資源簡介

(共31張PPT)
1.2電生磁
浙教版八年級科學(xué)下冊
第一章 電與磁
把照相機(jī)對著北極星附近的星空進(jìn)行延時(shí)攝影，就會得到一張星星繞北極星運(yùn)動的軌跡照片。通過這張照片，我們能否推斷地球到底是怎樣運(yùn)動的
同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。
同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
新課導(dǎo)入
帶電體和磁體有一些相似的性質(zhì)，這些相似是一種巧合呢？還是它們之間存在著某些聯(lián)系呢？
新課導(dǎo)入
磁體能在它的周圍空間產(chǎn)生磁場，那么，能否用另外的方式產(chǎn)生磁場呢
一、直線電流的磁場
1820 年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁現(xiàn)象:任何導(dǎo)線中有電流通過時(shí),其周圍空間都產(chǎn)生磁場,這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象不是孤立的,而是密切聯(lián)系的,奧斯特實(shí)驗(yàn)是第一個(gè)揭示電和磁聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)。
一、直線電流的磁場
在小磁針的上方拉一根與小磁針平行的直導(dǎo)線， 當(dāng)直導(dǎo)線通電時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象？
小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
改變電流方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向和原來一樣嗎？
電流方向改變，小磁針反方向偏轉(zhuǎn)
斷開開關(guān)后又發(fā)生什么現(xiàn)象？
小磁針恢復(fù)到原來狀況
一、直線電流的磁場
小磁針受到了力的作用,通電導(dǎo)線的周圍存在磁場。
現(xiàn)象1：
在小磁針的上方放置一根與小磁針平行的直導(dǎo)線，當(dāng)給直導(dǎo)線通電時(shí),可觀察到小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)
結(jié)論1：
現(xiàn)象2：
結(jié)論2：
改變電流的方向,觀察到小磁針的偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變,即偏轉(zhuǎn)方向與第一次偏轉(zhuǎn)方向相反。
通電導(dǎo)線周圍的磁場方向與電流的方向有關(guān)。
奧斯特實(shí)驗(yàn)
直線電流的磁場分布特點(diǎn)
探究在有機(jī)玻璃板上穿一個(gè)孔，一根直導(dǎo)線垂直穿過小孔,在玻璃板上均勻地撒上一些細(xì)鐵屑。給直導(dǎo)線通電后,輕敲玻璃板,觀察到細(xì)鐵屑在直導(dǎo)線周圍形成一個(gè)個(gè)同心圓(如圖所示)。
結(jié)論:直線電流周圍的磁感線分布規(guī)律是以直導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的一個(gè)個(gè)同心圓,這些同心圓在與直導(dǎo)線垂直的平面上,越靠近通電直導(dǎo)線,磁場越強(qiáng)。
直線電流的磁場分布特點(diǎn)
直線電流周圍磁場方向與電流方向之間的關(guān)系(右手螺旋定則):用右手握住導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向,四指彎曲的方向就是直線電流產(chǎn)生的磁場方向(如圖所示)。
結(jié)論:直線電流周圍的磁感線分布規(guī)律是以直導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的一個(gè)個(gè)同心圓,這些同心圓在與直導(dǎo)線垂直的平面上,越靠近通電直導(dǎo)線,磁場越強(qiáng)。
例1.如圖 1-2-5所示為探究通電直導(dǎo)線周圍磁場分布的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)先在有機(jī)玻璃板上均勻地撒上鐵屑,然后給直導(dǎo)線通電,為了更好地通過鐵屑客觀描述出磁場分布情況,接下去的操作是____該操作的主要目的是減小鐵屑與玻璃板之間的摩擦，使鐵屑在磁場力作用下動起來,說明力能_____為了進(jìn)一步探究通電直導(dǎo)線周圍磁場的方向,可用代替鐵屑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
【答案】輕敲有機(jī)玻璃板；改變物體的運(yùn)動狀態(tài)；小磁針
【解答】在有機(jī)玻璃板上均勻地撒上鐵屑，然后給直導(dǎo)線通電,通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場,鐵屑在磁場中被磁化,為了減小鐵屑與有機(jī)玻璃板之間的摩擦,更好地通過鐵屑客觀描述出磁場分布情況,需輕敲有機(jī)玻璃板，使鐵屑在磁力作用下動起來,這說明力能改變物體的運(yùn)動狀態(tài);放在磁場中的小磁針會由于磁力作用而轉(zhuǎn)動,靜止后,小磁針北極的指向?yàn)榇艌龅姆较?因此為了進(jìn)一步探究通電直導(dǎo)線周圍磁場的方向,可用小磁針代替鐵屑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
二、通電螺線管的磁場
電流能產(chǎn)生磁場，為什么手電筒在通電時(shí)連一枚大頭針都吸引不起來 原來是它產(chǎn)生的磁場太弱了。那么，有什么方法可以增強(qiáng)磁場呢
這是因?yàn)榇艌鎏趿恕Ｈ绻褜?dǎo)線繞在圓筒上，就做成了螺線管（線圈），各條導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加在一起，磁場就會強(qiáng)得多。
探索活動
02
01
如圖所示，用導(dǎo)線繞成螺線管后通電，觀察是否能吸引大頭針。
03
在螺線管中插入一根鐵棒或一枚鐵釘，再觀察吸引大頭針的現(xiàn)象。
比較兩次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，想一想這說明了什么。
1.用導(dǎo)線繞成螺線管后通電，可觀察到通電螺線管能吸引大頭針。
2.在螺線管中插入一根鐵棒或一枚鐵釘,吸引大頭針的數(shù)目明顯增多。
3.比較兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果,說明有鐵芯的螺線管的磁性增強(qiáng)。
通電螺線管的有關(guān)實(shí)驗(yàn)
a.用導(dǎo)線繞成螺線管后通電,觀察到能吸引大頭針(如圖所示)。
說明通電螺線管周圍存在磁場。
b.在螺線管中插入一根鐵棒或一枚鐵釘,觀察到通電螺圖線管能吸引更多大頭針。說明插入鐵芯后通電螺線管的磁性增強(qiáng)。
產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是鐵芯在磁場中被磁化后相當(dāng)于一根磁體。通電螺線管產(chǎn)生的磁場與被磁化的鐵芯的磁場疊加,產(chǎn)生了更強(qiáng)的磁場,吸引更多的大頭針。
通電螺線管的有關(guān)實(shí)驗(yàn)
a.在穿過螺線管的有機(jī)玻璃板上均勻地撒上鐵屑,通電后輕敲玻璃板,觀察鐵屑的分布規(guī)律(如圖所示)。
結(jié)論:通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場很相似。
b.改變電流方向,用小磁針探測螺線管的磁極,觀察發(fā)現(xiàn)螺線管的磁極發(fā)生變化。結(jié)論:改變電流方向,螺線管的磁極會發(fā)生變化。
通電螺線管磁場的有關(guān)性質(zhì)
①特點(diǎn):通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場一樣,螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁體的兩極。
②極性的判斷:通電螺線管兩端的極性與螺線管中的電流方向有關(guān)，它們的關(guān)系可以用右手螺旋定則(安培定則)來判斷。
右手螺旋定則(安培定則)
①通電螺線管的磁極與電流方向之間的關(guān)系:
用右手握螺線管,讓四指彎向螺線管中的電流方向,大拇指所指的那一端就是通電螺線管的北極(如圖所示)。
右手螺旋定則(安培定則)
②右手螺旋定則的說明
a.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(huán)繞方向,而不是通電螺線管上導(dǎo)線的繞法和電源正負(fù)極的接法。當(dāng)兩個(gè)螺線管上電流的環(huán)繞方向一致時(shí),它們兩端的磁極極性就相同。
b.在判斷通電螺線管磁極極性時(shí),四個(gè)手指的環(huán)繞方向必須是螺線管上電流的環(huán)繞方向。
c.N極和S極一定在通電螺線管的兩端。
例2、在探究通電螺線管外部磁場的實(shí)驗(yàn)中,采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)當(dāng)閉合開關(guān)S后,小磁針____發(fā)生偏轉(zhuǎn)(選填“會”或“不會”)，說明通電螺線管與小磁針之間是通過_____發(fā)生力的作用。
(2)用鐵屑來做實(shí)驗(yàn),得到了圖1-2-10所示的情形,它與______磁體的磁場分布相似。為描述磁場而引入的磁感線真實(shí)存在。
(3)為了研究通電螺線管的磁極性質(zhì),老師與同學(xué)們一起對螺線管可能的電流方向和繞線方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),得到了如圖所示的四種情況。實(shí)驗(yàn)說明通電螺線管的磁極極性只與它的_____有關(guān),且這個(gè)關(guān)系可以用_____判斷。
(4)閉合開關(guān)S,通電螺線管周圍的小磁針N極指向如圖所示,由圖可知:在通電螺線管外部,磁感線是從____極發(fā)出,最后回到_______極。
【答案】(1)會磁場(2)條形不是(3)電流方向右手螺旋定則(4)NS
【解答】(1)閉合開關(guān)S后,通電螺線管右端為N極,吸引小磁針的S極,小磁針將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動;磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用,通電螺線管和小磁針之間的作用是通過磁場發(fā)生的。(2)由題圖可知,通電螺線管兩端的磁性較強(qiáng),中間磁性較弱,這與條形磁體的磁場分布相類似;磁感線是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋龃艌龆傧氤鰜淼囊唤M曲線，它實(shí)際上不存在。(3)由題中甲、乙兩圖可知,螺線管的繞線方式相同,甲圖中螺線管正面導(dǎo)線中的電流方向向上,乙圖中螺線管正面導(dǎo)線中的電流方向向下，電流方向不同,小磁針靜止時(shí)N極的指向不同,故說明通電螺線管的磁極極性與電流方向有關(guān);由乙、丙兩圖可知，雖然螺線管的繞線方式不相同,但是乙圖中螺線管正面導(dǎo)線中的電流方向向下，丙圖中螺線管正面導(dǎo)線中的電流方向也向下,電流方向相同,小磁針靜止時(shí)N極的指向相同,說明通電螺線管的磁極極性與繞線方式無關(guān)。我們根據(jù)右手螺旋定則判斷通電螺線管的極性。(4)由題圖可知螺線管正面導(dǎo)線中的電流方向向下,根據(jù)右手螺旋定則可判斷出螺線管右端為N極,再根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向與該點(diǎn)磁感線方向一致,可以判斷出通電螺線管外部的磁感線是從N極發(fā)出,最后回到S極。
三、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素
帶有鐵芯的通電螺線管叫做電磁鐵,鐵芯能使螺線管的磁性大大增強(qiáng),那么電磁鐵的磁性除了與是否帶鐵芯有關(guān)外,還跟哪些因素有關(guān) 下面通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。
(1)猜想影響電磁鐵的磁性強(qiáng)弱的因素:
電流的大小、螺線管的長度、導(dǎo)線的粗細(xì)、線圈的匝數(shù)……
(2)實(shí)驗(yàn)方法:
①控制變量法:研究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系時(shí),控制螺線管長度、導(dǎo)線的粗細(xì)、線圈的匝數(shù)不變,通過移動滑動變阻器的滑片改變線圈中的電流大小,研究當(dāng)電流逐漸變大時(shí),電磁鐵的磁性如何變化。研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系時(shí),控制電路中的電流不變,接入不同匝數(shù)的電磁鐵。
②轉(zhuǎn)換法:用電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目來體現(xiàn)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱。
三、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素
(3)探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系
①實(shí)驗(yàn)步驟
第一步:根據(jù)如圖所示電路圖連接器材。
第二步:將開關(guān)合上或打開,觀察通電、斷電時(shí)電磁鐵對大頭針的吸引情況,判斷電磁鐵有無磁性。
第三步:將開關(guān)合上,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電流增大或減小(觀察電流表的示數(shù)),觀察電磁鐵吸引大頭針的情況來說明電磁鐵的磁性強(qiáng)弱的變化。
三、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素
②數(shù)據(jù)記錄表格
實(shí)驗(yàn)序號 電流(安) 大頭針的數(shù)目(多、少) 電磁鐵磁性強(qiáng)弱
1
2
3
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:線圈匝數(shù)一定時(shí),通過線圈的電流越大,電磁鐵的磁性越強(qiáng)。
(4)通過實(shí)驗(yàn)我們也可以發(fā)現(xiàn):在電流一定時(shí),線圈匝數(shù)越多,電磁鐵的磁性越強(qiáng)。
例3、為探究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素”,小明用電池(電壓一定)、滑動變阻器、數(shù)量較多的大頭針、鐵釘以及較長導(dǎo)線為主要器材,進(jìn)行如圖所示的簡易實(shí)驗(yàn)。
(1)他將導(dǎo)線繞在鐵釘上制成簡易電磁鐵,并巧妙地通過______來顯示電磁鐵磁性的強(qiáng)弱,下面的實(shí)驗(yàn)也用這種方法的是_____。
A.認(rèn)識電壓時(shí),我們可以用水壓來類比
B.用光線來描述光通過的路徑
C.把敲響的音叉接觸水面,看有沒有濺起水花,來判斷音叉有沒有振動
(2)連接好電路,使滑動變阻器連入電路的阻值較大,閉合開關(guān),觀察到如圖 甲所示的情景;接著,移動滑動變阻器的滑片,使其連入電路的阻值變小,觀察到圖乙所示的情景,比較圖甲和乙,可知________圖中的電流較小,從而發(fā)現(xiàn),通過電磁鐵的電流越___(選填“大”或“小”)，磁性越強(qiáng)。
【答案】(1)吸引大頭針的多少;C(2)甲大
【解答】(1)電磁鐵磁性強(qiáng)弱通過比較電磁鐵吸引大頭針的多少來反映，電磁鐵吸引的大頭針越多,電磁鐵磁性越強(qiáng);此實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的是轉(zhuǎn)換法。把敲響的音叉接觸水面,看有沒有濺起水花,來判斷音叉有沒有振動,把音叉的振動通過水花來體現(xiàn),運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法,故選C。(2)乙圖中的滑動變阻器接入電路的阻值小于甲圖中的滑動變阻器接入電路的阻值,所以乙圖中通過線圈的電流大于甲圖中的電流,從圖上可以看出,乙圖中電磁鐵吸引的大頭針較多,說明乙圖中電磁鐵的磁性較強(qiáng)。
磁感線可以直觀地反映磁體周圍的磁場分布。如圖通電螺線管內(nèi)部插入一根鐵芯，下列磁感線中能正確反映其磁場變化的是（　　）
課堂小練習(xí)
【答案】C
【解析】：在通電螺線管中插入一根鐵芯，鐵棒被磁化，磁性增強(qiáng)，因此通電螺線管周圍的磁感線變密，但磁場方向不變，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。
A B C D
在探究通電螺線管周圍的磁場分布的實(shí)驗(yàn)中，在一塊有機(jī)玻璃板上安裝了一個(gè)用導(dǎo)線繞成的螺線管，在板面上均勻撒滿鐵屑，通電后輕敲玻璃板，鐵屑的排列如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．撒鐵屑的目的是為了確定產(chǎn)生的磁場方向
B．改變電流方向，細(xì)鐵屑的分布也會發(fā)生改變
C．用木屑代替鐵屑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)也會有規(guī)律地排列
D．P和Q兩處若都放上小磁針，靜止后它們的指向相同
【答案】D
【解析】A.不同位置的鐵屑看不出磁極，不能反映該處磁場的方向，只能顯示磁場分布，故A錯(cuò)誤；B.電流方向改變，磁場方向改變，但磁場分布不變，鐵屑有規(guī)律地排列不變，故B錯(cuò)誤；C.用木屑代替鐵屑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，木屑不會有規(guī)律地排列，故C錯(cuò)誤；D.如果在P處自由靜止的小磁針的右端是N極，根據(jù)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引即可判斷通電螺線管的左端為S極，右端為N極，則在Q處自由靜止的小磁針的左端是S極，右端為N極，故D正確；
課堂小練習(xí)
用兩枚相同的鐵釘、滑動變阻器、干電池、開關(guān)和導(dǎo)線組成如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。閉合開關(guān)，觀察到電磁鐵A吸引大頭針的數(shù)目比電磁鐵B多，多次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。此實(shí)驗(yàn)說明影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的一個(gè)因素是（　　）
A．電磁鐵極性 B．電流大小 C．電流方向 D．線圈匝數(shù)
課堂小練習(xí)
【答案】D
【解析】由圖知，A、B兩電磁鐵串聯(lián)，所以通過A、B兩電磁鐵的電流相等；A的線圈匝數(shù)明顯比B的線圈匝數(shù)多，實(shí)驗(yàn)觀察到電磁鐵A吸引大頭針的數(shù)目比B多，所以此實(shí)驗(yàn)說明電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)。
故選：D。
課堂小練習(xí)
【答案】A
【解析】AC.由題意可知，短路時(shí)電路中電流過大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，會吸引鐵質(zhì)簧鎖上端，下端彈開，電路斷開。故A正確，C錯(cuò)誤。BD.如果電流增大，磁性增強(qiáng)，排斥簧鎖上端，下端無法彈開，電路正常，起不到保護(hù)作用。故BD錯(cuò)誤。故選：A。
圖甲為某款型號的斷路器，原理如圖乙。正常工作時(shí)，觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電路短路或過載時(shí)，利用電磁鐵或雙金屬片作用，使鐵質(zhì)簧鎖裝置彈開，觸點(diǎn)斷開。當(dāng)電路中發(fā)生短路時(shí)，該斷路器利用電磁鐵的作用及時(shí)切斷電路。則短路時(shí)電磁鐵線圈中的電流變化及對鐵質(zhì)簧鎖上端的磁力作用分別是（　　）
A．電流變大，吸引簧鎖 B．電流變大，排斥簧鎖
C．電流變小，吸引簧鎖 D．電流變小，排斥簧鎖
課堂小練習(xí)
【答案】B
【解析】通電后多次敲擊塑料板，他觀察到鐵屑的分布情況如圖乙的同心圓。通電導(dǎo)線電流變大后，仍是同心圓，磁場變強(qiáng)，因而鐵屑分布更加密集。故選：B。
小明利用如圖甲裝置探究通電導(dǎo)線周圍的磁場分布，通電后多次敲擊塑料板，他觀察到鐵屑的分布情況如圖乙（圖中“ ”表示導(dǎo)線的位置）。下列選項(xiàng)能表示通電導(dǎo)線電流變大后的鐵屑分布的是（　　）
A
B
C
D
課堂小練習(xí)
【答案】D
【解析】A、銅片是“鹽水電池”的正極，鋅片是負(fù)極，則螺線管中的電流是從右端流入的，根據(jù)安培定則可知，通電螺線管的B端為N極，A端為S極，故A錯(cuò)誤；B、靜止時(shí)通電螺線管由于受到地磁場的作用，B端指向地理北方，故B錯(cuò)誤；C、電路中電流的方向是從銅片經(jīng)過螺線管流向鋅片；電子定向移動的方向與電流的方向相反，所以電子定向移動的方向是從鋅片經(jīng)螺線管流向銅片，故C錯(cuò)誤；D、在磁體的外部，磁感線是從磁體的N極出發(fā)回到磁體的S極的，即C點(diǎn)的磁場方向是向左的，故D正確。故選：D。
如圖為項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組的同學(xué)自制的漂浮式指南針。銅片、鋅片和食鹽水溶液共同組成了“鹽水電池”。銅片是鹽水電池的正極，鋅片是負(fù)極。下列說法正確的是（　　）
A．通電螺線管A端為N極
B．通電螺線管靜止時(shí)B端指向地理南方
C．電子從銅片經(jīng)螺線管流到鋅片
D．通電螺線管外C點(diǎn)的磁場方向向左
課堂小結(jié)

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