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中考专题复习——电生磁




很多学生在学校上课过程中,老师为了赶进度,没有那么多时间花在磁这一块,一些关键点也没有详细强调,比如:奥斯特与法拉第,电流的磁效应,电动机原理,右手螺旋定则……这些知识点在中考考试里只有5分左右,如果在学习之初就没有完全消化掉,无论是多简单的题目,在这类一知半解的学生眼里仍然可能是难题,如果因此题得不到分而使得总分不高,那就太可惜了。今天小编在这里给大家将电生磁的主要知识点和考点整理出来,供大家详细了解和掌握。





磁学专题之电生磁

【学习目标】
1.认识简单的磁现象;知道磁感线可用来形象地描述磁场;知道磁感线的方向是怎样规定的;
2.知道通电导体周围存在着磁场;通电螺线管的磁场与条形铁相似;

3.理解电磁铁的特性和工作原理;了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理;
4.了解磁场对通电导线的作用;了解电动机的构造和工作原理;

 

【知识网络】




【要点梳理】

要点一、磁是什么

1.磁现象:

(1)磁性:物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。

(2)磁体:具有磁性的物体叫做磁体。

(3)磁极:磁体上磁性最强的部分叫做磁极。任何磁体都有两个磁极(磁北极和磁南极),将磁体水平悬挂起来,当它静止时,指北的一端叫做磁北极(N极),指南的一端叫做磁南极(S极)。

(4)磁极间的相互作用:同名磁极之间相互排斥,异名磁极之间相互吸引。

(5)磁化:我们把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显出磁性的过程叫磁化。


2.磁场:

(1)磁场的存在:在磁体的周围存在着一种看不见、摸不着的物质,人们将其称为磁场。

(2)磁场的方向:磁场具有方向性,当小磁针放在磁场各点不同处,小磁针N极的指向不同,这说明磁场各点方向是不同的,我们规定:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是这一点的磁场方向。
(3)磁场的性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用,磁体间的相互作用就是通过磁场而产生的。放在磁场中的小磁针能发生偏转,就是因为磁针受到了磁场的作用。磁场虽然看不见、摸不着,但我们可以根据它对放在其中的磁体所产生的作用来感知它、认识它。

(4)磁感线:磁感线是一种描述磁场的方法。为了形象直观地描述磁场,物理学中人为地引入了磁感应线(简称磁感线),即用带箭头的曲线来描述磁场的某些特征和性质。磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出来回到磁体的S极。利用这些曲线可以形象地表示磁场中各点的磁场方向和磁场的强弱。

(5)地磁场:地球本身就是一个巨大的磁体,地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近。地磁的两极与地理的两极并不重合。




要点二、电流的磁场

1.电生磁:

(1)奥斯特实验:

①意义:揭示了电现象和磁现象之间的密切联系。

②结论:a.通电导体周围存在磁场;b.电流的磁场方向与电流方向有关。


(2)通电螺线管的磁场:

①螺线管:将导线绕在圆筒上,可做成一个螺线管(也叫线圈)。

②右手螺旋定则:用右手握住螺线管,让四指弯曲的方向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N极。


2.电磁铁:

(1)电磁铁:在通电螺线管内插入一个铁芯,就构成了一个电磁铁。电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。


(2)电磁铁的特点:

①电磁铁磁性的有无,完全可以由通断电来控制。
②电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈的匝数控制。

③电磁铁产生的磁场方向是由通电电流的方向决定的。


3.电磁继电器:

结构:具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路包括低压电源、开关和电磁铁,其特点是低电压、弱电流的电路;工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点,其特点是高电压、强电流的电路。


②原理:电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时,把衔铁吸过来,使动触点和静触点接触(或分离),工作电路闭合(或断开)。当电磁铁断电时失去磁性,衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁,切断(或接通)工作电路。从而由低压控制电路的通断,间接地控制高压工作电路的通断,实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。


电磁继电器:



要点诠释:

1.通电螺线管的磁场方向与电流方向满足右手螺旋定则(也叫安培定则)。

2.电磁铁是根据电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁场大大增强的原理来工作的。
3.电磁铁的优点是:磁性强弱可控(电流的大小、线圈的匝数),磁性有无可控(通断电),磁极方向可控,因此把它用在一些自动控制电路中。
4.电磁铁的铁芯是用软铁制成的,而不是用钢制成的,这是因为软铁容易磁化,也容易失去磁性,而钢磁化后不易去磁。




要点三、电动机

1. 磁场对通电导线的作用

(1)磁场力的方向和电流方向有关。

(2)磁场力的方向与磁感线方向有关。


2.电动机的基本构造

(1)转子:能够转动的部分。

(2)定子:固定不动的不分。


3.电动机怎样转动

当线圈转到如图所示位置时,ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上,而且大小相等,方向相反,线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用,所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢?我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置,恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换,则线圈中的电流方向改变,它所受的磁场力的方与原来的方向相反,从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此,要使线圈连续转动,应该在它由于惯性刚转过平衡位置时,立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。


电动机原理图


要点诠释:

通电直导线在磁场中受到力的作用。力的方向与磁场方向、导线电流方向有关。磁场对通电导线和通电线圈作用而运动的过程中,把电能转化为机械能,电动机就是从这一理论设计制造出来的。


(1)磁场对电流的作用中磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直,同时改变其中两个方向另一个方向不变;若首先改变其中一个方向而另一个方向不变,则第三者方向一定改变。

(2)当通电直导线的方向与磁感线的方向平行时(如图甲所示),磁场对通电直导线(图甲中直导线ab)没有力的作用。当通电直导线的方向与磁感线的方向不平行(斜交)时,磁场对通电直导线(图乙中直导线ab)有力的作用(垂直纸面向内)。当通电直导线的方向与磁场的方向垂直时,磁场对通电直导线(图丙中直导线ab)的作用力最大(方向垂直纸面向内)。
           
  在图中,保持磁感线B的方向不变,而使直导线ab内电流方向相反时,ab受力的方向也相反;保持直导线内电流方向不变,而使磁感线B的方向相反时,ab受力的方向也相反。但如果在图丙中,同时使磁感线B的方向及ab内电流方向都变为相反,则直导线ab的受力方向不发生变化。




中考考题分析

  1. 考试题型设置:选择题、填空题;

  2. 分值:5分左右,填空题一空2分,选择题一题3分;

  3. 考试考点:何为电流磁效应?电动机原理及原理图;电生磁在实际生活中的应用;右手螺旋定则

  4. 常考例题:

【答案】B

【解析】由安培定则可得螺线管P左侧为N极,右侧为S极;螺线管Q左侧为N极,右侧为S极,即两磁铁异名磁极相对,相互吸引。故选B。

【总结升华】本题考查安培定则及磁极间的相互作用,应熟练掌握此类题型。




【答案】B


【解析】要想证明条形磁铁的磁性两端强、中间弱,A是可以的,因为三个球两个在两端,一个在中间;B不行,因为两根条形磁铁相互平移靠近时,两磁铁吸引并不能说明两端强,中间弱,故B不对;C是铁块向右移动时,可以通过弹簧伸长的长度确定磁性的大小,是可以的;D中将一堆大头针上的条形磁铁提起时,根据大头针被吸起时的多少可以确定磁性的大小,也是可以的,故B不对。


【总结升华】该题是想知道条形磁体磁性分布不均匀,控制变量才有可比性。




【答案】D


【解析】由右手螺旋定则可知,螺线管左侧为N极;因同名磁极相互排斥,故条形磁铁所受排斥力向左;因条形磁铁处于平衡状态,即条形磁铁所受摩擦力应与排斥力大小相等方向相反,故摩擦力的方向水平向右;当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电阻变大,由欧姆定律得螺线管内的电流减小,则可知螺线的磁性减弱,条形磁铁所受到的排斥力减小;因条形磁铁仍处于平衡状态,所以条形磁铁所受摩擦力也减小。


【总结升华】本题将力学与电磁学知识巧妙地结合起来考查了右手螺旋定则、滑动变阻器的使用、二力平衡等内容,考查内容较多,但只要抓住受力分析这条主线即可顺利求解,是一道典型的好题。




【答案】D


【解析】磁体的周围存在着看不见、摸不着但又客观存在的磁场,为了描述磁场,在实验的基础上,利用建模的方法想象出来的磁感线,磁感线并不客观存在,A错误;磁感线在磁体的周围是从磁体的N极出发回到S极;在磁体的内部,磁感线是从磁体的S极出发,回到N极,故B错误;在该实验中,我们看到的是铁粉形成的真实存在的曲线,借助于该实验,利用建模的思想想象出来磁感线,但这不是磁感线,故C错误;磁感线最密集的地方,磁场的强度最强,反之磁场最弱。磁场中的一点,磁场方向只有一个,若两条磁感线可以相交,则交点处就可以做出两个磁感线的方向,即该点磁场方向就会有两个,这与理论相矛盾,因此磁感线不能相交。故D正确。

【总结升华】此题考查了磁感线的引入目的,磁场方向的规定,记住相关的基础知识,对于解决此类识记性的题目非常方便。






【解析】小磁针的左端为S极,自由静止时靠近螺线管的右端,所以螺线管的右端为N极,在磁体的周围,磁感线从磁体的N极流出回到S极,所以磁感线的方向是向左的。利用螺线管的右端为N极和线圈的绕向,根据安培定则可以确定电流从螺线管的左端流入右端流出,从而可以确定电源的左端为正极,右端为负极。

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