電和磁物理教案

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一、正確認識磁場

在磁體周圍存在著看不見，摸不著的磁場，對于磁場的存在、磁場的方向和磁場的性質，我們是通過實驗來確認的。我們利用放在磁體周圍的小磁針的指向和受力偏轉等現象來認識磁場。小磁針在一般情況下是指示南北方向的，若小磁針不再指示南北方向，則可以判斷小磁針所在的空間必有其他磁場的存在，當把小磁針放在磁場中不同位置時，小磁針N極的指向不同，所以磁場中各點的方向一般是不同的。在磁場中某一點，小磁針靜止時北極所指的方向就是該點磁場的方向。磁場的基本性質是它對放入其中的磁體或易磁化物質能產生磁力的作用，磁體間的相互作用就是通過磁場而產生的。放在磁場中的小磁針能發生偏轉，就是因為小磁針受到了磁場的作用。磁場雖然看不見，摸不著，但是我們可以根據它對放入其中的磁體所產生的作用來認識它，理解它。

二、一塊磁鐵斷成兩塊后有幾個磁極

我們把磁鐵上磁性最強的部分叫做磁極，任何一塊磁鐵都有兩個磁極，我們把它們規定為北極(N極)和南極(S極)。當一塊磁鐵斷成兩塊后，每一塊都成為一塊獨立的磁鐵。因此，一塊磁鐵斷成兩塊后，每一塊都有兩個磁極，即使這塊磁鐵斷成無數塊，每一小塊也都有兩個磁極。

三、為什么能自由轉動的磁鐵有指南北的性質

地球本身就是一個大磁體，所以地球的周圍存在磁場──地磁場，地磁的南極在地理的北極附近，地磁的北極在地理的南極附近(如圖1所示)。根據磁體之間存在“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的性質可知：在地球表面上能夠自由轉動的磁體的南極恰好被地磁的北極吸引，而地磁的北極在地理的南極附近，故自由轉動磁體的南極指向地球的地理南極，即磁體靜止時南極指南;同理可分析得出自由轉動磁體的北極指向地球的地理北極，即磁體靜止時北極指北，所以能夠自由轉動的磁鐵有指南北的性質。

四、給你兩根形狀相同的鐵棒，一根帶有磁性，一根不帶磁性，試判斷哪一根是磁鐵，哪一根是普通鐵棒

由于磁鐵的兩極磁性最強，中間幾乎沒有磁性。故在鑒別兩根鐵棒哪一根鐵棒有磁性時可采用如圖2所示的方法，將其中一根鐵棒A的一端靠近另一根鐵棒B的中間。如果鐵棒A吸引鐵棒B，則說明鐵棒A是磁鐵，鐵棒B是普通鐵棒;若鐵棒A不吸引鐵棒B，則說明鐵棒A是普通鐵棒，鐵棒B是磁鐵。

五、正確理解磁感線

磁感線是為了形象地描述磁體周圍空間磁場的分布情況，在磁場中所畫的一些有方向的疏密不等的封閉曲線，以便用來描述磁場的方向和強弱。這些曲線不是實際存在的線，而是想象的曲線，任何一點的曲線方向都跟放在該點的磁針北極所指的方向一致，磁感線不會相交，磁感線布滿磁體周圍空間而不是在一個平面內，磁感線是閉合的。

六、怎樣判斷磁鐵的N、S極

若手邊有已知N、S極的小磁針，我們可以利用磁鐵具有的“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的性質進行判斷。即將已知N、S極的小磁針的其中一個磁極靠近未知磁極的磁鐵的一端(如圖3所示)，若小磁針被吸引，則說明未知磁鐵的這一磁極與小磁針的這一磁極是異名磁極;若相互排斥，則說明相互靠近的這兩個磁極是同名磁極。

若沒有已知磁極的小磁針，可以利用以下兩種方法進行判別：

(1)如圖4所示，用一根細軟線將待判別磁鐵懸掛起來，待其靜止后，則磁鐵指北的一極為該磁鐵的北極(N極)，指南的一極為磁鐵南極(S極)。

(2)如圖5所示，將待判斷N、S極的磁鐵一端靠近已知電源正負極的通電螺線管附近，先根據電流的方向應用右手螺旋定則判斷出通電螺線管的N、S極，然后再根據“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的性質判斷條形磁鐵的N、S極;或像如圖3那樣用一根細軟線吊著條形磁鐵制成一個能自由轉動的磁鐵靠近通電螺線管，然后根據磁鐵的轉動情況判斷該磁鐵的N、S極，則轉向通電螺線管N極的一端就是磁鐵的S極，轉向通電螺線管S極的一端就是該磁鐵的N極。

七、通電螺線管的磁感線總是從螺線管的N極出發，回到S極嗎?

對于普通磁鐵而言，其周圍的磁感線都是從磁體的N極流出，回到磁體S極，而通電螺線管則不同，在通電螺線管的內部和外部都分布著磁場(如圖6所示)，處在通電螺線管內部的小磁針N、S極的指向與分布在通電螺線管外部的小磁針N、S極的指向恰恰相反。由處在通電螺線管內部和外部小磁針N、S的指向可以看出，在通電螺線管的外部磁場的方向總是從螺線管的N極流出，回到通電螺線管的S極;而在通電螺線管的內部，磁場的方向則恰恰與外部相反，是從S極流向N極的。

八、“只要導體在磁場中運動就能產生電流”，這句話正確嗎?

根據電磁感應定律分析知，電路中要產生感生電流需要同時滿足兩個條件：一是運動的導體必須是閉合電路的一部分，二是這段導體在運動時必須切割磁感線，二者必須同時具備，缺一不可。如圖7所示，兩塊磁鐵之間的磁感線是沿豎直方向的，導體AB與靈敏電流表組成一個閉合回路，當導體AB沿水平方向運動時，恰好切割磁感線，故我們看到靈敏電流表的指針發生偏轉，說明電路中產生了感生電流。如圖8所示。由于導體AB沿豎直方向運動，導體AB沒有切割磁感線，故我們看到靈敏電流表指針沒有發生偏轉，即沒有感生電流產生，原因是導體AB雖然屬于閉合電路的一部分，但導體AB沒有切割磁感線;若按如圖7所示那樣，導體AB雖然沿水平方向切割磁感線，但導體AB與靈敏電流表組成的電路中某處發生斷路，則電流表的指針也不會發生偏轉，即不產生感生電流。“只要導體在磁場中運動就能產生電流”這句話既沒有說明導體是否是閉合電路的一部分，也沒有說明導體在運動過程中是否切割磁感線，因此導體在磁場中運動不一定能產生感生電流。故“只要導體在磁場中運動就能產生電流”這句話是錯誤的。

九、普通的通電閉合線圈在磁場中只能來回擺動，為什么電動機能連續轉動

如圖9所示，電動機線圈的前端與電路連接的部分有一個特殊的裝置──換向器。換向器有兩個半環E、F，兩個半環相互絕緣，E與線圈a端相連，F與d端相連。當線圈處于水平位置時，若換向器的半環E與電刷A接觸，則半環F與電刷B接觸，線圈中的電流方向，沿abcd方向，此時，線圈沿著順時針方向轉動;當線圈轉到平衡位置(即線圈在豎直方向上)時，兩個電刷恰好接觸兩半環間的絕緣部分，這時電路中沒有電流，但線圈由于慣性還能轉過一些，當線圈稍微轉過平衡位置后，兩個半環接觸的電刷就調換了，這時半環E與電刷B接觸，半環F與電刷A接觸，線圈中的電流方向變為沿dcba方向，于是線圈將繼續沿順時針方向轉動。這樣，線圈每一次轉過平衡位置，換向器就自動改變線圈中的電流的方向，使線圈在磁場中受力的方向始終保持不變，線圈就能不停地沿順時針方向轉動。