【学习要求】

1.通过实验认识磁场.知道磁体有吸铁性和指向性，知道磁化现象.

2.知道磁感线和地磁场.

3.通过实验，了解电流周围存在磁场.探究并了解通电螺线管外部磁场的方向.

4.了解电磁继电器的结构和工作原理.

5.收集并了解磁性材料在生活中的用途.

【知识网络】

【知识要点】

1.磁体

磁体：一些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性.具有磁性的物体叫磁体.

磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极.每个磁体都有两个磁极，分别叫南极（S极）和北极（N极）.

磁化：使没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化.

磁极之间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.

2.磁场

磁体和电流的周围存在着一种特殊的物质，叫做磁场.磁场的基本性质就是对放入其中的磁体产生磁力作用.我们可以用小磁针是否受到磁力作用来检验小磁针周围空间是否存在磁场.

磁场是有方向的.

规定：小磁针北极在磁场中某点所受磁场力的方向为该点的磁场方向.

磁感线是人们为了描绘磁场而人为地画出来的一些假想的曲线，并不真实地存在于磁场之中.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.

条形磁体、蹄形磁体形成的磁场是较典型的磁场，它们的磁感线是一些很有规则的几何曲线.

在画磁感线时应该注意：磁体周围的磁感线是从磁体的北极出来，到磁体的南极进去.

3.地磁场

地球本身是个大磁体，地球周围的磁场叫地磁场.地磁场的两极和地理两极并不重合，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近.

4.电流的磁场

（1）通电直导线的磁场：丹麦物理学家奥斯特通过实验发现电流周围存在磁场.

（2）通电螺线管的磁场：通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场分布相似，磁感线也是从通电螺线管的N极出来到S极进去.

通电螺线管的极性与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则确定.

5.电磁继电器

图　10-1

电磁继电器实际上是一个由电磁铁控制的开关，在电路中起着类似于开关的作用.如图10-1所示，当控制电路中有电流通过电磁铁的线圈时，电磁铁吸引衔铁，使触点闭合，工作电路就被接通.

继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接地控制高电压电路的装置.电磁继电器是自动控制电路中的重要部件.

【典型例题】

例1　有一枚细钢针，想知道它是否具有磁性，你能想出几种判断方法？怎样判断？

点拨　可从磁体具有的基本特性加以考虑和设计.

例2　正在赤道附近的某远洋船上的水手小王发现，船上能绕轴心自由转动的小磁针静止时，它的N极总是指向正北方向.据此，请你回答：该处地磁场的方向以及地磁场对小磁针的N、S极的作用力的方向指向何处？

点拨　注意从磁场的方向、小磁针在磁场中静止时的指向和小磁针N极在磁场中的受力方向这三者间的关系去分析.

图　10-2

例3　小华的爸爸是一名船员，小华给爸爸设计了一个能辨别方向的玩具小船，如图10-2所示.船上主要装有一个带铁芯的通电螺线管，用导线将它与电池、开关连成电路.让小船浮在水面上，闭合开关，小船静止后，小尖端的指向是（　　）.

A.北　　B.南

C.西　　D.东

点拨　（1）本题通过一个情境引出通电螺线管磁极的方向问题，且融入了地磁场和指南针的基础知识，对考查学生综合分析问题的能力有一定的价值.（2）解这类题，首先应注意仔细辨别螺线管的绕法，并认真标出通电线圈中的电流方向，然后再运用安培定则进行判定.

例4　阅读短文，回答问题：

新型发热材料——PTC

PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，掺入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的.

图　10-3

PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛.

（1）家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，图10-3为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该PTC材料的居里点温度为________℃.

（2）家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻________，功率________，使其温度________（以上均填变化情况）；反之，也能自动调节.因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能.

（3）某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响.请帮他将图10-4所示的电路连接完整.

图　10-4

（4）你认为该“过热自动报警电路”的设计或使用中有何不足？（指出一点即可）

点拨　本题具有以下特点：（1）所考查的不是课本上的实验，而是课外实验；所涉及的知识并非全是同学已学过的知识，而是课本外的知识，借以考查自主学习能力和知识迁移能力.（2）本题以文字描述和图像等方式给出了有关信息，要求同学对呈现的信息进行筛选和处理，并以信息的处理和表达对同学解决问题的策略和其他方面的意识及能力进行了考查.（3）电磁继电器的用途非常广泛.在分析各种应用电路的工作原理时，主要应弄清电磁铁吸引衔铁产生动作时触点的通断情况及其对电路的作用.

【例题解析】

例1：方法一：用细线系住钢针中间，悬吊起来，拨动几次.如果它具有磁性，将会在地磁场的作用下，总是在南北方向停下来.如果钢针不具有磁性，停下来时可能不指向南北方向.

方法二：另取一根条形磁体，用其两端分别先后去靠近钢针的某一端，如果两次能吸引，说明它无磁性；如果一次吸引，一次排斥，说明它有磁性，是磁体.

说明：由于磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，所以，“吸引”不能证明双方都具有磁性；相反，“排斥”能证明双方都具有磁性.

方法三：用钢针去吸引铁屑，若钢针能吸引铁屑，则说明钢针有磁性，否则钢针无磁性.

例2：磁场看不到摸不着，却是客观存在的，它对放入其中的磁体会产生磁力的作用.力是有方向的，因此磁场也具有方向性.小磁针在磁场中要受到磁力的作用，人们规定小磁针在磁场中静止时N极的指向为该点的磁场方向.而小磁针的N极受到的磁场力的方向与磁场方向相同，S极受到的磁场力的方向与磁场方向相反.因此，远洋船上的小磁针静止时N极的指向为地磁场的方向，即远洋船所在处的地磁场方向指向正北方向，小磁针的N极受到的磁力方向为正北方向，S极受到的磁力方向为正南方向.

例3：根据右手螺旋定则，可判定图中通电螺线管的左端为N极；由于通电螺线管和条形磁体一样，具有指向性，故小船箭头的指向应为“南”.本题应选B.

例4：（1）根据短文中关于“居里点温度”含义的叙述，观察图10-3可知该PTC材料的温度低于100℃时，电阻值随温度的升高而减小，高于100℃时，电阻值随温度的升高而增大，故其居里点温度为100℃.

（2）由图10-3可知，该PTC材料的温度只要在100～300℃范围内，电阻值将随温度的升高而增大.由可知：在电压一定时，若电阻值增大，产生电热的功率减小，温度将降低；若电阻值减小，产生电热的功率将增大，温度将升高；因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能.故本小题答案依次为“变大”“变小”“降低”.

（3）根据电磁继电器的工作特点，应将PTC电阻元件串联在控制电路中，将指示灯和警铃安装在工作电路中，如图10-5所示.

图　10-5

（4）例如：“控制电路的电池长时间工作，电流减小，磁性减弱，可能造成误动作”“控制电路部分始终耗电”等.

自我评估

一、填空题(www.daowen.com)

1.能够吸引铁、钴、镍等物质的物体叫做__________，磁体上__________最强的部分叫做磁极.到目前为止，同一磁体上的磁极总是成对出现，分别叫做________和________.

2.一个能在水平面内自由转动的小磁针，静止时总是一个磁极指地理的南极，这个磁极叫________极.磁体或磁针能指南北，说明了地球本身是一个巨大的磁体，地磁的北极在地理的________附近，地磁的南极在地理的________附近.

3.机械式手表一般不放在收音机和电视机等电气设备附近，是因为这样放置会使手表______________.固定不动的大型钢梁，常常具有磁性，这是因为它们长期受____________作用而被磁化了.

二、选择题

4.把一枚磁针从中间折断，那么每段磁针（　　）.

A.只有一个磁极　　B.有两个磁极

C.有四个磁极　　D.无法确定

5.北京奥运会的沙滩排球场地调用了1.7万吨沙，这些沙在进入沙滩排球场地前必须进行处理的工序之一是“磁选”，“磁选”可以选掉沙中的（　　）.

A.粗的沙子、小石块　　B.铁钉、铁片

C.玻璃和塑料碎片　　D.铜丝、碎瓷片

6.下述方法中，不能判断出物体有无磁性的是（　　）.

A.将物体悬挂起来，看有无指向性

B.将物体靠近小磁针，看能否排斥小磁针

C.将物体靠近小磁针的某一端，看能否吸引

D.看物体能否吸引铁、钴、镍等物质

图　10-6

7.用磁体吸引光滑水平桌面上的铁钉，铁钉受到吸引而没有与磁体接触，处于静止状态，如图10-6所示.磁体对铁钉作用力的方向是（　　）.

A.竖直向上　　B.向右上方

C.竖直向下　　D.向左上方

8.如图10-7所示的四幅图中，通电螺线管与条形磁体相互吸引的是（　　）.

图　10-7

图　10-8

9.在一根条形磁体附近平行放置一根与条形磁体形状完全相同的棒状物体xy后，其周围磁场磁感线的分布情况如图10-8（a）所示.将xy两端对调以后，磁感线分布情况未发生改变，如图10-8（b）所示.则棒状物体xy可能是（　　）.

A.软铁棒

B.铜棒

C.条形磁体，其中x端为N极

D.条形磁体，其中y端为N极

图　10-9

三、作图和实验题

10.在图10-9所示的两图中，已知电源正、负极，试分别画出相应的磁感线.

11.在图10-10中标出了通电线圈的N极，请在图中分别标出通电线圈中的电流方向和静止在通电线圈旁边的小磁针的N极.

图　10-10

图　10-11

图　10-12

12.把图10-11中的两个线圈串联起来，使接通电源后，两个线圈互相吸引.

13.要求小磁针静止时的指向如图10-12所示，请你设计左端螺线管的合理绕线.

14.为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：

猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性.

猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强.

猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强.

为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：把漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁.如图10-13（a）、（b）、（c）、（d）所示为实验中观察到的四种情况.

根据小丽的猜想和实验，完成下面填空：

（1）通过观察电磁铁吸引大头针数量的不同，可用来判断它的________不同.

（2）通过比较图10-13________两种情况，可以验证猜想A是正确的.

（3）通过比较图10-13________两种情况，可以验证猜想B是正确的.

（4）通过比较图10-13（d）中甲、乙两电磁铁的磁性，发现猜想C的叙述不全面，应补充____________.

图　10-13

图　10-14

四、应用题

15.某中学九（六）班雄鹰队和猛虎队之间将开展物理应用知识抢答竞赛.班内科技兴趣小组为此制作了一个新型抢答器，电路原理如图10-14所示.图中A1、A2是电磁铁，B1、B2是衔铁，C1、C2是弹簧，P、Q是动触点，E、F、M、N是静触点.

（1）若雄鹰队抢先于猛虎队闭合开关S1，请分析电路的工作过程并判断灯L1、L2的亮暗情况.

（2）若雄鹰队和猛虎队同时闭合各自的开关S1和S2，请分析电路的工作过程并判断灯L1、L2的亮暗情况.

图　10-15

16.2002年12月31日举世瞩目的上海磁浮列车线首次试运行，它是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线，它采用的是先进的超导磁浮技术，使列车稳稳地悬浮在轨道上方约10mm处高速运行，请你根据所学过的物理知识并观测图10-15后判断：要使列车悬浮起来，车身线圈的上方应该是______（选填“N”或“S”）极，当列车悬浮在轨道上方后，车身线圈与轨道线圈之间的相互作用力和____________是一对平衡力，列车利用____________的原理将车身托起，这就大大减小________阻力，使列车高速运行.

图　10-16

17.给你一个带铁芯的螺线管、蓄电池、开关、滑动变阻器，如图10-16所示.

（1）用笔画线代替导线，把它们连接起来（连线不要交叉），要求满足以下两点要求：

①组成一个可以改变电磁铁磁性强弱的电路；②当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电磁铁的磁性增强.

（2）标出电磁铁的N、S极.