 ；
（5）如果还要想改变线框的转动方向，可采用 或者 的方法.
解析 通电线圈在磁场中受到力的作用，但它到与线圈平面垂直的位置时，受平衡力的作用，而不能持续转动下去，这时需要两个半圆环和金属滑片制成的换向器及时的改变电流的方向，其转速与磁场磁性的强弱和线圈匝数及电流大小有关，可以从这三个方面考虑，对于转向则与电流方向和磁场方向有关，但只能同时改变其中的一个.
答案 （1）线圈在垂直磁场位置来回摆动 （2）平衡位置 （3）换向器 平衡 电 机械 （4）增大电流（加节电池等） 换用磁性更强的磁铁等 （5）仅对调磁极的方向 仅改变电流的方向
例4 探究产生感应电流条件的实验步骤如图10甲、乙、丙所示.
（1）本实验中，我们通过观察什么现象来判断电路是否有感应电流？ .
（2）通过比较图 与图 可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较图 与图 可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线的运动.
（3）若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路 （选填“有”或“无”）感应电流.
解析 通过观察电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电路.图甲的电路中有感应电流，图乙的电路中没有感应电流是由于导体没有做切割磁感线运动，图丙的电路中没有感应电流是由于电路不闭合.导体做切割磁感线运动时，导体和磁体之间发生相对运动.
答案 （1）电流表指针的偏转 （2）甲 丙 甲 乙 （3）有
典例解析
例1 如图11所示，在弹簧测力计下吊着一个磁体，放在水平放置的条形磁铁AB的上方，在它从A端移到B端的过程中，弹簧测力计的示数随位置变化的关系是（ ）.
解析 此题考查磁极之间的相互作用规律.弹簧测力计下吊着的磁体，其上端为S极，下端为N极.水平放置的条形磁铁AB，其A端为N极，B端为S极.在弹簧测力计下吊着的磁体由水平放置的条形磁铁的A端向中间移动的过程中，由于同名磁极相互排斥，所以弹簧测力计的示数减小；由于A端的磁性最强，所以在A端时弹簧测力计的示数最小.在弹簧测力计下吊着的磁体由水平放置的条形磁铁的中间向B端移动的过程中，由于异名磁极相互吸引，所以弹簧测力计的示数增大；由于B端的磁性最强，所以在B端时弹簧测力计的示数最大.就是说，弹簧测力计下吊着的磁体，在水平放置的条形磁铁的上方，从A端移到B端的过程中，弹簧测力计示数是逐渐增大的.图12中，横坐标表示弹簧测力计下吊着的磁体位置由A移至B，纵坐标表示弹簧测力计示数F，显然，图像D描述正确.选D.
钢铁一类物质在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化.用与磁体进行摩擦的方法可以迅速将钢铁一类物质磁化.
例2 如图13所示是一种小区单元防盗门锁的原理图，其工作过程是：当有人在楼下按门铃时，通过语音系统与楼上对应住户确认身份后，楼上的人闭合开关，门上的电磁铁通电， 衔铁，衔铁脱离门扣，这时来人拉开门，进入楼内，在关门时，开关断开，衔铁在 作用下，合入门扣，在合入门扣的过程中
能转化为 能；同一单元的十几家用户每家都控制一个开关，这些开关是 （选填“并联”或“串联”）.
解析 这是电磁铁实际应用的例子，楼上住户确认来者身份后，闭合开关，电磁铁通电有磁性，吸引衔铁带动门扣，将楼梯口门打开，将电能转化为机械能，当来访者进入楼道，关门时，因开关断开，电磁铁失去磁性，在弹簧的作用下衔铁合入门扣；同一单元有很多住户，他们控制的开关要互相影响，必须将他们的开关并联使用才能符合要求.
答案 吸引 弹簧的作用 弹性势 动 并联
例3 如图14所示是电磁继电器及有关器材，要求：开关断开时，高压工作电路中只有绿灯正常发光；开关合上时，高压工作电路中红灯正常发光且电动机正常工作，但绿灯不亮（高压工作电路中的红灯、绿灯和电动机额定电压相同）.用笔画代替导线将整个电路连接起来，使其能按要求工作.
解析 电磁继电器是电磁铁具体应用的典型，其实质是一只间接控制的双向开关，实现低电压、弱电流控制高电压、强电流，所以其电路组成也分为低压电路：干电池、单刀开关（其他自动开关）、继电器中的电磁铁；高压电路：红灯、绿灯、电动机、高压电源和继电器的静触点.
答案 图略
例4 在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照教材的要求安装了一台如图15所示的直流电动机模型.安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是（ ）.
A.减小一节电池
B.把电源和磁铁的两极同时对调
C.增加一节电池
D.把电源两极对调
解析 选项A、C改变了电池的节数，相当于改变了电流的大小，影响了电动机的转速，却没有改变转动的方向；选项B电流和磁感线的方向同时改变，则电动机的转动方向不发生改变；选项D只改变了电流的方向，所以电动机的转动方向发生改变.
答案 D
仿真测试
一、选择题
1.经科学家研究发现：在某些细菌的细胞质中有一些磁生小体，它们相当于一个个微小磁针.实验证明：在只有地磁场而没有其他磁场作用时，小水滴中的一些细菌会持续不断地向北游动，并聚集在小水滴北面的边缘.实验中，若把这些细菌中的磁生小体看成小磁针，则它的N极指向（ ）. A.北 B.南 C.西 D.东
2.物理学中用光线来描述光的传播路径，用磁感线来描述磁场，以下说法正确的是（ ）.
A.光线是真实存在的
B.磁感线是真实存在的
C.光作为一种电磁波是真实存在的
D.磁感线描述的磁场不是真实存在的
3.下列4幅图中，磁感线的方向、磁极名称标注正确的是（ ）.
4.1820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.转动后总是指向南北方向
C.不停地转动下去
D.仍保持在原来位置上
5.如图所示，通电螺线管的小磁针静止时，小磁针指向不正确的是（ ）.
A.a B.b C.c D.d
6.以下用电器中利用“通电导线在磁场中受力的作用”原理工作的是（ ）.
A.电炉 B.白炽灯
C.熔丝 D.电风扇
7.小源同学自己动手做了一个直流电动机模型，接通电路后发现电动机不转动，可当他拨一下线圈后，电动机快速地转动起来，造成这一情况的原因可能是（ ）.
A.电源电压太低
B.电刷接触不良
C.电源正负极接反
D.开始时，线圈处于平衡位置
8.小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，如果用手捏住插头两极，还有“麻人”的感觉，奇怪微风电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验，下列说法正确的是（ ）.
A.电风扇发电的原理是电磁感应
B.电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C.电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D.小灯泡发光是把光能转化为电能
9.下列4幅图中，能够说明磁场对电流作用的是（ ）.
10.如图所示是一种防汛水位自动报警的原理图，有关该报警器的工作情况的下列叙述中不正确的是（ ）.
A.该报警器的红、绿灯不会同时亮
B.当该报警器报警时，电磁铁没有磁性
C.当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮
D.该报警器红灯是报警灯，报警器工作时，依靠一般水的导电性，且水位必须到达A
二、填空题
11.如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平，当电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的方向是 和大小 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
12.如图所示是用来描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知，a点的磁场比b点的磁场
（选填“强”“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N极指向 处（选填“P”或“Q”）.
13.如图所示是电流限制器示意图，图中P是电磁铁，S是开关，Q是衔铁，可绕O点转动，当电路中的电流增大时，电磁铁的磁性 （选填“减弱”“增强”或“不变”）； （选填“吸引”或“排斥”）衔铁Q，在弹簧的作用下，开关S
（选填“闭合”或“断开”），起来限流的作用.
三、解答题
14.如图所示，条形磁铁（阴影部分为N极）挂在弹簧下，现处于通螺线管左端上方附近，在将磁铁水平移到螺线管右端的过程中，观察到弹簧的长度逐渐变长，根据以上信息，标出螺线管两端的磁极，并在螺线管上标出电流方向.
15.将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在虚线框中完成），要求：（1）电路能改变电磁铁磁性的强弱；（2）使小磁针静止时的指向如图；（3）你设计的电路，要使电铁磁性变强，应该 .
16.为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，访华同学用电池组，滑动变阻器、数量较多的大头针、大铁钉和若干导线为主要器材，进行如图所示的简易实验：
（1）他将导线绕在铁钉上制成了简易的电磁铁，并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱.
（2）连接好电路后，使变阻器连入电路的阻值较小，闭合开关，观察如图（a）所示的场景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变大，观察到如图（b）所示的场景，比较图（a）和（b），可知 图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越
（选填“大”或“小”），磁性越强.
（3）如图（c）所示，将导线绕在两枚铁钉上，构成两个简易电磁铁串联的电路，这样做的目的是 ；从（c）的情景可以看出，在 相同的情况下，线圈的匝数越 （选填“多”或“少”），磁性越强.
1.磁现象
（1）磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质.（吸铁性）
（2）磁体：定义：具有磁性的物质分类：永磁体分为天然分类：体、人造磁体磁
（3）磁极：定义：磁体上磁性最强的部定义：分叫磁极（磁体两端定义：最强中间最弱）种类：指南的磁极叫南极定义：（S），指北的磁极叫定义：北极（N）作用规律：同名磁极相互定定定义：排斥，异名磁定定定义：极相互吸引
说明：一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极.
（4）磁化：①定义：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程.②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料.钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料.所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁.
2.磁场
（1）定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质.磁场看不见、摸不着，我们可以根据它所产生的作用来认识它.这里使用的是转换法.通过电流的效应认识电流也运用了这种方法.
（2）基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用.磁极间的相互作用是通过磁场而产生的.
（3）方向规定：在磁场中的某一点，小磁针北极静止时所指的方向（小磁针北极所受磁力的方向）就是该点磁场的方向.
（4）磁感线：①定义：在磁场中画一些有方向的曲线.任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致.②方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极.③说明：
A.磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的，但磁场客观存在.
B.用磁感线描述磁场的方法叫建立理想模型法.
C.磁感线是封闭的曲线.
D.磁感线立体分布在磁体周围，而不是平面的.
E.磁感线不相交.
F.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱.
（5）地磁场：①定义：在地球周围的空间里存在的磁场，磁针指南北是因为受到地磁场的作用.②磁极：地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近.③磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现.
3.电流的磁场
（1）奥斯特实验：通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应.该现象在1820年被丹麦物理学家奥斯特发现.该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且磁场与电流的方向有关.
（2）通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样，其两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断.
4.安培定则
用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极.
5.电磁铁、电磁继电器
（1）定义：电磁铁是一个带有铁芯的螺线管.
（2）构造：电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的.
（3）特点：电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强.即①电磁铁磁性的有无，可由通断电来控制.②电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制.③电磁铁的极性位置，可由电流方向来控制.
电磁继电器：实质由电磁铁控制的开关.应用：用低电压弱电流控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制.
6.磁场对电流的作用
（1）通电导体在磁场中受到磁场力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关.
（2）直流电动机：用直流电源供电的电动机.
（3）原理：电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的.
（4）构造：直流电动机模型主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、换向器和电刷四部分组成.
（5）直流电动机的转速可由电流大小来控制；转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制.
（6）能量转化：电能转化为机械能.
7.电磁感应（磁生电）
（1）现象：英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应.
（2）感应电流：电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流.感应电流的产生条件：①电路必须是闭合电路；②必须有一部分导体做切割磁感应线运动.③感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关.
（3）发电机的原理：发电机是根据电磁感应现象制成的.构造：交流发电机主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、滑环和电刷.能量转化：机械能转化为电能.
考点扫描
考点1 磁场及磁感线
例1 如图1，磁体周围磁场分布正确的是（ ）.
解析 用磁感线描述磁场时，在磁体的外部，磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极.图A用磁感线描述相互靠近的两个磁体的异名磁极间的磁场，图B用磁感线描述相互靠近的两个磁体的同名磁极间的磁场，图C用磁感线描述条形磁体周围的磁场，图D用磁感线描述蹄形磁体周围的磁场.图A、图C和图D都将磁感线的方向标反了，只有图B所标磁感线的方向正确.选B.
考点2 通电螺线管的磁场及安培定则的应用
例2 如图2所示，正确表示小磁针N极指向的是（ ）.
解析 根据电源的正负极标出通电螺线管的电流方向向上，再根据安培定则判断通电螺线管的N极在左端，然后想像一条通过小磁针的磁感线（外部从N极指向S极，内部从S极指向N极），就可以判断小磁针的指向是否正确.选A.
还有一种运用安培定则的题型，是根据电流磁场的方向（大拇指所指的方向），判断电流方向（四指所指的方向）. 考点3 电磁铁及其特点
例3 如图3所示，A是悬挂在弹簧下的铁块，B是螺线管的铁芯，S是转换开关（S接1时连入电路的线圈匝数多，S接2时连入电路的线圈匝数少），P是滑动变阻器的滑片.要使弹簧的长度变长，可采取的办法是（ ）.
A.不改变滑片P的位置，S由1改接到2
B.S接1不变，将滑片P向右滑
C.S接1不变，将滑片P向左滑
D.S接1不变，滑片P的位置不变，将铁芯B抽出
解析 要使弹簧的长度变长，需要增强吸引铁块的通电螺线管的磁性.通电螺线管的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关.线圈匝数相同，电流越大，通过螺线管的磁性越强.如图所示，不改变滑片P的位置，转换开关S由1改接到2，线圈匝数减少，螺线管的磁性减弱，A选项错误；图所示，S接1不变，将滑片P向左滑，电流增大，螺线管的磁性增强，B选项错误，C选项正确；电磁铁与通电螺线管的区别是无有铁芯，有铁芯的电磁铁比无铁芯的通电螺线管的磁性强，D错误.选C.
考点4 电磁继电器
例4 如图4所示，是一种水位自动报警器的原理图.当水位到达金属块A时，控制电路接通，这时电磁铁的上端是
极，灯 （选填“L1”或“L2”）发光.
解析 如图所示控制工作电路的开关是由水位的升降控制的.当水位上升，水面达到金属块A，电磁铁内有电流时就有磁性，于是电磁铁吸引衔铁，灯L2中有电流通过，这时灯L2亮；当水位下降，水面在金属块A之下，电磁铁内无电流通过时就无磁性，于是衔铁离开电磁铁，灯L1中有电流通过，这时灯L1亮.由电磁铁线圈的电流方向，利用安培定则可以判定电磁铁的下端是N极，上端是S极.
答案 S L2
考点5 电动机及其原理
例5 为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机的主要构造制作了一台简易电动机（如图5）.他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴一端的全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮.将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来.
（1）要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是 、 .（写出两点）
（2）开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是 、 .（写出两点）
解析 当只改变电流方向或磁场方向时，导体的运动方向也变得相反.如果电动机不转，可能是由于线圈中的电流太小或磁场太弱，也可能是由于线圈处于平衡位置.可以通过改变线圈中的电流来调节电动机转速，简单易行的方法是在电路中串联一个滑动变阻器.
答案 （1）改变磁场的方向、改变电流的方向 （2）线圈中的电流太小（或磁场太弱）、线圈处于平衡位置
考点6 电磁感应和发电机
例6 如图6所示，在下面各种情况中，电流表指针发生偏转的是（ ）.
A.S断开，ab向左运动
B.S闭合，ab向上运动
C.S闭合，ab向下运动
D.S闭合，ab向右运动
解析 本题考查了研究电磁感应现象中的实验操作，解题的关键是正确理解此实验的原理和操作方法.注意切割磁感线运动的相对性，不一定是导线运动，也可以是磁体运动.如图6所示，装置中开关S断开，电路处于开路状态.电路中无电流：开关S闭合后，导线ab是闭合电路中的一部分.当导线ab向上或向下运动时都不能切割磁感线，则电路中无感应电流产生；导线ab向右运动时，在磁场中切割磁感线，此时电流表的指针发生偏转.所以本题的正确答案为D.
实验探究
例1 课堂上教师做了如图7的演示实验，同学们根据实验现象得到如下结论，其中不正确的是（ ）.
A.甲、乙两次实验表明通电导线周围存在磁场
B.甲、丙两次实验表明磁场对电流有力的作用
C.甲、丙两次实验表明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关
D.甲、乙、丙三次实验现象共同表明电能生磁，且其磁场方向与电流方向有关
解析 此实验是著名的奥斯特实验，甲和乙来看说明通电导体周围存在磁场；甲和丙改变了电流的方向，小磁针的转向发生了变化，说明通电导体周围的磁场方向与电流的方向有关.
答案 D.
例2 冬冬将漆包线（表面涂有绝缘漆的铜线）绕在两个完全相同的铁钉上，制成了简易电磁铁甲和乙，按图8连接好电路，探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”.请你结合谈实验中的具体情况，完成下面的内容.
（1）通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同.
（2）电磁铁乙的铁钉帽端为
极（选填“N”或“S”）
（3）滑片P向A端移动时，甲的磁性将 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明了 .
（4）流过电磁铁甲的电流 电磁铁乙的电流（选填“大于”“小于”或“等于”）.电磁铁甲、乙磁性强弱不同的原因是
.
解析 电磁铁磁性的强弱通过观察吸引大头针的数量，也可以设计成指针的偏转角度，本题中使用的是前者；而将两个绕有线圈的铁钉串联目的是控制电流相同，探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系.
答案 （1）观察大头针的数目 （2）S
（3）线圈匝数一定时，电流越大电磁铁磁性越强 （4）等于 线圈的匝数
例3 如图9是跃民同学制作的小电动机模型：他用漆包线绕制成矩形线框，并将两端的漆全部刮去，将其接在干电池两端：
（1）开源闭合通电后能看到的现象是
；
（2）线框平面与磁场垂直的位置叫 位置；
（3）为了使线框像电动机一样不停地转动，敬东同学建议：漆包线一端的漆刮去全部，另一端只刮去半圈.按敬东的建议制作的线框，通电后果然能不停地旋转.这一改动相当于为线框制作了一个
装置，当其通过 位置时及时改变电流的方向.线框转动后将 能转化为 能.
（4）他们想要使线框的转得更快些，你给他们的建议是 ；
（5）如果还要想改变线框的转动方向，可采用 或者 的方法.
解析 通电线圈在磁场中受到力的作用，但它到与线圈平面垂直的位置时，受平衡力的作用，而不能持续转动下去，这时需要两个半圆环和金属滑片制成的换向器及时的改变电流的方向，其转速与磁场磁性的强弱和线圈匝数及电流大小有关，可以从这三个方面考虑，对于转向则与电流方向和磁场方向有关，但只能同时改变其中的一个.
答案 （1）线圈在垂直磁场位置来回摆动 （2）平衡位置 （3）换向器 平衡 电 机械 （4）增大电流（加节电池等） 换用磁性更强的磁铁等 （5）仅对调磁极的方向 仅改变电流的方向
例4 探究产生感应电流条件的实验步骤如图10甲、乙、丙所示.
（1）本实验中，我们通过观察什么现象来判断电路是否有感应电流？ .
（2）通过比较图 与图 可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较图 与图 可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线的运动.
（3）若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路 （选填“有”或“无”）感应电流.
解析 通过观察电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电路.图甲的电路中有感应电流，图乙的电路中没有感应电流是由于导体没有做切割磁感线运动，图丙的电路中没有感应电流是由于电路不闭合.导体做切割磁感线运动时，导体和磁体之间发生相对运动.
答案 （1）电流表指针的偏转 （2）甲 丙 甲 乙 （3）有
典例解析
例1 如图11所示，在弹簧测力计下吊着一个磁体，放在水平放置的条形磁铁AB的上方，在它从A端移到B端的过程中，弹簧测力计的示数随位置变化的关系是（ ）.
解析 此题考查磁极之间的相互作用规律.弹簧测力计下吊着的磁体，其上端为S极，下端为N极.水平放置的条形磁铁AB，其A端为N极，B端为S极.在弹簧测力计下吊着的磁体由水平放置的条形磁铁的A端向中间移动的过程中，由于同名磁极相互排斥，所以弹簧测力计的示数减小；由于A端的磁性最强，所以在A端时弹簧测力计的示数最小.在弹簧测力计下吊着的磁体由水平放置的条形磁铁的中间向B端移动的过程中，由于异名磁极相互吸引，所以弹簧测力计的示数增大；由于B端的磁性最强，所以在B端时弹簧测力计的示数最大.就是说，弹簧测力计下吊着的磁体，在水平放置的条形磁铁的上方，从A端移到B端的过程中，弹簧测力计示数是逐渐增大的.图12中，横坐标表示弹簧测力计下吊着的磁体位置由A移至B，纵坐标表示弹簧测力计示数F，显然，图像D描述正确.选D.
钢铁一类物质在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化.用与磁体进行摩擦的方法可以迅速将钢铁一类物质磁化.
例2 如图13所示是一种小区单元防盗门锁的原理图，其工作过程是：当有人在楼下按门铃时，通过语音系统与楼上对应住户确认身份后，楼上的人闭合开关，门上的电磁铁通电， 衔铁，衔铁脱离门扣，这时来人拉开门，进入楼内，在关门时，开关断开，衔铁在 作用下，合入门扣，在合入门扣的过程中
能转化为 能；同一单元的十几家用户每家都控制一个开关，这些开关是 （选填“并联”或“串联”）.
解析 这是电磁铁实际应用的例子，楼上住户确认来者身份后，闭合开关，电磁铁通电有磁性，吸引衔铁带动门扣，将楼梯口门打开，将电能转化为机械能，当来访者进入楼道，关门时，因开关断开，电磁铁失去磁性，在弹簧的作用下衔铁合入门扣；同一单元有很多住户，他们控制的开关要互相影响，必须将他们的开关并联使用才能符合要求.
答案 吸引 弹簧的作用 弹性势 动 并联
例3 如图14所示是电磁继电器及有关器材，要求：开关断开时，高压工作电路中只有绿灯正常发光；开关合上时，高压工作电路中红灯正常发光且电动机正常工作，但绿灯不亮（高压工作电路中的红灯、绿灯和电动机额定电压相同）.用笔画代替导线将整个电路连接起来，使其能按要求工作.
解析 电磁继电器是电磁铁具体应用的典型，其实质是一只间接控制的双向开关，实现低电压、弱电流控制高电压、强电流，所以其电路组成也分为低压电路：干电池、单刀开关（其他自动开关）、继电器中的电磁铁；高压电路：红灯、绿灯、电动机、高压电源和继电器的静触点.
答案 图略
例4 在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照教材的要求安装了一台如图15所示的直流电动机模型.安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是（ ）.
A.减小一节电池
B.把电源和磁铁的两极同时对调
C.增加一节电池
D.把电源两极对调
解析 选项A、C改变了电池的节数，相当于改变了电流的大小，影响了电动机的转速，却没有改变转动的方向；选项B电流和磁感线的方向同时改变，则电动机的转动方向不发生改变；选项D只改变了电流的方向，所以电动机的转动方向发生改变.
答案 D
仿真测试
一、选择题
1.经科学家研究发现：在某些细菌的细胞质中有一些磁生小体，它们相当于一个个微小磁针.实验证明：在只有地磁场而没有其他磁场作用时，小水滴中的一些细菌会持续不断地向北游动，并聚集在小水滴北面的边缘.实验中，若把这些细菌中的磁生小体看成小磁针，则它的N极指向（ ）. A.北 B.南 C.西 D.东
2.物理学中用光线来描述光的传播路径，用磁感线来描述磁场，以下说法正确的是（ ）.
A.光线是真实存在的
B.磁感线是真实存在的
C.光作为一种电磁波是真实存在的
D.磁感线描述的磁场不是真实存在的
3.下列4幅图中，磁感线的方向、磁极名称标注正确的是（ ）.
4.1820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.转动后总是指向南北方向
C.不停地转动下去
D.仍保持在原来位置上
5.如图所示，通电螺线管的小磁针静止时，小磁针指向不正确的是（ ）.
A.a B.b C.c D.d
6.以下用电器中利用“通电导线在磁场中受力的作用”原理工作的是（ ）.
A.电炉 B.白炽灯
C.熔丝 D.电风扇
7.小源同学自己动手做了一个直流电动机模型，接通电路后发现电动机不转动，可当他拨一下线圈后，电动机快速地转动起来，造成这一情况的原因可能是（ ）.
A.电源电压太低
B.电刷接触不良
C.电源正负极接反
D.开始时，线圈处于平衡位置
8.小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，如果用手捏住插头两极，还有“麻人”的感觉，奇怪微风电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验，下列说法正确的是（ ）.
A.电风扇发电的原理是电磁感应
B.电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C.电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D.小灯泡发光是把光能转化为电能
9.下列4幅图中，能够说明磁场对电流作用的是（ ）.
10.如图所示是一种防汛水位自动报警的原理图，有关该报警器的工作情况的下列叙述中不正确的是（ ）.
A.该报警器的红、绿灯不会同时亮
B.当该报警器报警时，电磁铁没有磁性
C.当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮
D.该报警器红灯是报警灯，报警器工作时，依靠一般水的导电性，且水位必须到达A
二、填空题
11.如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平，当电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的方向是 和大小 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
12.如图所示是用来描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知，a点的磁场比b点的磁场
（选填“强”“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N极指向 处（选填“P”或“Q”）.
13.如图所示是电流限制器示意图，图中P是电磁铁，S是开关，Q是衔铁，可绕O点转动，当电路中的电流增大时，电磁铁的磁性 （选填“减弱”“增强”或“不变”）； （选填“吸引”或“排斥”）衔铁Q，在弹簧的作用下，开关S
（选填“闭合”或“断开”），起来限流的作用.
三、解答题
14.如图所示，条形磁铁（阴影部分为N极）挂在弹簧下，现处于通螺线管左端上方附近，在将磁铁水平移到螺线管右端的过程中，观察到弹簧的长度逐渐变长，根据以上信息，标出螺线管两端的磁极，并在螺线管上标出电流方向.
15.将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在虚线框中完成），要求：（1）电路能改变电磁铁磁性的强弱；（2）使小磁针静止时的指向如图；（3）你设计的电路，要使电铁磁性变强，应该 .
16.为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，访华同学用电池组，滑动变阻器、数量较多的大头针、大铁钉和若干导线为主要器材，进行如图所示的简易实验：
（1）他将导线绕在铁钉上制成了简易的电磁铁，并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱.
（2）连接好电路后，使变阻器连入电路的阻值较小，闭合开关，观察如图（a）所示的场景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变大，观察到如图（b）所示的场景，比较图（a）和（b），可知 图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越
（选填“大”或“小”），磁性越强.
（3）如图（c）所示，将导线绕在两枚铁钉上，构成两个简易电磁铁串联的电路，这样做的目的是 ；从（c）的情景可以看出，在 相同的情况下，线圈的匝数越 （选填“多”或“少”），磁性越强.