講義
專題概述
本專題主要包含磁體的磁極、磁感線、電磁鐵的繞法、電磁繼電器的接法、磁力方向、感應(yīng)電流及導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動方向作圖。
類型一、磁極磁感線作圖
根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律，結(jié)合已知磁體的磁極分析另一個磁體磁極的分布；根據(jù)磁感線的特點(diǎn)，抓住“磁體外部的磁感線從N極出發(fā)，回到S極”的規(guī)律，按要求畫出磁體的磁感線。
【例1】根據(jù)圖中兩個磁極間的磁感線方向，標(biāo)出磁極的名稱，并標(biāo)出小磁針N極。
【解析】在磁體外部，磁感線的方向是由磁體的N極出發(fā)回到磁體的S極，則由圖可知左端磁極為N極。
因?yàn)榇艌鲋心滁c(diǎn)的磁場方向?qū)嶋H就是小磁針靜止時北極所指的方向，所以圖中小磁針靜止時其右端為北極、左端為南極，如圖所示。
【點(diǎn)評】本題主要考查了磁感線的概念，同時要考查了磁感線的方向及磁針北極指向的關(guān)系，一定注意某點(diǎn)磁場的方向?qū)嶋H就是小磁針靜止時北極所指的方向。
【例2】地球周圍存在著磁場——地磁場。請?jiān)趫D中的適當(dāng)位置標(biāo)出地磁的南、北極并用箭頭在地磁場的磁感線上標(biāo)出地磁場的方向。
【解析】根據(jù)小磁針的指向，磁感線總是從磁體的N極發(fā)出，最后回到S極；所以地磁南、北極的方向和地磁場磁感線的方向如下圖所示：
【點(diǎn)評】任何磁體都有兩個磁極，為了形象描述磁場的特性，物理學(xué)中引入了磁感線，在磁體的外部，磁感線總是從磁體的N極發(fā)出，最后回到S極。
本題的解題關(guān)鍵是知道：地磁場的N極在地理南極的附近，地磁場的S極在地理北極附近。
類型二、三類典型判定
【例3】請?jiān)趫D中畫出1條能夠描述通電螺線管外部磁場的磁感線。
【解析】電流由左側(cè)流入，右手握住螺線管，四指指向電流方向，大拇指指向右方，即螺線管的右端為N極，左端為S極；
磁體外部，磁感線的方向總是從N極出發(fā)流向S極，如圖所示：
【分析】由電流方向和線圈繞向，利用右手螺旋定則即可判斷出螺線管的磁極；在磁體外部，磁感線的方向總是從N極出發(fā)流向S極。
【例4】如圖所示的電路，螺線管右端放置一個小磁針，閉合開關(guān)后，用“+”“﹣”標(biāo)出電路中電源右端的極性；用“N”“S”標(biāo)出小磁針靜止時右端的磁極。
【解析】根據(jù)電流表的電流是從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，得出電源的右端為正極；
電流是由螺線管的右邊流入的，根據(jù)安培定則，伸出右手四指彎曲指向電流的方向，大拇指所指的方向——通電螺線管的左端為N極，右端為S極；
根據(jù)磁極間的相互規(guī)律，靠近通電螺線管右端（S極）的為小磁針的N極，則小磁針的右端為S極，如圖所示：
【分析】由電流表的接法得出電流的方向，由右手螺旋定則得出通電螺線管的極性，由磁極間的相互作用規(guī)律得出小磁針的極性。
【例5】如圖所示，光滑水平面上，載有條形磁鐵的小車處于靜止?fàn)顟B(tài)，小車右側(cè)與條形磁鐵同一水平面內(nèi)有固定一螺線管。當(dāng)螺線管所在電路中的開關(guān)S閉合后，發(fā)現(xiàn)小車由靜止開始向右靠近螺線管運(yùn)動。請?jiān)趫D中括號里標(biāo)明電源右端的極性和通電螺線管左端的磁極極性，并畫出螺線管中電流方向及A點(diǎn)處磁感線的方向。
【解析】（1）閉合開關(guān)S，條形磁體因受磁力向右運(yùn)動，條形磁體受到了一個向右的吸引力，已知條形磁體右端為N極、左端為S極，根據(jù)同名磁極相互排斥可確定通電螺線管的左端是S極、右端為N極，磁感線從N極出發(fā)，回到S極，A點(diǎn)磁感線是向右；
（2）根據(jù)安培定則可知，大拇指指向N極，電流從電磁鐵右側(cè)流入，電源的右端為正極，如圖所示：
【點(diǎn)評】本題的入手點(diǎn)是利用條形磁體的運(yùn)動方向、根據(jù)磁極間的相互作用判斷出通電螺線管的南北極，再利用安培定則判斷出電源的正負(fù)極，這是一道綜合題，很巧妙的將安培定則和磁極間的相互作用聯(lián)系起來。
【例6】將如圖所示的電磁鐵的電路連接完整，要求：
（1）根據(jù)小磁針靜止時N極指向，在括號中標(biāo)出電磁鐵左端的極性（用“N”或“S”表示）；
（2）在虛線框內(nèi)畫出電池符號；
（3）開關(guān)閉合后，變阻器的滑片只有向右移動時，電磁鐵的磁性才會變強(qiáng)（連接時導(dǎo)線不能交叉）
【解析】（1）小磁針靜止時N極指向右，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，電磁鐵的右端為S極，左端為N極；
（2）根據(jù)安培定則可知，電流從電磁鐵的右端流入，左端流出，所以電池的左端為正極；
（3）開關(guān)閉合后，變阻器的滑片只有向右移動時，電磁鐵的磁性會變強(qiáng)，這說明電路中的電流變大，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的總電阻變小，則滑動變阻器的電阻變小，滑動變阻器滑片應(yīng)與左側(cè)導(dǎo)線相連；
如圖所示：
【分析】（1）根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律得出電磁鐵的磁性；
（2）根據(jù)安培定則判定電磁鐵中電流的方向；
（3）電磁鐵磁性的大小與電流大小和線圈的匝數(shù)有關(guān)。
【例7】如圖，將銅絲、鐵絲插入菠蘿中，便成了水果電池。一根軟導(dǎo)線在紙筒A上繞制成螺線管，導(dǎo)線兩端接在電池兩極上，螺線管產(chǎn)生的磁場使小磁針靜止在如圖所示狀態(tài)。圖中已標(biāo)出電路中電子定向移動的方向。
（1）標(biāo)出電池正、負(fù)極（在圖中橫線上填“+”或“﹣”符號）；
（2）畫出紙筒A上導(dǎo)線的繞向并形成閉合電路。
【解析】（1）圖中標(biāo)的是電子移動的方向，則電流方向與之相反，由此可知電池右端為負(fù)極，左端為正極，
（2）由磁極間的相互作用可知螺線管的左端為N極，右端為S極；根據(jù)通電螺線管的電流方向，可知電流從左前方流入，右后方流出，據(jù)安培定則可畫出線圈的繞法，如下圖：
【分析】（1）由磁極間的相互作用可知螺線管的磁極，再由安培定則可知通電螺線管的電流方向，然后可知電池正，負(fù)極；
（2）根據(jù)螺線管的NS極，由安培定則可知通電螺線管的繞向。
類型三、三點(diǎn)理解電磁繼電器的作圖
(1)明確電磁繼電器的控制電路和工作電路；
(2)控制電路工作(電磁鐵有磁性)的主要條件；
(3)銜鐵被吸下后，觸點(diǎn)的連接方式發(fā)生的變化．
【例8】溫度自動報警器的工作原理如圖所示，在水銀溫度計(jì)的上方封入一段金屬絲，當(dāng)溫度沒有達(dá)到金屬絲下端所指示的溫度時，綠燈亮；當(dāng)溫度達(dá)到金屬絲下端所指示的溫度時，紅燈亮，同時電鈴響，此時電鈴與紅燈串聯(lián)，請根據(jù)以上要求，用筆畫線代替導(dǎo)線，完成工作電路部分的連接。（要求導(dǎo)線不交叉）
【解析】當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度時，控制電路接通，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵向下移動，而此時要求紅燈亮，電鈴響，電鈴與紅燈串聯(lián)在電路中；水溫低于設(shè)定溫度時，控制電路斷開，電磁鐵沒有磁性，銜鐵向上移動，而此時要求此時綠燈亮；因此紅燈和綠燈并聯(lián)，由動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)控制燈泡的工作。由此設(shè)計(jì)電路如下圖：
【分析】當(dāng)溫度升高時，水銀的液面升高，接觸到溫度計(jì)中的金屬絲時，控制電路工作，電磁鐵工作吸引上方的磁性材料，是動觸點(diǎn)與下方靜觸點(diǎn)接觸；當(dāng)溫度降低時，水銀與溫度計(jì)中的金屬絲分離，控制電路斷開，電磁鐵失去磁性，動觸點(diǎn)與上方的靜觸點(diǎn)接觸；根據(jù)題意可得，紅燈和綠燈并聯(lián)，上方的靜觸點(diǎn)控制綠燈的工作情況，下方的靜觸點(diǎn)控制紅燈的工作情況，動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)共同組后相當(dāng)于控制電路單刀雙擲開關(guān)；按要求將實(shí)物電路補(bǔ)充完整。
類型四、磁場對電流的作用相關(guān)作圖
磁場對電流的的力的方向由電流和磁場的方向決定，感應(yīng)電流的方向由磁場和導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向決定，規(guī)律都是兩個決定因素的方向任意改變一個，則被決定的物理量反向，兩個因素同時改變方向，則被決定的物理量方向不變。反過來，三個物理量的方向知道了兩個，則可以根據(jù)方向變化前的情況分析出第三個物理量的方向。
【例9】如圖所示，表示電流垂直紙面向外的通電導(dǎo)線，表示電流垂直紙面向里的通電導(dǎo)線。根據(jù)圖甲中通電導(dǎo)體的受力情況，畫出乙、丙、丁中通電導(dǎo)體受力的方向。
【解析】由甲圖知，磁場方向向下，電流方向垂直紙面向外，導(dǎo)體受力方向向右。
乙相對甲而言，磁場方向發(fā)生了變，電流方向不變，導(dǎo)體受力方向向左；
丙相對甲而言，磁場方向不變，電流方向改變，則導(dǎo)體受力方向向左；
丁相對甲而言，電流方向改變，磁場方向改變，則導(dǎo)體受力方向不變，向右；如圖所示：
【點(diǎn)評】本題由已知的甲圖中關(guān)系明確磁場的方向和電流的方向，其他三圖利用電流方向、與磁場方向確定受力的方向。
類型五、電磁感應(yīng)相關(guān)作圖
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動方向及磁場方向有關(guān)。兩者的方向任意改變一個，電流反向，同時改變，電流方向不變。
【例10】如圖所示，閉合電路的一部分導(dǎo)體向右運(yùn)動，導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向如圖A所示．改變實(shí)驗(yàn)條件，請?jiān)趫DB中畫出導(dǎo)體的運(yùn)動方向。
【解析】由圖可知，導(dǎo)體中的電流方向改變，磁場的方向改變，則導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的方向不變，如圖所示：
【分析】感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向、磁場的方向有關(guān)。
三類典型
判定問題
(1)根據(jù)小磁針的指向判斷磁體或通電螺線管(或電磁鐵)的N、S極，進(jìn)一步判斷磁感線的方向；
(2)根據(jù)磁感線的方向判斷磁體的磁極與小磁針的指向；
(3)根據(jù)小磁針的指向判斷通電螺線管(或電磁鐵)中的電流方向(或電源的正、負(fù)極)，或進(jìn)一步畫出螺線管的繞線。
判定依據(jù)
(1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引；
(2)磁體外部的磁感線都是從磁體的N極出發(fā)，回到S極；放入磁場中某點(diǎn)的小磁針N極指向與該點(diǎn)的磁場方向、磁感線方向一致；
(3)安培定則。

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