知识背景
1820 年的一天，丹麦物理学家奥斯特在课堂上演示实验时，无意中把通电的导线靠近了指南针——指南针偏了！
他既惊又喜：原来电流旁边有磁场！
这个偶然的发现，打开了电磁学的大门：今天我们用的电动机、发电机、扬声器、变压器……全都建立在"电与磁相互转化"这个基础上。
这一课我们来做一个比奥斯特简单得多的实验：用电池和导线让指南针偏转，亲眼看到"电生磁"。
知识讲解
电流的磁效应
通电的导线周围会产生磁场，这叫电流的磁效应（奥斯特发现）。
- 磁场方向与电流方向有关：电流方向改变，指南针偏转方向也改变；
- 磁场强弱与电流大小有关：电流越大，磁场越强，指南针偏转角度越大；
- 断开电路后，磁场消失，指南针回到原来方向。
电磁铁
把导线绕成线圈，再插入铁芯，就做成了电磁铁。
- 通电时有磁性，断电后磁性消失——可以随时控制；
- 磁性强弱可以改变：①增加线圈匝数；②增大电流；
- 磁极方向可以改变：改变电流方向，N 极和 S 极互换。
电磁铁三大特点：通电有磁性、断电磁性消；匝数多电流大，磁力更强劲；改变电流向，南北极互换。
电磁铁与永久磁铁的比较
| 比较项目 | 电磁铁 | 永久磁铁 |
|---|---|---|
| 磁性来源 | 电流 | 材料本身 |
| 磁性能否控制 | 能（通断电） | 不能 |
| 磁极能否改变 | 能（改变电流方向） | 不能 |
| 磁性强弱能否调节 | 能（改变匝数/电流） | 不能 |
电磁铁的应用
- 电磁起重机：通电吸起废铁，断电放下，方便控制；
- 电磁门锁：通电锁门，断电开门；
- 扬声器：电流变化驱动磁铁振动，产生声音；
- 电铃：电磁铁吸引小锤撞击铃片发声。
实验与例题
实验目的：验证电流周围存在磁场，观察电流方向对磁场方向的影响。
器材：一节电池、导线（约 30 cm）、小指南针、开关
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实验步骤：
- 将导线连接电池和开关，组成简单电路（不接灯泡，电流更大）；
- 把导线平行放在指南针正上方，南北方向放置（与指南针平行）；
- 闭合开关，观察指南针的偏转情况；
- 断开开关，记录指南针变化；
- 把电池正负极对调（改变电流方向），再次闭合开关，观察指南针偏转方向是否改变。
现象：
- 通电时：指南针偏转，不再指向正北；
- 断电时：指南针回到原来位置（指向正北）；
- 改变电流方向：指南针向相反方向偏转。
结论：电流周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关，电流方向改变，磁场方向改变。
实验：制作两个电磁铁，一个绕 10 匝，一个绕 20 匝，用相同电池测量各自能吸引的回形针数量。再改用 2 节电池，测 10 匝电磁铁吸引的回形针数。
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控制变量思路：
- 比较匝数：电流（电池数）相同，匝数不同（10 匝 vs 20 匝）→ 控制了电流变量；
- 比较电流：匝数相同（10 匝），电池数不同（1 节 vs 2 节）→ 控制了匝数变量。
预测结果：
- 20 匝 > 10 匝（相同电流）：匝数越多，磁力越大；
- 2 节电池 > 1 节电池（相同匝数）：电流越大，磁力越大。
结论：影响电磁铁磁力强弱的因素有两个——线圈匝数和电流大小，两者都与磁力成正比。
起重机要用磁铁吸起废钢铁，卸货时再放下。应该选用电磁铁还是永久磁铁？理由是什么？
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第一步：分析需求——起重时需要磁力，卸货时需要磁力消失。
第二步：比较两种磁铁——
- 永久磁铁：磁性无法关闭，吸上了就很难放下；
- 电磁铁：通电有磁性、断电磁性消失，可以随时控制。
结论：选用电磁铁。通电时吸起废铁，到达目的地断电，废铁自动落下。这是电磁铁最典型的工业应用。
难点与易错点
- "电流越大磁力越大"的前提是匝数相同：增大电流确实增大磁力，但前提是控制其他变量不变——实验时务必每次只改变一个因素；
- 断电后磁性完全消失：电磁铁的磁性来自电流，断电后铁芯中残余少许磁性（剩磁），但课本阶段描述为"断电磁性消失"；
- 改变电流方向 ≠ 增大电流：改变电池正负极的接法改变的是电流方向（磁极互换），不是电流大小；
- 导线不绕成线圈也能产生磁场：单根直导线通电也有磁场（奥斯特实验），线圈只是让磁场更集中、更强。
生活中的应用
应用 1 · 杭州地铁的安检门
杭州地铁站安检时，走过的金属探测门利用了电磁感应原理（与"电生磁"密切相关）：门框内有线圈，金属物体进入时会改变磁场，引发报警。这是电和磁相互联系的应用。
应用 2 · 电铃的工作原理
学校下课铃的电铃，核心就是一个电磁铁：通电后吸引小锤打铃，打铃瞬间小锤与弹簧片接触断开电路，电磁铁失去磁性，小锤弹回，弹回后电路又接通……反复振动，叮铃铃地响。
应用 3 · 亚运会场馆的无线充电
杭州亚运会场馆里使用了无线充电桩，原理是电磁感应——充电桩的线圈产生交变磁场，手机线圈感应产生电流充电。从奥斯特在 1820 年发现"电生磁"，到今天杭州亚运场馆里的无线充电，200 年的技术进步都建立在同一个发现上。
考点
- 通电导线周围有磁场（电流的磁效应）——电流方向改变，磁场方向改变
- 电磁铁 vs 永久磁铁：可控性是关键区别（判断题高频）
- 影响电磁铁磁力的因素：匝数和电流大小（两者同向变化）
- 实验要求：每次只改变一个变量（控制变量法）
- 电磁铁的应用举例：电磁起重机、电磁门锁、扬声器、电铃（填空连线）
- 奥斯特发现电流的磁效应（科学史常识）