电和磁之间的关系

Question

如题所述

Answer 1

　　电磁感应

　　电和磁是不可分割的，它们始终交织在一起。简单地说，就是电生磁、磁生电。
　　电生磁
　　如果一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”(见图1)来确定：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指的方向是磁场的方向。实际上，这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈NS极首尾相接的小磁铁的效果。
　　如果将一条长长的金属导线在一个空心筒上沿一个方向缠绕起来，形成的物体我们称为螺线管。如果使这个螺线管通电，那么会怎样？通电以后，螺线管的每一匝都会产生磁场，磁场的方向如图2中的圆形箭头所示。那么，在相邻的两匝之间的位置，由于磁场方向相反，总的磁场相抵消；而在螺线管内部和外部，每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来，最终形成了如图2所示的磁场形状。也可以看出，在螺线管外部的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的。而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁力线。在图2中，螺线管表示成了上下两排圆，好象是把螺线管从中间切开来。上面的一排中有叉，表示电流从荧光屏里面流出；下面的一排中有一个黑点，表示电流从外面向荧光屏内部流进。
　　电生磁的一个应用实例是实验室常用的电磁铁。为了进行某些科学实验，经常用到较强的恒定磁场，但只有普通的螺线管是不够的。为此，除了尽可能多地绕制线圈以外，还采用两个相对的螺线管靠近放置，使得它们的N、S极相对，这样两个线包直接就产生了一个较强的磁场。另外，还在线包中间放置纯铁（称为磁轭），以聚集磁力线，增强线包中间的磁场，
　　对于一个很长的螺线管，其内部的磁场大小用下面的公式计算：H=nI
　　在这个公式中，I是流过螺线管的电流，n是单位长度内的螺线管圈数。
　　如果有两条通电的直导线相互靠近，会发生什么现象？我们首先假设两条导线的通电电流方向相反，图5(a)所示。那么，根据上面的说明，两条导线周围都产生圆形磁场，而且磁场的走向相反。在两条导线之间的位置会是说明情况呢？不难想象，在两条导线之间，磁场方向相同。这就好象在两条导线中间放置了两块磁铁，它们的N极和N极相对，S极和S极相对。由于同性相斥，这两条导线会产生排斥的力量。类似地，如果两条导线通过的电流方向相同，它们会互相吸引。
　　如果一条通电导线处于一个磁场中，由于导线也产生磁场，那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用,使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。

参考资料：http://www.kepu.net.cn/gb/basic/magnetism/induction/200306110018.html

Answer 2

“电生磁”、“磁生电”的辩证关系充分体现了“物质处于永恒的运动中，不同的物质和不同的运动形式之间又发生着相互作用”。对此课标要求用实验证实电磁相互作用,通过实验，探究通电螺线管外部磁场的方向；通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系；通过实验，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。

三、教材分析和教学建议

教材在幻彩般的“极光”图片和对这种奇异的自然现象的介绍之后，引出了“磁场”这一概念，并指明极光与地磁场有关，点到即止。紧接着，教材在“阅读指导”中，以问题的形式展现本章的知识要点及内容结构。

（一）磁场

本节没有马上搬出“磁场”的概念。首先用讲故事的方式娓娓道来中国古代的四大发明之一——指南针的用途。然后简单介绍了“磁现象”，完成了从生活和技术应用走向物理的历程。通过比较司南和现代指南针的变化，从勺子到针、从“地盘”到有刻度的盘，变得更加灵敏和准确，展示了人类在改造自然的能力。磁现象简单介绍了磁体、磁的南北极，要求学生记住南北极的符号。教材安排了想想议议的一组图，作用有两个：1)为学生的验证实验提供了方法；2)要求学生对图，也就是学生的验证实验，用语言总结出来，并在图上填上关键的字，培养学生的语言能力和分析归纳能力。接着让“磁场”这一主角登场，它对学生来说不仅是一个新的知识，更重要学生学习的是一个看不见、摸不着但确切存在的物质，这对学生来说是全新的，通过学习磁场的方法，对拓展学习新的物质、新的规律的方式和方法提供了思路。因为磁场是一个较抽象的特殊物质，教师讲课时可以以空气和风的关系来比喻。教材设计了一组实验，通过一只小磁针、多只小磁针、铁屑将无形的磁场变成有形，学习了磁场的方向和磁感线。通过“想想做做”、“演示”、“想想议议”、“探究”等多种学生活动以及层层深入的实验来不断刺激学生的学习兴趣，并体现了“让学生经历对知识探究和领悟的过程”的课程理念，教材将以往教材的小实验“自制指南针”改为探究实验“磁化钢针”，而且没有具体告知磁化方法，要求学生找出有多少种磁化的方法，并比较哪种方法能获得较强的磁性。在“动手动脑学物理”中又将“自制指南针”作为一个小制作练习。虽然没有对“磁化”现象本质的解释，但由此可见编者对培养学生制作技能的重视。

本节有四个重要概念：“磁场”、“磁感线”、“地磁场”和“磁化”，都是比较抽象的。

本节的规律性知识有：磁体的磁场方向和地磁场的方向。

本节在“科学世界”中介绍了“动物罗盘”，体现了课标中基本精神之一——注意学科渗透，关心科技发展。可激发学生关爱周围的世界的微妙情感。

（二）电生磁

本节从历史事实出发，引出了奥斯特这一人物和著名的“奥斯特实验”。教材围绕“电生磁”这个主题，让学生逐步深入地学习、探究电流周围的磁场：由“直线电流周围的磁场”到“通电螺线管的磁场”再到“电磁铁”，这一主线及次序清晰地反映了科学的价值永远是由科学发现走向技术应用，而学生学习的方法是由简单到复杂，学习的目的是由物理走向应用。

教材在这一节中安排了一个演示实验和两个探究活动。

第一个探究活动是“通电螺线管的磁场是什么样的？”在这一主题中包含两个问题“通电螺线管的磁场与哪种磁体的相似？”、“通电螺线管的极性与电流方向之间有什么关系？”针对每个问题，教材都较详尽地涵盖了探究的过程，即提出问题→猜想与假设→实验检验→得出结论→评估→交流，与以往教材很大区别的是教材没有像传统方式那样直接给出“安培定则”，而是希望同学们从蚂蚁和猴子说的话中得到一些启示，自己总结一种方式记忆通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，看似复杂了，但增加了探究活动的趣味性、开放性及使学生体会到探究结果表述的多样性。

第二个探究活动是“研究电磁铁”，从“制作电磁铁”到“研究影响电磁铁磁性强弱的因素”这些活动内容虽然在旧教材中都有，但从思想到形式都有很大的不同，要求学生根据给定器材自己设计实验验证猜想最后总结结论。

本节“科学世界”中介绍的是“电流磁效应”的最热门的应用之一——磁悬浮列车，让学生开开眼界，多多关心科技发展，了解科技发展的最新成就。

（三）电磁继电器扬声器

“电磁铁”本身是“电生磁”现象的一个重要应用，在生产和生活中的很多地方都有着“电磁铁”的影子，“电磁继电器”中的最重要部件就是“电磁铁”。

教材在“想想做做”栏目中安排学生活动，通过阅读电磁继电器说明书→观察电磁继电器→使用电磁继电器，培养学生有条理、有步骤地学习和使用较复杂的器材。在教学时最好能阅读一份实际的说明书，便于学生讨论和培养使用方法。“电磁继电器”的原理和电路连接是难点，这是学生第一次接触用触点相互连起来的二个或三个独立电路，电磁继电器的原理只有一个，但实际电路纷繁多变，没有两个是一样的，说明了它与我们的生产、生活有着紧密而广泛的联系。教材在“动手动脑学物理”中巧妙地用了三个题目举了四个实际例子。教学时，如果学生学有余力，可以拓展，让学生利用电磁继电器搞一个小发明、小制作。用电磁继电器确实可以做出很多对生活有实用价值的小制作，如果能进行这个拓展性的学习活动，有利于培养学生的物理学习兴趣和科学实践能力。

本节还有一个可以说每家每户都少不了的“扬声器”，在以往的教材上没有这一部分内容，新教材也是比较简单地处理了这一部分内容，但“扬声器”是比较容易在生活中找到并容易拆下来的东西，而且家家可能都有，教学时可以让学生自己找一个废旧的扬声器，拆下来观察内部结构，即可培养学生的观察、思考能力，又可培养学生的动手能力，还可培养学生利用身边废旧物品进行实验和改造的意识。

（四）电动机

教材一开始就单刀直入地介绍电动机在生产、生活中的应用，为接近学生与电动机的距离，建议在本节开头就展示出玩具、电扇等学生家中所拥有电器的电动机的图片，让学生感觉：“哦！这些就是电动机啊！原来我们家有这么多电动机！”进一步引导学生萌发“我能用它们做些什么？”的念头。达到培养学生“有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识”的课程目标。

教材由前两节知识基础：“磁体在磁场中会受到力的作用”、“通电的螺线管有磁性，像一个磁体，”接着提出问题：“这是不是意味着，通电导线也会受到磁场的作用力？”这个引入非常自然、合理，是旧教材中没有的。接着教材通过三个演示、一个探究来验证“通电导线在磁场中受到力的作用”，“力的方向跟电流的方向、磁感线的方向的关系”以及“线圈在磁场中的转动”，比较详细地讲述了电动机的基本构造。本节的探究活动设计得非常简单易做，又妙趣横生，使学生体会到：“原来做一个小小电动机，并不难啊。”接着在演示“线圈不能连续转动”之后，引出换向器的原理，并解释探究活动中为何一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮半周的道理，最后，与本节开头呼应，再讲述“生活中的电动机”，并简单指出电动机的能量转化形式。与旧教材相比，新教材特点是：压缩篇幅，环环相扣，更接近学生生活。在“动手动脑学物理”中，要求学生调查电动机在生产生活中的使用情况、可进一步要求学生用表格形式写出简单调查报告。

（五）磁生电

从“电生磁”的现象出发进行逆向思维：“磁能否生电呢？”许多科学家都曾经有过这样的想法，但唯独法拉第经过10年不懈的探索，才发现了“磁生电”的条件和规律。可见，让学生领悟真正的科学发现活动的艰辛与漫长，学生课堂上的探究活动虽然模拟科学家的发现过程，但无法模拟的是科学家所经历的艰难历程。教材通过介绍这一典故并讲述法拉第的故事，让学生体会到从事科学活动要有充分思想准备，要知道解决科学问题并不是一蹴而就的，甚至连我们做的实验也不是那么容易做成的，告诫学生应有克服困难的信心、决心和毅力。

本节让学生探究“什么情况下磁可以生电”，可以让学生充分发挥想象，多汇报、交流一些方案，鼓励学生敢于提出与别人不同的方案和见解，教材并没有严格给出电磁感应的定义：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流。”只是指出：“由于导体在磁场中运动而产生电流的现象，是一种电磁感应现象。”这样归纳更接近初二学生的语言，不至于使学生死背概念，符合课程目标中“学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，有初步分析概括能力。”的要求，这样归纳更能增强学生学物理的信心。

紧接着，教材以实验室用的手摇发电机作为主角介绍了交变电流和频率的概念，通过“想想做做”这一栏目，充分调动学生积极性去观察简单发电机的构造，观察交流发电机电流方向的变化，体验发电机转速对小灯泡亮度的影响。这一部分内容可利用多媒体课件达到提高可见度及分解构造和过程的要求。在四、五节最后，分别介绍了电动机、发电机中的能量转化的过程。

磁生电现象的发现导致了发电机的发明，并预示着世界第二次科技革命——电气化时代的开始，其意义和影响是巨大而深远的，要让学生体会到这一点。

学了这一节内容，可让学生除了调查身边的发电机以外，还可发挥学生想象力：“如何利用身边的能源来发电？”并思考甚至试验其可行性。

四、本章教学主线、重点和难点

本章的主线是“磁场”，磁体、电流周围都存在磁场，磁场对放入其中的磁性物质或电流有力的作用，磁场能使运动的导体产生感应电流。

本章重点是揭示电和磁之间互为因果及相互作用的关系。本章难点是技术应用方面：电磁继电器、电动机的换向器的作用，发电机的原理。

本章教学的难点是师生互动，共同达到课程目标中关于“过程与方法”、“情感态度与价值观”的要求。

本章教材的存有一些缺憾：其一，缺少对环境保护方面的最新科技成就或注意事项的介绍；其二，应该在书中介绍一些相关的科普资料或网站逐步引导学生到哪里或怎样去收集信息；其三，教材应呼吁全社会用实际行动支持学生的社会调查和科学实践活动，并提供一定的指导。否则，教学时很容易脱离实际，造成纸上谈兵或闭门造车现象。教师教学时，应注意主动弥补，尽量落实新的课程理念，进行再创造。

Answer 3

一切磁现象都是由电产生的。磁铁也是有内部的分子电流所致，因此是电产生磁。但磁和电之间可以相互转化。

Answer 4

电和磁是一码事——很久以前就有人说过了。

Answer 5

在一定条件下点可以生磁，磁也可以生点。