一、電與磁的三個聯(lián)系

電與磁之間的三個聯(lián)系：通電導體的周圍存在磁場、通電導體在磁場中受力和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，要注意區(qū)分三個相關(guān)實驗的原理和應(yīng)用。

例1 （2013·泰州）將一根直導線放在靜止的小磁針上方，通電后小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這表明通電直導線周圍存在______。如圖1所示裝置，通電瞬間直導線向左擺動，這表明______對電流有力的作用。

解析：在靜止的小磁針上方，放一根與磁針平行的導線，給導線通電時磁針將偏轉(zhuǎn)，說明了通電導體周圍存在磁場，這是由丹麥的物理學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的；圖中導線通電時，通電導線在磁場中受力的作用，所受力的方向由電流的方向和磁場的方向有關(guān)。故答案為：磁場；磁場。

例2 （2013·福建）材料一：1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了通電導體周圍存在磁場。

材料二：1825年，瑞士物理學家科拉頓做了如下實驗：他將一個能反映微小變化的電流表，通過導線與螺旋線圈串聯(lián)成閉合電路，并將螺旋線圈和電流表分別放置在兩個相連的房間，如圖1。他將一個條形磁鐵插入螺旋線圈內(nèi)，同時跑到另一個房間里，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。進行多次實驗，他都沒有發(fā)現(xiàn)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

材料三：1831年，英國物理學家法拉第用閉合電路的一部分導體，在磁場里切割磁感線的時候，發(fā)現(xiàn)導體中產(chǎn)生電流，從而實現(xiàn)了利用磁場獲得電流的愿望。

（1）進行奧斯特實驗時，在靜止的小磁針上方，分別用圖3甲和圖3乙兩種方式放置一根導線。當導線通電時，小磁針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的是______（選填“甲”或“乙”）。

（2）科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于______的科學猜想。

（3）科拉頓的實驗中，______（選填“已經(jīng)”或“沒有”）滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。要使他能觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)，你提出的一種改進方法是______。

解析：當通電導線與小磁針平行時，小磁針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于磁能產(chǎn)生電的科學猜想；由所給材料可知在科拉頓的實驗中已經(jīng)滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，要使他能觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)可以將電流表等器材置于同一房間。故答案為：（1）甲；（2）磁能產(chǎn)生電；（3）已經(jīng)；將電流表等器材置于同一房間。

二、通電螺線管極性的判斷

1、利用磁極間的相互作用判斷：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

例3 （2013·北京）如圖4所示，虛線框內(nèi)畫出了通電螺線管C的A端，通電螺絲管D的B端以及小指針在各位置上靜止時的指向。圖中小磁針涂黑的一端為小磁針的N極，由此可以判斷出通電螺線管C的A端是______極。（選填“N”或“S”）。

解析：小磁針靜止時N極向左，因同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，故可知螺線管C的A端為S極，螺線管D的B端為N極。故答案為：S。

例4 （2013·永州）閉合開關(guān)S后，小磁針靜止時北極的指向如圖5所示，則螺線管左端是______極（選填“N”或“S”），電源左端是______極（選填“正”或“負”）。

解析：由于小磁針靜止時，其左端為N極，右端為S極，根據(jù)磁極間的作用規(guī)律可知，螺線管的右端為S極，左端為N極；根據(jù)螺線管的NS極和螺線管的線圈繞向，利用安培定則可以確定電流是從螺線管的左端流出，右端流入。由于電流是從電源的正極流出，經(jīng)過外電路回到電源負極，所以可以確定，右端是電源的正極，左端是電源的負極。故答案為：N；負。

2、利用安培定則判斷

例5 （2013·南寧）如圖6所示是小明利用兩個相同的大鐵釘制成電磁鐵，并對電磁鐵進行實驗探究。由圖可知：電磁鐵A的磁性比電磁鐵B的磁性______（選填“強”或“弱”）；電磁鐵A的N極是它的______（選填“上”或“下”）端。

解析：電磁鐵磁性的強弱用吸引大頭針的多少來表示，如圖6所示，電流一定時，線圈的匝數(shù)越多，吸引的大頭針越多，磁性越強，故B的磁性強；根據(jù)安培定則：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，可知A的下端為N極，上端為S極．故答案為：強；下。

例6（2013·綏化）如圖7所示的電路，閉合開關(guān)S，則通電螺線管的A端是______極，當滑動變阻器的滑片P向右端移動時，通電螺線管的磁性將______。

解析：如圖7所示，閉合開關(guān)，電流從螺線管的左端進入，從右端流出，根據(jù)安培定則知，螺線管的右端是N極，左端是S極；當滑動變阻器的滑片P向右端移動時，電源電壓不變，電路的電阻變大，電路電流變小，螺線管的鐵芯和線圈匝數(shù)不變，所以螺線管的磁性減弱。故答案為：S；減弱。

三、通電螺線管磁性強弱的判斷

例7 （2013·貴港）如圖8所示，當閉合開關(guān)時，小磁針靜止后，a端為______極；要使電磁鐵的磁性增強，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向______端移動。

解析：由圖8可知電流由右側(cè)流入，則由安培定則可知，螺線管右端為N極；因同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，故小磁針靜止時右側(cè)應(yīng)為S極，左側(cè)為N極；當滑片向左移動時，滑動變阻器接入電阻減小，則由歐姆定律可得，電路中電流變大，電磁鐵的磁性增強。故答案為：S；左。

例8 （2013·大連）如圖9所示，鐵片是用細線懸掛著的。閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)通電螺線管把鐵片吸住，說明通電螺線管周圍有______；把滑動變阻器的滑片P從到a端滑到b端，鐵片受到的磁力______（選填“變大”、“變小”或“不變）。

解析：如圖9所示，閉合開關(guān)S，鐵片被通電螺線管吸住，說明通電螺線管周圍有磁場；通電螺線管磁性的強弱與電流大小、線圈匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。把滑動變阻器的滑片P從到a端滑b端，電阻變大，電流變小，磁性變?nèi)酰F片受到的磁力變小。故答案為：磁場；變小。

例9 （2013·雅安）如圖10所示，在電磁鐵的正上方用彈簧掛一條形磁鐵。當開關(guān)閉合后，條形磁鐵與電磁鐵的相互作用為______（填“吸引”或“排斥”）。當滑片P從b端到a端的滑動過程中，彈簧的長度會變______（填“長”或“短”）。

解析：由圖10可知，電流從螺線管的上端流入，下端流出，右手握住螺線管，使四指指向電流方向，則螺線管的上端為S極。根據(jù)同名磁極相互排斥可知，條形磁鐵與電磁鐵的相互作用為排斥；當滑片P從b端到a端的滑動過程中，變阻器的阻值變大，電路中的電流變小，因此，電磁鐵的磁性變?nèi)?，與條形磁鐵的排斥力變小，故彈簧會變長一些。故答案為：排斥；長。

四、磁場對電流的作用

例10 （2013·岳陽）干電池是持續(xù)供電的裝置，能將化學能轉(zhuǎn)化為______能。如圖11所示實驗裝置中，要改變通電導線在磁場中的受力方向，可以通過改變磁場方向或改變______方向來實現(xiàn)。

解析：干電池屬于化學電池，里面存有化學能，對外供電時是將化學能轉(zhuǎn)化為電能；通電導線在磁場中受力的方向與磁場方向和電流方向兩個因素有關(guān)，如果只改變一個因素，則導體受力方向改變，如果同時改變兩個因素，則導體受力方向不變。要改變通電導線在磁場中的受力方向，可以通過改變電流方向或改變磁場方向來達到目的。故答案為：電，電流。

例11（2013·泰州）將一根直導線放在靜止的小磁針上方，通電后小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這表明通電直導線周圍存在______。如圖12所示裝置，通電瞬間直導線向左擺動，這表明_______對電流有力的作用。

解析：在靜止的小磁針上方，放一根與磁針平行的導線，給導線通電時磁針將偏轉(zhuǎn)，說明了通電導體周圍存在磁場。這是由丹麥的物理學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的；圖中導線通電時，會受力而運動，說明通電導線在磁場中受力的作用，所受力的方向與電流的方向和磁場的方向有關(guān)。故答案為：磁場；磁場。

例12 （2013·內(nèi)江）如圖13所示，是“探究磁場對通電導線的作用”的實驗裝置。當閉合開關(guān)S時，導線ab中自由電子定向移動的方向是______（選填“從a到b”、“從b到a”或“垂直ab方向”），導線ab受到磁場力的作用而向左運動；現(xiàn)在，如果只將磁場方向變?yōu)榕c原來方向相反，那么導線ab將向______運動；如果同時將電流方向和磁場方向變?yōu)榕c原來方向相反，那么導線ab將向______運動。（選填“左”或“右”）

解析：物理學中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，電子帶負電。由圖可知導線ab中電流方向是從a到b，所以帶負電的自由電子定向移動的方向是從b到a；通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向和電流方向有關(guān)。導線ab受到磁場力的作用而向左運動，如果只將磁場方向變?yōu)榕c原來方向相反，那么導線ab將向右運動；如果同時將電流方向和磁場方向變?yōu)榕c原來方向相反，則導體受力方向不變。即導線ab將仍向左運動。故答案為：從b到a；右；左。

五、電磁鐵的應(yīng)用

例13 （2013·山西）如圖14所示是汽車啟動裝置電路簡圖，當鑰匙插入鑰匙孔并轉(zhuǎn)動時，電磁鐵得到磁性，此時電磁鐵上端為______極，觸點B與C______（填“接通”或“斷開”），汽車啟動。

解析：當鑰匙插入鑰匙孔并轉(zhuǎn)動時，電路接通，電磁鐵中的電流是從下邊導線流入的，根據(jù)安培定則可以判斷出電磁鐵的上端為N極；當電磁鐵電路接通時，電磁鐵具有磁性，將上邊的觸電A吸下，使BC觸電接通，汽車啟動。故答案為：N；接通。

例14 （2013·黑龍江）小紅在碼頭附近游玩時看到正在工作的電磁起重機如圖15所示，他的主要部件是電磁鐵，與永磁體相比，它的優(yōu)點是：________（寫出一條）。你知道電磁鐵還有那些應(yīng)用，請舉出一例：________。

解析：電磁起重機的主要部件是電磁鐵，與永磁體相比，它的優(yōu)點是：磁性的有無可以控制；磁性的強弱可以控制；極性可以控制；電磁鐵的應(yīng)用十分廣泛，有電鈴、電磁繼電器，空氣開關(guān)等。故答案為：磁性的有無可以控制、磁性的強弱可以控制、極性可以控制；電鈴、空氣開關(guān)、電磁繼電器。

例15（2013·湖州）某市科技館有機器人和參觀者下象棋的展臺。機器人取放棋子時用一根“手指”接觸棋子表面就可以實現(xiàn)（如圖16所示），其奧秘是“手指”內(nèi)部有電磁鐵。

（1）機器人取放棋子時利用了電磁鐵的______（選填“磁性有無”或“磁極方向”）可以控制的特點。

（2）制作象棋棋子的材料應(yīng)該是下列常見金屬材料中的______。

A．鐵   B．銅   C．鋁

解析：根據(jù)機器人取放棋子的特點可以推斷，它是靠電磁鐵磁性有無來控制“手指”的，當通電時有磁性，將棋子取起，當斷電時無磁性，將棋子放下；因為象棋棋子能被電磁鐵吸引，因此一定是磁性材料制成的，鐵是磁性材料，而銅、鋁不是磁性材料。故答案為：（1）磁性有無；（2）A。

六、電磁轉(zhuǎn)換

例16 （2013·淮安）如圖17所示，是小華同學用微型電扇研究“電磁轉(zhuǎn)換”的實驗：

（1）小華將微型電扇的插頭接入家庭電路，電扇旋轉(zhuǎn)，如圖17甲所示，使微型電扇轉(zhuǎn)動的工作原理是______，工作過程中，電扇將電能主要轉(zhuǎn)化為______。

（2）小華在微型電扇的插頭處接入一只發(fā)光二極管，用手旋轉(zhuǎn)葉片，發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光，如圖1乙所示，此時微型電扇如同一臺_____（選填“電動機”或“發(fā)電機”），其工作原理是______。

解析：電扇里面有一個小型的電動機，使微型電扇轉(zhuǎn)動的工作原理是通電導體在磁場中受力轉(zhuǎn)動；此時電能轉(zhuǎn)化為機械能；電扇的內(nèi)部有磁鐵和線圈，當微型電扇的插頭處接一只發(fā)光二極管，線圈轉(zhuǎn)動時，做了切割磁感線的運動，故能產(chǎn)生電流，此時微型電扇如同一臺發(fā)電機，工作原理就是電磁感應(yīng)。故答案為：（1）通電導體在磁場中受力轉(zhuǎn)動；機械；（2）發(fā)電機；電磁感應(yīng)。

例17 （2013·南京）在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的實驗中，小明將導體ab、開關(guān)、小量程電流表和蹄形磁體按如圖18所示的方式進行安裝。

（1）小明閉合開關(guān)進行了如下操作，其中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是______（填寫字母）。

A．只讓導體ab在水平方向左右運動      B．只讓導體ab在豎直方向上下運動

C．只讓蹄形磁體在水平方向左右運動     D．只讓蹄形磁體在豎直方向上下運動

（2）如果將小量程電流表換成______，可以觀察磁場對通電導體的作用。

解析：只讓導體ab在水平方向左右運動或只讓蹄形磁體在水平方向左右運動，導體ab切割磁感線運動，導體中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；只讓導體ab在豎直方向上下運動或只讓蹄形磁體在豎直方向上下運動，導體ab沒有切割磁感線運動，導體中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；磁場對通電導體的作用，電路中一定有電源，所以把小量程電流表換成電源，導體ab成為通電導體在蹄型磁體的磁場中受力的作用。故答案為：（1）A、C；（2）電源。

七、發(fā)動機和電電機的制作原理

1、發(fā)電機因動而電

例18 （2013·泉州）課堂上，老師做了如圖19所示的演示實驗。閉合開關(guān)，讓導體ab向左運動，觀察到靈敏電流計的指針發(fā)生______，這現(xiàn)象說明閉合電路的一部分導體做______磁感線運動，導體中能產(chǎn)生電流；______就是利用這種原理制成的。

解析：如圖19所示．閉合開關(guān)，讓導體ab向左運動時，導體ab做切割磁感線運動，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以靈敏電流計的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這現(xiàn)象說明閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動，導體中能產(chǎn)生電流；發(fā)電機機就是利用這種原理制成的．故答案為：偏轉(zhuǎn)；切割；發(fā)電。

例19 （2013·云南）如圖20所示是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的裝置，閉合開關(guān)后，導體棒ab在______（填“水平”或“豎直”）方向運動時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)這一現(xiàn)象，制成了______機。

解析：如圖蹄形磁鐵的磁感線是上下指向的，導體ab水平運動時，能切割磁感線，豎直運動時，不能切割磁感線。所以閉合開關(guān)后，導體棒ab在水平方向運動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。根據(jù)這一現(xiàn)象，制成了發(fā)電機。故答案為：水平；發(fā)電。

2、電動機因電而動

例20 （2012·鹽城）如圖21所示，直導線通電時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明______對電流有力的作用?？梢岳眠@個原理制作______（電動機/發(fā)電機）。如果只改變電流方向，直導線偏轉(zhuǎn)方向______。

解析：據(jù)該題的情景可知，此時給磁場中的金屬棒通電時，其會受力而運動，故能說明通電導線在磁場中受力的作用，即說明磁場對電流有力的作用；電動機就是根據(jù)這個原理制成的；同時該實驗中，導線所受力的方向與電流的方向和磁場的方向兩個因素有關(guān)，故只改變電流方向，直導線偏轉(zhuǎn)方向會改變。故答案為：磁場；電動機；改變。