第二十章電與磁

單元學習目標

1通過實驗，了解物質的一些物理屬性，如彈性、磁性、導電性和導熱

性等，用語言、文字或圖表描述物質的這些物理屬性。

2通過實驗認識磁場。知道地磁場。

3通過實驗，了解電流周圍存在磁場。

4探究并了解通電螺線管外部磁場的方向。

思維導圖

磁性：能夠吸引鐵鉆饃等物質的性質

磁體：具有磁性的物體

磁極：南極（S極）和北極（N極）

磁化：使不帶有磁性的物體帶有磁性的過程

概念：磁體的周圍存在著一種看不見、摸

不著的特殊物質，能使磁針偏轉，把這種

物質稱為磁場

性質：磁場對放入其中的磁體產生力的作

磁場用磁極間的相互作用通過磁場產生

方向：自由轉動的小磁針靜止時北斷指

的方向

概念：為形象直觀地描述磁場而引入帶箭

頭的曲線，即：磁感應線

方向：在磁體外部，磁感線總是從磁體的

N極發出，最后回至歸極

磁感線

不真實存在

曲線上任意一點的切線

方向為磁感線方向

性質

是閉合曲線，兩兩不相交

分布的疏密表示磁場的強弱

概念：地球周圍空間存在的磁場

兩極：地磁場的N極碘理的南極附近,

地磁場的S極在地理的北極附近

通電導體周圍存在著磁場

奧斯特實驗結論

電流的磁電流的磁場方向與電流方向有關

螺線管的磁場與條形磁體的磁場相

方向似，極性與電流方向有關

通電螺線管的磁場±通電時有磁性，斷電無磁性

二、電生磁______J特點

磁性強弱與線圈匝數和電流大小有關

用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中

電流的方向，拇指所指的那端就是螺線管

的N極.

安培定

通電導線在磁場中會受到力的作用；力的方向跟電

流的方向、磁場的方向都有關系，當電流的方向或

者磁場的方向變得相反時，通電導線受力的方向也

變得相反，當電流的方向和磁場方向同時變化時，

磁場對通電通電導線受力的方向不變

導線的作用

線圈受到力的作用可以發生轉動，通過

平衡位置后轉動方向發生變化，使線圈

HD由知磁場對通電不能連續轉動

四、電動機導體的作用

基本構造：由能夠轉動的線圈和固定不動的磁體組成

,工作原理：線圈受到力的作用后發生轉動，通過平衡

電動機位置后，經過轉換器轉換，使電流方向發生偏轉，使

線圈繼續按照原來的轉動方向轉動

概念：閉合電路的一部分導體在磁場中做

切割磁感線運動時產生電流的現象

一、磁現象

1.磁性：物體具有吸引鐵、鉆、鎂等物質的性質叫磁性

2.磁體：具有磁性的物體叫磁體

3.基本性質：（1）吸鐵性：磁體只能吸引鐵、鉆、銀等磁性材料，而不能吸引鋁、銅、木材

等非磁性材料；（2）磁體自由靜止時具有指示南北方向的性質

4.磁極：每個磁體上都有兩個磁性最強的地方，叫磁極，若讓條形磁鐵自由轉動，則條形磁

鐵靜止后總是一個磁極指南，一個磁極指北。指南的磁極叫南極（S極），指北的磁極叫北極（N

極）

5.磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

6.磁化：使沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫做磁化

二、磁場

（1）磁場

（1）概念：磁體周圍存在著一種看不見、摸不著的物質，我們稱其為磁場，磁體間的相互作

用是通過磁場發生的

（2）性質：磁場的基本性質是對放入其中的磁體或電流能夠產生力的作用

（3）方向：在磁場中的某一點，小磁針北極靜止時所指的方向就是該點磁場的方向

(4)描述：磁場雖然看不見，但確實存在。為了形象直觀地描述磁場，物理中人為引入了磁

感線。磁感線不是客觀存在的，是假想的物理模型，它的作用是描述磁場的強弱和方向

2.磁感線

(1)概念：我們把小磁針在磁場中的排列情況，或者把鐵屑在磁場中的排列情況，用一些帶

箭頭的曲線來表示，這樣的曲線叫做磁感線

(2)方向：磁感線為封閉的、立體的曲線。在磁體的外部，磁感線都是從磁體的N極出來，

回到磁體的S極，在磁體的內部都是從磁體的S極指向N極

(3)用途：用磁感線可以形象地描述磁場的強弱、分布、磁場方向、磁極間的作用情況等；

用磁感線的疏密可以表示磁場的強弱，磁感線分布越密的地方，磁場越強；磁感線分布越疏的

地方，磁場越弱。磁體兩磁極處磁感線最密，表示兩磁極處磁場最強

三、地磁場

1.地磁場的意義

地球本身是一個巨大的磁體，在地球的周圍空間存在著地磁場，地磁場類似于條形磁體的磁場,

地磁場的南極在地理的北極附近，地磁場的北極在地理的南極附近

2.指南針的工作原理

由于受到地磁場的作用，小磁針靜止時南極總是指向南方，北極總是指向北方

四、電流的磁效應

1.奧斯特實驗

(2)內容：1820年，丹麥物理學家奧斯特通過實驗證實通電導體和磁體一樣，周圍存在磁場,

磁場的方向與電流的方向有關

(3)意義：奧斯特實驗是第一個揭示電和磁之間聯系的實驗

2.電流的磁效應

通電導體周圍存在與電流方向有關的磁場，這種現象叫做電流的磁效應。

奧斯特實驗中應注意兩點：

(1)電路接通的時間要短(因為此時電路為短路)；

(2)避免通電直導線沿東西方向放置，因為此時導線周圍磁場恰與小磁針指向一致，會造成

小磁針不偏轉的假象。

五、通電螺線管的磁場及安培定則

1.通電螺線管的磁場

(1)通電螺線管的磁場的特點：通電螺線管外部的磁場和條形磁體周圍的磁場，相似通電螺

線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極

（2）與條形磁鐵的比較

條形磁鐵通電螺線管

不同點磁性長期保存，是永磁體通電時有磁性，斷電時無

磁性

N、S極是固定不變的N、S極與電流方向有關，

能夠改變

磁性強弱是不變的磁性強弱與電流方向有

關，能夠改變

相同點①它們都具有吸鐵性

②它們都具有指向性

③它們的磁場分布相似

④它們都有兩個磁極，且都具有同名磁極相斥、異名

磁極相吸的特點

2.安培定則

（1）內容：用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則拇指所指的那端就是螺

線管的N極

（2）判斷方法：①標出通電螺線管上的電流環繞方向②用右手握住螺線管，讓四指的指向與

電流的方向一致③拇指所指的那端就是通電螺線管的N極

（3）應用：①根據螺線管中電流的方向，應用安培定則可判斷通電螺線管兩端的極性②由通

電螺線管兩端的極性，應用安培定則可判斷螺線管中的電流方向③根據通電螺線管的南北極以

及電源的正負極，畫出螺線管的繞線方向

六、電磁鐵

1.電磁鐵

（1）定義：帶有鐵芯的通電螺線管

特點：電磁鐵通電有磁性，斷電沒有磁性。通過改變電流的大小或者線圈匝數可以控制

電磁鐵磁性的強弱。

（2）影響電磁鐵磁性強弱的因素：

影響電磁鐵磁性強弱的因素：電流的大小、線圈匝數的多少。當匝數相同時，電流越大,

電磁鐵的磁性越強；當電流相同時，匝數越多，電磁鐵的磁性越強。

2.電磁鐵的應用

電磁鐵磁性的有無可以利用電流通斷來控制；磁性強弱可以用電流大小、線圈匝數多少來

調節；磁鐵的極性可以通過變換電流的方向來改變。這些性質使得電磁鐵成為生活、生產和科

學技術中應用最廣泛的裝置之一。

七、電磁繼電器

L定義：電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路通斷

的裝置

2.結構：由銜鐵、彈簧、電磁鐵、觸點組成

3.工作原理：電磁鐵通電時，具有磁性，把銜鐵吸引下來，從而閉合工作電路；電磁鐵斷電時,

失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路

4.應用：(1)利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路

(2)利用電磁繼電器可以實現遠距離操作和自動控制

實驗一、探究磁場對通電導線的作用

1.實驗器材

電源、開關、直導線等

2.實驗原理圖

3.實驗步驟

(1)如原理圖所示，把導線仍放在磁場里，接通電源，觀察仍是否運動

(2)把電源的正負極對調，觀察湖的運動方向

(3)保持電流方向不變，把蹄形磁鐵的磁極調換一下，觀察時的運動方向

4.實驗現象

導線仍放在磁場里，接通電源，仍向右運動；把電源的正負極對調，仍向左運動；保持

電流方向與第二次一樣，把蹄形磁鐵的磁極調換一下，彷向右運動。

5.實驗結論

通電導線在磁場中要受到力的作用，力的方向跟電流的方向和

磁感線的方向都有關系，當電流的方向或者磁感線的方向變得相反時，通電導線受力的方向也

變得相反

八、電動機

1.工作原理：通電線圈在磁場中受力轉動

2.構造：主要結構是線圈和磁體

3.平衡位置

當通電線圈平面與磁感線垂直時，線圈平面的位置叫做平衡位置，此時線圈受平衡力的作

用，線圈無法轉動

4.換向器

如圖所示，由兩個彼此絕緣的銅半環E、R組成，與電刷43配合，在線圈剛轉過平衡

位置時，自動改變線圈中的電流方向。

九、電磁感應

1.實驗二：導體在磁場中產生感應電流的條件

(1)實驗器材

靈敏電流計、磁體、導線、導體

(2)實驗過程

如圖所示，在蹄形磁鐵的磁場中放一根導體ab,把它的兩端和靈敏電流計用導線連接起來，

導體與靈敏電流計組成閉合電路，當導體上下、左右向各個方向運動時，觀察靈敏電流計指針

是否偏轉，如果偏轉，同時記錄指針偏轉的方向

(3)實驗結論

閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中產生電流，電流的方向與導體

運動方向和磁感線的方向有關。當改變導體運動(或磁感線)方向時，電流的方向也會隨著改

變；若導體運動方向和磁感線方向同時變得相反時，電流的方向不變

2.電磁感應

（1）閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流，這種現象叫

做電磁感應，產生的電流叫做感應電流

（2）由英國物理學家法拉第發現

（3）產生感應電流的條件

①電路是閉合的；②一部分導體在磁場中做切割磁感線運動

（4）能量轉化：機械能轉化為電能

（5）影響感應電流方向的因素

感應電流的方向跟磁場方向和導體切割磁感線的運動方向有關

十、發電機

1.原理：發電機是利用電磁感應現象制成的

2.構造：發電機由轉子（轉動部分）和定子（不動部分）組成。大型發電機發的電，電壓很高，

電流很強，一般采用線圈不動，磁極旋轉的方式來發電，為了得到較強的磁場，還要用電磁鐵

代替永磁體

3.能量轉化：發電機是把機械能轉化為電能的機器

易錯點

1.不能正確區分地理兩極和地磁兩極

地磁的南北極和地理的南北極的位置關系：地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地

理北極附近。指南針靜止時，其N極指向地理北極附近（地磁南極），其S極指向地理南極附近

（地磁北極）。

2.不能正確理解感應電流的產生條件

產生感應電流的條件：①導體是閉合電路的一部分；②導體在磁場中做切割磁感線運動。

【例題】

1.如圖所示，世界上最早記錄了“地理的兩極和地磁場的兩極并不重合”這一現象的科學家是

A.安培B.奧斯特C.沈括D.張衡

2.根據國際能源署（IEA）發布的《2023年全球電動汽車展望》報告，2022年全球電動汽車銷

量首次突破1000萬輛大關。中國占60%,繼續蟬聯全球第一。下圖所示能說明電動汽車電動

機工作原理的是（）

3.下圖所示是某同學發明的“鐵皮自動分開裝置”。將強磁鐵靠近一疊鐵皮，被磁化后的鐵皮

會自動分開。鐵皮分開的原因是（）

強磁鐵

A.同名磁極相互吸引B.異名磁極相互吸引

C.同名磁極相互排斥D.異名磁極相互排斥

4.如圖是我國新型反潛巡邏機，機尾的“棍子”叫作磁異探測器，它能將潛艇經過海域引起的磁

場強弱變化轉化成相應的變化電流，從而發現潛艇的存在。下列圖中能解釋磁異探測器工作原

理的是（）

5.在探究通電螺線管的磁場特點時，通電螺線管在某狀態下的兩個實驗現象如圖所示，其中小

磁針（黑色一端為N極）靜止時的指向情況如圖甲所示，鐵屑靜止時的分布情況如圖乙所示。

下列選項中能正確用磁感線描述這兩個實驗現象的是（）

6.如圖甲所示，通電螺線管的極性跟電流的方向有關系，可以用安培定則來判斷。環形電流可

以看成單匝通電螺線管，如圖乙所示；在丙圖中，把兩個線圈A和3掛在水平光滑的固定絕

緣細桿上，平行靠近放置且保持靜止狀態。當兩線圈通入如圖丙所示方向相反的電流時,

兩個線圈A和B之間的距離將（）

A.變大B.變小C.保持不變D.無法判斷

7.如圖所示，A是懸掛在彈簧下的鐵塊，3是螺線管的鐵芯，S是轉換開關（S接1時連入電路

的線圈匝數多，S接2時連入電路的線圈匝數少），P是滑動變阻器的滑片。要使彈簧的長度

變長，可采取的辦法是（）

Rr

A.開關S接1不變，滑片P位置不變，抽出鐵芯3

B.滑片P位置不變，開關S由1改接到2

C.開關S接1不變，將滑片尸向左移動

D.開關S由1改接到2,將滑片P向右移動

8.在如圖所示的電路中，能使通電螺線管磁性增強的是（）

A.抽走通電螺線管中的鐵芯B.將滑片P向左移動

C.將開關S由觸點2扳到觸點1D.將電源的正、負極對調

9.國產新型電動汽車具有各種“超能力”。其“動力系統”是由四個獨立驅動電機構成的；”能

量回收系統”可以將車輛制動時部分能量轉化為電能，儲存在蓄電池中。下列說法正確的是

A.驅動電機與發電機的原理相同B.四個獨立驅動電機是并聯的

C.能量回收系統與電動機的原理相同D.能量回收時，蓄電池相當于電源

10.圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abed處于向右的磁場中，兩個銅半環E和歹跟線圈

兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；A和3是電刷，它們分別跟兩個

半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿北加流過線圈，A邊受到磁場

的作用力向下，則（）

A.線圈在圖示位置時，湖邊受到磁場的作用力向下

B.線圈由圖示位置轉過180°時，電流沿A加流過線圈

C.線圈由圖示位置轉過180。時，A邊受到磁場的作用力向下

D.線圈由圖示位置轉過180°時，時邊受到磁場的作用力向下

H.如圖所示是有關電和磁的兩個重要的科學探究實驗，下列說法正確的是（）

B.甲圖實驗說明機械能可以轉化為電能

C.乙圖實驗探究的是發電機的工作原理

D.乙圖實驗說明電能可以轉化為機械能

12.如圖所示，導體棒A3、CD分別水平放置在兩個磁場均豎直的蹄形磁體中，兩個蹄形磁體

的N極和S極標識都沒有了。拉動AB向左移動時,發現CD向右移動，下列判斷正確的是（）

A.若拉動A3向右移動，則CD向右移動

B.若拉動A3向右移動，則CD向左移動

C.調換右邊磁體上下磁極，拉動A3向左移動，則CD向右移動

D.調換右邊磁體上下磁極，拉動A3向右移動，則CD向左移動

13.下列實驗與動圈式話筒工作原理對應的是（）

單元核心素養對接中考

1.[2024年甘肅蘭州中考真題]科技創新活動中，小雅的作品“隔板植物”引起了同學們的極大

興趣，其原理如圖甲所示，八b兩個導體棒分別懸掛在兩個球形磁鐵的磁場中，兩導體棒通

過導線相連，構成了一個閉合回路，用手推動導體棒。左右擺動時，導體棒6會隨之擺動，下

列關于這一現象的說法中不正確的是（）

A.導體棒a左右擺動時，閉合回路中能夠產生感應電流

B.導體棒a左右擺動時，實現了電能向機械能的轉化

C.導體棒6隨之擺動的原理與圖乙所示裝置的原理相同

D.用手推動導體棒6左右擺動時，導體棒a也會隨之擺動

2.[2024年吉林長春中考真題]能被磁體吸引的物體是（）

A.鐵釘B.銅線C.金幣D.鋁箔

3.[2024年內蒙古包頭中考真題]如圖，閉合開關后風車能連續轉動，下列器件的工作原理與

風車轉動原理相同的是（）

A.電動機B.發電機C.指南針D.電磁繼電器

4.[2024年內蒙古赤峰中考真題]將揚聲器、開關和電流表連成如圖電路，閉合開關，反復輕

敲揚聲器的紙盆，會看到電流表的指針左右擺動，下列選項與其原理相同的是（）

A.電動機B.發電機C.電磁鐵D.電鈴

5.[2024年湖北武漢中考真題]新能源汽車作為我國新質生產力的杰出代表，各項技術均處于

世界領先水平，其中用到的一種能量回收技術就是汽車在滑行或制動過程中，內部線圈切割磁

感線產生感應電流，將機械能轉化為電能。下列裝置中也利用了電磁感應原理工作的是（）

電磁起重機

自制電動機

答案及解析

1.答案：C

解析：我國學者沈括在《夢溪筆談》中記錄了“地理的兩極和地磁場的兩極并不重合”這一現象,

是世界上最早發現地磁偏角的科學家，故ABD不符合題意，C符合題意。

故選C。

2.答案：C

解析：A.由圖可知磁極間的相互作用規律：同名磁極相排斥，異名磁極相吸引，這是磁現象的

利用，故A不符合題意；B.閉合開關，電磁鐵吸引大頭針，這是電流的磁效應，故B不符合

題意；C.閉合開關，電路中有電流，通電導體在磁場中受力而運動，這是磁場對電流的作用，

是電動機的原理，故C符合題意；D.圖中沒有電源，當導體在磁場中做切割磁感線運動時，

電流表的指針會發生偏轉，說明會產生感應電流，這是電磁感應現象，是發電機的原理，故D

不符合題意。故選C。

3.答案：C

解析：由題圖可知，當強磁鐵靠近鐵皮時，鐵皮被磁化，這一疊鐵皮的右端均是S極，左端均

是N極，鐵皮分開是因為同名磁極相互排斥，C正確。

4答案:B

解析：磁異探測器將潛艇經過海域引起的磁場強弱變化轉化為強弱變化的電流，說明有感應電

流產生；A、圖示為通電導體在磁場中受力，是電動機的原理，不合題意；B、開關閉合后，

在外力作用下使導體左右移動，切割磁感應線，則電流表指針發生偏轉，說明此時有感應電流

產生，這是電磁感應現象，是發電機的工作原理，符合題意；C、圖示為奧斯特實驗，是電流

的磁效應，不合題意D、如圖是研究電磁鐵磁性強弱的影響因素，不合題意。

故選：Bo

5.答案：C

解析：由圖甲中小磁針N極的指向可知，通電螺線管的左端為S極，右端為N極；磁體外部

的磁感線是從N極出發，回到S極的，磁體內部的磁感線是從S極指向N極的，磁感線是封

閉的曲線。由以上分析可知，C項中的圖正確。

6.答案：A

解析：由題圖可知，兩個線圈A和3中的電流方向不同，用右手握住線圈A、B,讓四指指向

線圈中電流的方向，則大拇指所指的那端就是線圈的N極，所以線圈A的左端為N極、右端

為S極，線圈3的左端為S極、右端為N極，根據磁極間的相互作用規律可知，線圈A和3

會相互排斥，則它們將互相遠離，距離變大。

7.答案：C

解析：要使彈簧的長度變長，需要增加電磁鐵的磁性，在不抽出鐵芯的前提下，可以使接入電

路中的線圈較多（開關S接1）和增大電流（滑動變阻器的滑片向左移動），故C符合題意。

8.答案：B

解析：A.抽走通電螺線管中的鐵芯，會使通電螺線管磁性減弱，故A不符合題意；

B.滑片P向左移動，滑動變阻器的電阻變小，通電螺線管中的電流變大，會使通電螺線管磁性

增強，故B符合題意；

C.將開關S由觸點2扳到觸點1,線圈匝數變少，會使通電螺線管磁性減弱，故C不符合題意；

D.將電源的正、負極對調，會導致通電螺線管磁極改變，通電螺線管的磁性強弱不變，故D

不符合題意。

故選Bo

9答案:B

解析：驅動電機工作時將電能轉化為機械能，其原理是通電導線在磁場中受到力的作用，發電

機的原理是電磁感應，A錯誤。四個驅動電機能夠獨立驅動，故它們是并聯的，B正確。能量

回收系統可以將車輛制動時部分機械能轉化為電能，其原理是電磁感應，電動機的原理是通電

導線在磁場中受到力的作用，C錯誤。能量回收系統將回收的電能儲存在蓄電池中，故能量回

收時，蓄電池相當于用電器，D錯誤。

10.答案：D

解析：通電導體在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向有關，當磁場方向和電流方向之一

發生改變時，通電導體的受力方向發生改變。題圖中電流沿dMa流過線圈，根據左手定則可

判斷此時de邊受到磁場的作用力向下，由于a。邊和de邊所處的磁場方向相同，電流方向相

反，故斷邊受到磁場的作用力向上，A錯誤。當線圈由圖示位置轉過180°時，銅半環R與

電刷3接觸，銅半環E與電刷A接觸，電流沿Med流過線圈，與圖示位置相比，A邊所處的

磁場方向不變，電流方向改變，故de邊所受磁場力的方向向上；湖邊所處的磁場方向不變，

電流方向改變，故斷邊所受磁場力的方向向下。綜上所述，B、C錯誤，D正確。

1L答案：C

解析：AB.電路中有電源，有磁場，是通電導體在磁場中受力而運動，是探究電動機工作原理,

此過程中是電能轉化為機械能，故AB錯誤。

CD.乙圖中有磁場，沒有電源，是探究電磁感應現象，導體棒ab屬于閉合電路的一部分導體，

在磁場中切割磁感線運動時，電路中有感應電流，所以靈敏電流計的指針會發生偏轉，這是發

電機的工作原理，此過程中機械能轉化為電能，故C正確，D錯誤。

故選C。

12.答案：B

解析：若拉動A3向右移動，磁場的方向不變，則感應電流的方向改變了，通過CD的電流的

方向改變，CD所處的磁場的方向不變，則CD會向左移動，故A錯誤，B正確；拉動A