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    以下说法正确的是(  )
    A.磁感线是磁场中实际存在的曲线
    B.地磁场的南极在地理的北极附近
    C.通电导体在磁场中受力方向与磁场方向无关
    D.在电磁感应现象中,电能转化为机械能

    本题信息:2008年赤峰物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “以下说法正确的是( )A.磁感线是磁场中实际存在的曲线B.地磁场的南极在地理的北极附近C.通电导体在磁场中受力方向与磁场方向无关D.在电磁感应现象中,电...” 主要考查您对

磁场、地磁场

磁感线及其特点

电磁感应现象

磁场对通电导线的作用

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  • 磁场、地磁场
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  • 磁场对通电导线的作用
磁场:
磁体的周围存在磁场,磁场是看不见摸不着的,但它是确实存在着的,是一种物质。

地磁场:
地球周围空间存在的磁场叫地磁场。地磁北极在地理南极附近;地磁南极在地理北极附近。

磁场:
1.性质:磁场的基本性质是对放入其中的磁体能够产生磁力的作用,也就是说,磁极问的相互作用力是通过磁场来发生的,小磁针静止后一端指南,另一端指北,当把条形磁体放在小磁针附近时,会看到小磁针发生了偏转,这是因为小磁针受到了条形磁体磁场的作用。

2. 方向:小磁针放入磁场中不再指南北,N、S极各自都有新的指向,这证明了磁场具有方向性,人们规定:在磁场中的某一点,小磁针北极(N极)所指的方向就是该点的磁场方向,在磁场中不同点,磁场方向一般不同

3. 描述:磁场可借助磁感线来描述,磁感线上任何一点的切线方向就是该点的磁场方向,磁感线的疏密还可以表示磁场的强弱。磁感线在磁体外总是从N极发出.最后回到s极。几种常见磁场的磁感线如图所示。


 


理解转换法在研究磁场时的运用:
     对于不易研究或不好直接研究的物理问题,通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果来间接研究物理问题的方法,叫转换法。比如电流,看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可以通过电路中的灯泡是否发光来确定。再如磁场,既看不见又摸不着,无法直接感知它,我们可以通过磁场的效应来证明磁场的存在。在磁场周围放入小磁针,小磁针方向发生了偏转,这说明小磁针的周围存在磁场;又如电磁铁磁性的强弱可以通过吸引大头针的多少来判断,吸引的大头针越多,磁性越强。
  
  用铁屑显示永磁体的磁场分布,如图所示,通过铁屑的分布显示出磁场的存在,磁场的方向及磁场的强弱。

磁偏角:
    地磁的两极跟地理的两极并不重合,因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角,叫做磁偏角。我国宋代学者沈括(103l一1095年)是世界上最早注意到这一现象的人.比西方早了400年。
定义:
在磁场中画一些曲线,用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉),这些曲线叫磁感线。
特点:
1. 磁力线是人为假象的曲线
2. 磁力线有无数条
3. 磁力线是立体的
4. 所有的磁力线都不交叉
5. 磁力线的相对疏密表示磁性的相对强弱,即磁力线疏的地方磁性较弱,磁力线密的地方磁性较强
6. 磁力线总是从N极出发,进入与其最邻近的S极并形成。

常见的磁场:
1. 条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线:

相对来讲比较简单,在磁铁外部,磁感线从N极出来,进入S极;反之,在内部由S极到N极。

2. 直线电流周围的磁感线:
是一些以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.

3. 环形电流的磁场
    环形电流磁场的磁感线:是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形导线的中心轴线上,磁感线和环形导线的平面垂直
    环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定:让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。

4. 通电螺线管的磁场 
     通电螺线管磁场的磁感线:和条形磁铁外部的磁感线相似,一端相当于南极,一端相当于北极;内部的磁感线和螺线管的轴线平行,方向由南极指向北极,并和外部的磁感线连接,形成一些环绕电流的闭合曲线
     通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系,也可用安培定则来判定:用右手握住螺线管,让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致,则大拇指所指的方向就是螺线管的北极(螺线管内部磁感线的方向).


理想模型法在描述磁感线时的运用:
   磁感线并不存在,是为了描述磁场而假想引入的。磁感线是假想的物理模型,用磁感线描述磁场的这种方法叫“理想模型法”。磁感线上某一点的切线方向代表该点的磁场方向,磁感线密的地方表示磁场强,磁感线疏的地方表示磁场弱。利用这种方法的还有光线的引入。

例人类在探索自然规律的过程中,总结出了许多科学研究方法,如:“控制变量法”、“等效替代法”、 “类比法”、“理想模型法”等。下面是初中物理中的几个研究实例: ①研究电流时,把电流比作水流; ②研究磁场时,引入“磁感线”; ③研究动能与速度的关系时,让物体的质量保持不变; ④研究光的传播时,引入“光线”。其中,采用了相同研究方法的是(     )
A.①和②
B.②和④
C.②和④
D.③和④

解析①采用了类比法,②采用了理想模型法, ③采用了控制变量法,④采用了理想模型法。冈此,采用了相同研究方法的是②和④。

答案C


电磁感应:
定义 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象,电磁感应中产生的电流称为感应电流
产生感应电流的条件 一是“闭合电路的一部分导体”(这句话包括两层意思:①电路应该是闭合的,而不是断开的,即组成电路的各元件连接成一个电流的通路; ②要有一部分导体做切割磁感线运动,也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分);二是“做切割磁感线运动”,所谓切割磁感线,类似于切菜,可以是垂直切割,也可以是斜着切割,但导体运动方向不能与磁感线方向平行,可能是导体运动,也可能是磁场运动
与感应电流方向有关的因素 在电磁感应现象中,感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关,若改变导体运动方向与原运动方向相反,或将磁感线方向改为与原方向相反,则感应电流方向将与原方向相反;若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反,则感应电流的方向不变
能量转化 机械能转化为电能
应用 发电机、动圈式话筒、变压器等

 控制变量法研究“电磁感应”现象:
    通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关,在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时,我们都用到了控制变量思想。

例如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。

(1)本实验中,如果____,我们就认为有感应电流产生。
(2)闭合开关后,若导体不动,磁铁左右水平运动,电路____感应电流(选填“有”或“无”)。
(3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”,小李猜想:“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。” 请你根据图示的实验装置,帮助小李设计实验来验证她的猜想,你设计的实验做法是:__________

解析:(1)有微弱的电流通过灵敏电流计,其指针就会摆动。
(2)由图知,导体不动,磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动,会产生感应电流。
(3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下,只改变导体切割磁感线运动的速度,然后观察电流计指针的偏转程度。

答案:(1)灵敏电流计的指针偏转  (2)有 (3)闭合开关,保持其他条件不变,只改变导体切割磁感线运动的速度,观察灵敏电流计的指针偏转程度


电磁感应部分涉及三个方面的知识:
     一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
    楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。

二是电路及力学知识。
      主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。

三是右手定则。
     右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。


磁场对通电导线的作用:
通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关。
探究磁场对通电导体的作用:
提出问题 通电导体在磁场中是否受力的作用
设计实验 取两根光滑的金属杆,组成一个金属轨道,将它放在磁场当中,再取一轻质金属杆,放在金属轨道上,将金属杆连入电路中,开关断开时,观察金属杆是否运动;闭合开关,观察金属杆是否运动;改变电流的方向,观察金属杆的运动情况;再改变磁场的方向,观察金属杆的运动情况
实验器材 电源、开关、导线、金属轨道、金属杆、蹄形磁铁、滑动变阻器
实验步骤 (1)将所需器材按如下图所示的电路连接好;(2)将金属杆横放在金属轨道上,观察金属杆是否运动;(3)闭合开关,观察金属杆是否运动,运动方向如何?(4)改变电流的方向,观察金属杆是否运动,运动方向如何?(5)保持电流方向不变,改变磁场的方向,观察金属杆的运动情况;(6)同时改变电流方向和磁场方向,观察金属杆的运动情况。
实验记录
实验结论 通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关,当电流方向或磁场方向与原来相反时,力的方向也与原来相反;当电流方向和磁场方向同时改变时,力的方向不变

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