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九年级物理 / 电与磁 / 电生磁 一、核心概念:电流的磁效应 定义:通电导体周围存在磁场,磁场的方向与电流的方向有关,这种现象叫做电流的磁效应(电生磁的本质)。 发现者:1820 年,丹麦物理学家奥斯特通过实验首次发现(电与磁的首次联系)。 二、基础实验:奥斯特实验 (一)实验装置 电源、导线、小磁针(放在导线下方或上方)。 (二)实验现象 当导线中有电流通过时,小磁针会发生偏转; 电流方向改变时,小磁针的偏转方向也会随之改变。 (三)实验结论 通电导体周围存在磁场(电生磁); 磁场方向与电流方向有关。 (四)注意事项 实验需使用直流电源(电流方向不变,现象更明显); 小磁针要静止在南北方向(便于观察偏转)。 三、通电螺线管的磁场(电生磁的重要应用) (一)定义 把导线绕在圆筒上,做成螺线管(也叫线圈),通电后产生的磁场。 (二)磁场分布(类比条形磁体) 外部磁场:两端磁性最强(为磁极),中间磁性最弱,磁场方向从 N 极指向 S 极; 内部磁场:磁场方向从 S 极指向 N 极(内部磁场是匀强磁场)。 (三)影响磁性强弱的因素 影响因素 具体关系 实验控制变量 电流大小 电流越大,磁性越强 同一螺线管,改变电源电压 线圈匝数 匝数越多,磁性越强 电流相同,换用不同匝数的螺线管 有无铁芯 插入铁芯后,磁性显著增强 同一螺线管,插入 / 拔出铁芯对比 (四)磁极判断:安培定则(右手螺旋定则) 操作步骤: 右手握住螺线管,让四指弯曲的方向与螺线管中电流的方向一致; 此时大拇指所指的一端,就是螺线管的N 极(另一端为 S 极)。 示例:螺线管电流从左端流入、右端流出→四指从左向右环绕→大拇指指向右端→右端为 N 极。 四、电磁铁(通电螺线管的实际应用) (一)定义 带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁(铁芯通常用软铁,磁化后磁性易消失,断电后无磁性)。 (二)工作原理 利用电流的磁效应,铁芯被磁化后增强螺线管的磁性。 (三)核心优点(与永磁体对比) 磁性有无可控制:通电有磁,断电无磁; 磁性强弱可调节:改变电流大小或线圈匝数; 磁极方向可改变:改变电流方向。 (四)常见应用 电磁继电器、电磁起重机、电铃、扬声器、自动控制电路(如水位报警器)等。 五、电磁继电器(电磁铁的典型应用) (一)结构 控制电路:电源、开关、电磁铁(低压弱电流电路); 工作电路:电源、用电器(如电动机、灯泡)、触点(高压强电流电路)。 (二)工作原理 闭合控制电路开关→电磁铁通电产生磁性→吸引衔铁→带动触点切换→工作电路接通 / 断开; 断开控制电路开关→电磁铁断电失去磁性→衔铁在弹簧作用下复位→工作电路断开 / 接通。 (三)核心作用 用低压弱电流控制高压强电流(安全操作); 实现远距离控制和自动控制(如温度自动控制、光控开关)。 六、易错点与重难点突破 安培定则的易错点: 四指指向的是 “电流环绕螺线管的方向”,而非导线的缠绕方向(需先判断电流从螺线管哪一端流入); 大拇指指向的是螺线管的 “N 极”,而非电流方向。 电磁铁与永磁体的区别: 永磁体磁性永久、强弱固定、磁极不变;电磁铁磁性可控制、强弱可调节、磁极可改变。 电生磁的能量转化:电能→磁场能(后续应用中可进一步转化为机械能,如电动机)。 七、中考常考题型 安培定则应用:根据螺线管电流方向判断磁极,或根据磁极判断电流方向 / 电源正负极; 电磁铁磁性强弱影响因素:实验探究题(控制变量法的应用); 电磁继电器工作原理:电路图分析(判断控制电路与工作电路的通断关系); 应用类题目:结合生活实例(如电铃、电磁起重机)分析其工作原理。
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