第 十 六 從 指 南 針 到 磁 懸 浮 列 車第 二 節(jié) 電 流 的 磁 場(chǎng) 屯 溪 六 中 鄭 明 亮 2013年 3月 3日 問 題 磁 極 間 發(fā) 生 相 互 作 用 時(shí) ， 磁 體 是 否 相 互 接觸 ？ 如 果 磁 極 間 不 接 觸 就 能 發(fā) 生 相 互 作 用 ， 這種 作 用 是 如 何 發(fā) 生 的 ？ 說 明 ： 磁 體 周 圍 存 在 某 種 特 殊 物 質(zhì) 。 我 們 把 磁 體 周 圍 存 在 的 看 不 見 、 摸 不著 的 特 殊 物 質(zhì) 叫 做 磁 場(chǎng) 。 磁 場(chǎng) 的 基 本 性 質(zhì) 是 它 對(duì) 放 入 其 中 的 磁體 有 磁 力 的 作 用 。 磁 體 之 間 的 相 互 作 用 就 是 通 過 磁 場(chǎng) 發(fā)生 的 。磁 場(chǎng) 真 實(shí) 存 在 磁 場(chǎng) 的 形 狀 和 方 向N S 磁 場(chǎng) 有 方 向 。 磁 場(chǎng)中 可 以 自 由 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 小磁 針 的 北 極 所 指 的 方向 為 磁 場(chǎng) 的 方 向 。用 帶 箭 頭 的 曲 線 表示 磁 場(chǎng) 的 強(qiáng) 弱 和 方 向 ，這 樣 的 虛 線 叫 做 磁 感線 。 磁 感 線磁 感 線 的 箭 頭 表 示 磁 場(chǎng) 的 方 向 ，磁 感 線 的 疏 密 表 示 磁 場(chǎng) 的 強(qiáng) 弱 。 同 名 磁 極 、 異 名 磁 極 的 磁 場(chǎng) 分 布 磁 場(chǎng) 與 磁 感 線四 個(gè) 方 向 一 致 ：p磁 場(chǎng) 方 向p磁 感 線 方 向p放 入 磁 場(chǎng) 中 的 可 以 自 由 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 磁 體 靜 止 時(shí) 北 極 的指 向p放 入 磁 場(chǎng) 中 的 可 以 自 由 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 磁 體 靜 止 時(shí) 北 極 受到 磁 力 的 指 向 電磁起重機(jī) 電磁起重機(jī)可以產(chǎn)生強(qiáng)大的磁性，來(lái)回搬運(yùn)物品. 一 、 磁 與 電 的 關(guān) 系1、 它 們 均 用 到 了 磁 ， 可 是 這 些 磁 都 離 不 開 電 。 磁 與 電 有 什 么 關(guān) 系 呢 ？2、 帶 電 體 與 磁 體 有 一 些 相 似 的 性 質(zhì) (如 :電 荷間 的 作 用 規(guī) 律 和 磁 極 間 的 作 用 規(guī) 律 ),這 些 相似 是 一 種 巧 合 ,還 是 有 內(nèi) 在 的 聯(lián) 系 ?1820年 ,丹麥 物 理 學(xué) 家 奧 斯 特 偶 然 發(fā) 現(xiàn) 電 生 磁 磁 場(chǎng) 真 實(shí) 存 在N NS S磁 場(chǎng) 基 本 性 質(zhì) :磁 場(chǎng) 對(duì)放 入 其 中 的 磁 體 產(chǎn) 生力 的 作 用 。問 題 ： 怎 么 證 明 磁 場(chǎng) 的 存 在 ？ 19世 紀(jì) 丹 麥物 理 學(xué) 家 ，第 一 個(gè)成 功 的 發(fā) 現(xiàn)電 與 磁 之 間的 聯(lián) 系奧 斯 特 二 、 奧 斯 特 實(shí) 驗(yàn)1. 實(shí) 驗(yàn)2. 現(xiàn) 象 及 結(jié) 論 : 接 通 電 路 ， 導(dǎo) 線 中 有 電 流 通 過 ， 小 磁 針 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn) ;斷 開 電 路 ， 導(dǎo) 線 中 沒 有 電 流 通 過 ， 小 磁 針 不 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn) .表 明 ： 通 電 導(dǎo) 體 周 圍 存 在 磁 場(chǎng) .(實(shí) 驗(yàn) 探 究 ) 通 電 導(dǎo) 體 周 圍 的 磁 場(chǎng) 方 向 與 電 流 方 向 有 關(guān) . 奧 斯 特 實(shí) 驗(yàn)比 較 a、 b： 。比 較 a、 c： 。 通 電 導(dǎo) 線 周 圍 存 在 磁 場(chǎng)磁 場(chǎng) 方 向 跟 電 流 方 向 有 關(guān) 直 線 電 流 的 磁 場(chǎng) 方 向 用 右 手 螺 旋 定 則 判 定 ：用 右 手 握 住 通 電 直 導(dǎo) 線 ， 讓 大 拇 指 指 向 電 流 的方 向 ， 那 么 四 指 的 指 向 就 是 磁 感 線 的 環(huán) 繞 方 向 直 線 電 流 磁 場(chǎng) 的 磁 感 線 分 布電 流 的 磁 場(chǎng) 奧 斯 特 （ Hans Christian Oersted； 1777 1851） 奧 斯 特 ,丹 麥 物 理 學(xué) 家 。 1819年 上 半 年 到 1820年 下 半 年 ， 奧 斯 特 一 面 擔(dān) 任 電 、 磁 學(xué) 講 座 的 主講 ， 一 面 繼 續(xù) 研 究 電 、 磁 關(guān) 系 。 1820年 4月 ，在 一 次 講 演 快 結(jié) 束 的 時(shí) 候 ， 奧 斯 特 抱 著 試 試 看的 心 情 又 作 了 一 次 實(shí) 驗(yàn) 。 他 把 一 條 非 常 細(xì) 的 鉑導(dǎo) 線 放 在 一 根 用 玻 璃 罩 罩 著 的 小 磁 針 上 方 ， 接通 電 源 的 瞬 間 ， 發(fā) 現(xiàn) 磁 針 跳 動(dòng) 了 一 下 。 這 一 跳， 使 有 心 的 奧 斯 特 喜 出 望 外 ， 竟 激 動(dòng) 得 在 講 臺(tái)上 摔 了 一 跤 。 但 是 因 為 偏 轉(zhuǎn) 角 度 很 小 ， 而 且 不很 規(guī) 則 ， 這 一 跳 并 沒 有 引 起 聽 眾 注 意 。 以 后 ，奧 斯 特 花 了 三 個(gè) 月 ， 作 了 許 多 次 實(shí) 驗(yàn) ， 發(fā) 現(xiàn) 磁 針在 電 流 周 圍 都 會(huì) 偏 轉(zhuǎn) 。 1820年 7月 21日 ， 奧 斯 特寫 成 論 磁 針 的 電 流 撞 擊 實(shí) 驗(yàn) 的 論 文 ， 正 式 向?qū)W 術(shù) 界 宣 告 發(fā) 現(xiàn) 了 電 流 磁 效 應(yīng) ,從 而 證 明 了 電 和 磁能 相 互 轉(zhuǎn) 化 ， 這 為 電 磁 學(xué) 的 發(fā) 展 打 下 基 礎(chǔ) 。 三 、 通 電 螺 線 管 的 磁 場(chǎng)1. 實(shí) 驗(yàn)2. 分 析 : 通 電 螺 線 管 周 圍 存 在 _;a端 的 小 磁 針 N極 被 _；b端 的 小 磁 針 S極 被 _。說 明 ：通 電 螺 線 管 a端 為 _; 通 電 螺 線 管 b端 為 _.S極 N極磁 場(chǎng)吸 引吸 引a b 3. 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 論 ： 通 電 螺 線 管 周 圍 鐵 屑 分 布 狀 態(tài) 與 條 形 磁 鐵 周 圍 鐵 屑 分 布相 似 ， 因 此 ， 其 周 圍 的 磁 場(chǎng) 與 條 形 磁 鐵 周 圍 的 磁 場(chǎng) 相 似 。因 此 :通 電 螺 線 管 對(duì) 外 相 當(dāng) 于 一 個(gè) 條 形 磁 鐵 。 N S S N 通 電 螺 線 管 兩 端 的 極 性 與 螺 線 管 中 的 電 流 方 向 有 關(guān) . 四 . 通 電 螺 線 管 磁 極 的 判 斷 右 手 安 培 定 則 伸 開 右 手 ，拇 指 和 四 指 在 同 一 平 面 ，拇 指 和 四 指 垂 直 ，握 住 螺 線 管 ， 四 指 方 向 為 電 流 方 向 ，拇 指 所 指 那 端 為 通 電 螺 線 管 N極 . 五 、 練 習(xí) :1.標(biāo) 出 螺 線 管 的 N、 S極 . 2.標(biāo) 出 螺 線 管 中 電 流 的 方 向 .3.根 據(jù) 圖 中 所 給 的 條 件 ， 畫 出 螺 線 管 的 繞 法 . .用 右 手 螺 旋 定 則 判 定 下 列 螺 線 管 的 、 極六 、 作 業(yè) : NS N S S NN S NS SN 1.電 磁 鐵在 通 電 螺 線 管 中 插 入 一 根 鐵 芯 使 通 電 螺 線 管 的 磁 場(chǎng) 增 強(qiáng) ， 則 通 電 螺 線 管 和它 里 面 的 鐵 芯 就 構(gòu) 成 了 一 個(gè) 電 磁 鐵 。說 明 ： 1、 在 通 電 螺 線 管 內(nèi) 插 入 鐵 芯 會(huì) 增 強(qiáng) 磁 場(chǎng) ， 原 因 是 螺 線 管 通 電 后 會(huì)在 周 圍 存 在 著 磁 場(chǎng) ， 當(dāng) 鐵 芯 插 入 其 中 后 ， 被 通 電 螺 線 管 內(nèi) 的 磁 場(chǎng) 磁 化 ， 又形 成 了 一 個(gè) 磁 場(chǎng) ， 由 于 兩 個(gè) 磁 場(chǎng) 相 互 疊 加 而 使 磁 性 大 大 增 強(qiáng) 了 。 2、 為 了 使 電 磁 鐵 斷 電 立 即 消 磁 ， 我 們 往 往 采 用 消 磁 較 快 的 的 軟 鐵或 硅 鋼 材 料 來(lái) 制 做 。 這 樣 的 電 磁 鐵 在 通 電 時(shí) 有 磁 性 ， 斷 電 后 磁 就 隨 之 消 失 。 2.電 磁 鐵 的 特 點(diǎn)1、 磁 性 有 無(wú) ： 電 磁 鐵 實(shí) 質(zhì) 是 一 個(gè) 插 有 鐵 芯 的 通 電 螺 線 管 ， 它 的 磁 性 有 無(wú)由 電 流 的 通 斷 來(lái) 決 定2、 磁 性 方 向 ： 電 磁 鐵 的 磁 性 方 向 由 線 圈 中 的 電 流 方 向 決 定 ， 當(dāng) 線 圈 中 的電 流 方 向 改 變 時(shí) ， 電 磁 鐵 的 磁 極 也 隨 之 改 變 ， 具 體 的 變 化 關(guān) 系 可 利 用 安 培 定 則 判 定 。3、 磁 性 強(qiáng) 弱 ： 三 大 因 素 線 圈 電 流 越 大 ， 匝 數(shù) 越 多 ， 插 入 鐵 芯 磁 性 越 強(qiáng)3 .電 磁 鐵 的 應(yīng) 用 ： 電 磁 繼 電 器 、 電 磁 起 重 機(jī) 、 磁 懸 浮 列 車 等 支 架 M1、 電 磁 繼 電 器 的 結(jié) 構(gòu) 與 工 作 原 理控 制 電 路 工 作 電 路低 壓 電 源 高 壓 電 源由 低 壓 控 制 電 路 和 高 壓 工 作 電 路 組 成 。控 制 電 路 ： 低 壓 電 源 開 關(guān) 電 磁 鐵工 作 電 路 ： 高 壓 電 源 觸 點(diǎn) 用 電 器 3、 閱 讀 電 磁 繼 電 器 說 明 書 ， 并 回 答 課 本 上 的 問 題 ： 說 明 書 上 寫 著 的 “ 線 圈 額 定 電 壓 直 流 ” “ 被控 制 電 壓 ， 電 流 ” 講 的 是 什 么 意 思 ？ 控 制 電 路 （ 電 磁 鐵 ） 的 額 定 電 壓 為 6V， 工 作 電 路額 定 電 壓 220V， 額 定 電 流 1A。 繼 電 器 是 利 用 低 電 壓 ， 弱 電 流 電路 的 通 斷 來(lái) 間 接 控 制 高 電 壓 ， 強(qiáng) 電 流電 路 的 裝 置 。n4、 工 作 原 理 ： 電 磁 鐵 通 電 時(shí) ， 把 吸 下 來(lái) 使 接 觸 ， 電 路 閉 合 電 磁 鐵 斷 電 時(shí) 失 去 磁 性 ， 彈 簧 把 拉 起 來(lái) ，n切 斷 電 路 銜 鐵 觸 點(diǎn) 工 作銜 鐵工 作 S 用 電 磁 繼 電 器 控 制 電 路 有 什 么好 處 ？用 低 電 壓 控 制 高 電 壓遠(yuǎn) 距 離 控 制自 動(dòng) 控 制 控 制 電 路 工 作 電 路 當(dāng) 開 關(guān) S1閉 合 時(shí) ， 電 磁 鐵 通 電產(chǎn) 生 _， 將 銜 鐵 _,開 關(guān) S的 觸 點(diǎn)_， 工 作 電 路 中 有 _通 過 ， 電 動(dòng) 機(jī)便 轉(zhuǎn) 動(dòng) 起 來(lái) 。S1 MS2S電 流接 通 吸 下磁 性練 習(xí) ： 一 、 電 磁 繼 電 器 的 構(gòu) 造 二 、 電 磁 繼 電 器 的 電 路 1、 控 制 電 路 ： 低 壓 電 源 開 關(guān) 電 磁 鐵 2、 工 作 電 路 ： 高 壓 電 源 觸 點(diǎn) 用 電 器 三 、 電 磁 繼 電 器 的 作 用 利用低電壓、弱電流（控制電路）控制高電壓、強(qiáng)電流 （工作電路）。 四 、 電 磁 繼 電 器 的 實(shí) 質(zhì) 電 磁 繼 電 器 就 是 利 用 電 磁 鐵 來(lái) 控 制 工 作 電 路 的 一 種開 關(guān) 。 五 、 利 用 電 磁 繼 電 器 可 以 實(shí) 現(xiàn) （ 1） 遠(yuǎn) 距 離 操 縱 （ 2） 自 動(dòng) 控 制 （ 3） 安 全 操 控 揚(yáng) 聲 器 是 怎 樣 發(fā) 聲 的1、 外 形 2、 揚(yáng) 聲 器 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 某 一 瞬間 電 流方 向線 圈永 久 磁體 ？N 錐 形 紙 盆 3、 揚(yáng) 聲 器揚(yáng) 聲 器 是 把 電 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 聲 信 號(hào) 的 一 種 裝 置 。？N ？當(dāng) 線 圈 中 通 過 圖 中 所 示 的 電流 時(shí) ， 線 圈 受 到 磁 鐵 的 吸 引向 左 運(yùn) 動(dòng) ； 當(dāng) 線 圈 中 通 過 相反 方 向 的 電 流 時(shí) ， 線 圈 受 到磁 鐵 的 排 斥 向 右 運(yùn) 動(dòng) 。 由 于通 過 線 圈 的 電 流 是 交 變 電 流 ，它 的 方 向 不 斷 變 化 ， 線 圈 就不 斷 地 來(lái) 回 振 動(dòng) ， 帶 動(dòng) 紙 盆也 來(lái) 回 振 動(dòng) ， 于 是 揚(yáng) 聲 器 就發(fā) 了 聲 音 。 初 中 物 理 課 件 電 鈴 的 工 作 原 理 一 電 鈴 的 構(gòu) 造 ： 電 磁 鐵 銜 鐵彈 簧 片螺 釘 電 磁 鐵 通 電 有 了 磁 性 ， 要 把 銜 鐵 吸 過 來(lái) 。二 電 鈴 的 工 作 原 理 ： 斷 電 通 電 二 電 鈴 的 工 作 原 理 ： 銜 鐵 一 吸 過 來(lái) ， 電 磁 鐵 斷 電 無(wú) 磁 性 ， 銜 鐵 在彈 簧 片 的 作 用 下 恢 復(fù) 原 位 。 電 磁 鐵 又 通 電 了 。斷 電 通 電 三 電 鈴 連 續(xù) 工 作 ： 接 通 電 源 后 ， 電 磁 鐵 吸 引 銜 鐵 ， 敲 擊 鈴 碗 發(fā) 聲 ， 但 同 時(shí) 鈴 碗與 螺 釘 分 離 ， 通 過 線 圈 的 電 路 斷 開 ， 電 磁 鐵 失 去 磁 性 ， 銜 鐵 由于 彈 性 回 到 初 始 位 置 ， 這 時(shí) 鈴 碗 與 螺 釘 又 接 觸 ， 線 圈 的 電 路 閉和 ， 電 磁 鐵 又 吸 引 銜 鐵 ， 敲 擊 鈴 碗 發(fā) 聲 ， 如 此 往 復(fù) ， 電鈴 就 不 斷 發(fā) 出 聲 音 。 安 培 定 則 ， 也 叫 右 手 螺 旋 定 則 ， 是 表 示 電 流和 電 流 激 發(fā) 磁 場(chǎng) 的 磁 感 線 方 向 間 關(guān) 系 的 定 則 。通 電 直 導(dǎo) 線 中 的 安 培 定 則 （ 安 培 定 則 一 ） ：用 右 手 握 住 通 電 直 導(dǎo) 線 ， 讓 大 拇 指 指 向 電 流 的 方 向 ，那 么 四 指 的 指 向 就 是 磁 感 線 的 環(huán) 繞 方 向 ；通 電 螺 線 管 中 的 安 培 定 則 （ 安 培 定 則 二 ） ：用 右 手 握 住 通 電 螺 線 管 ， 使 四 指 彎 曲 與 電 流 方 向 一 致 ，那 么 大 拇 指 所 指 的 那 一 端 是 通 電 螺 線 管 的 N極 。