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第二十三講電與磁 甘肅省 物理 1 知道磁極之間的相互作用規(guī)律 并能運用磁場的觀點加以說明 2 能根據(jù)磁場中磁感線的分布情況 大致描述磁場的強弱和方向 不要求描畫磁體周圍的磁感線分布 3 會用右手螺旋定則 安培定則 判斷通電螺線管的磁場方向 即磁極的判定等 4 知道電磁鐵的工作原理 大致了解其在實際生產(chǎn) 生活中的應用 5 知道通電導線在磁場中會受到力的作用 即電動機的工作原理 6 能對探究 導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的條件 實驗過程作出正確的說明 以及得出正確的結論等 知道產(chǎn)生感應電流的條件 即發(fā)電機的工作原理 并能對簡單的電磁感應現(xiàn)象進行判斷 一 磁現(xiàn)象磁場1 磁體 物體能吸引鐵 鈷 鎳等物質 我們就說該物體具有 具有 的物體叫磁體 2 磁極 磁體上磁性最強部分叫磁極 一個磁體有 個磁極 分別叫做 和 3 磁極間的相互作用規(guī)律 同名磁極相互 異名磁極相互 4 磁化 使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫 磁化后磁性容易消失的物體叫 磁性能長久保持的物體叫 消磁 退磁方法 磁性 磁性 兩 北極 N極 南極 S極 排斥 吸引 磁化 軟磁體 硬磁體 永磁體 高溫加熱 敲擊 5 磁場 磁體周圍空間存在著磁場 其基本性質是對放入其中的磁體產(chǎn)生 的作用 磁體之間的相互作用是通過 發(fā)生的 6 磁場方向 磁場中的某一點 小磁針靜止時 所指的方向就是該點的磁場方向 同一磁鐵的不同地方 磁場方向不同 7 磁感線 我們可以用 來方便形象地描述磁體周圍的磁場分布情況 磁體周圍的磁感線都是從磁體的 出發(fā) 回到 磁感線越密集的區(qū)域 磁性 8 地磁場 地球本身是一個大 其周圍空間存在著 地磁南極在地理 地磁北極在地理的 磁力 力 磁場 北極 光滑的曲線 N極 S極 越強 地磁場 北極附近 南極附近 磁體 二 電生磁9 電流磁效應 奧斯特實驗表明通電導線周圍存在著 其方向與 方向有關 這種現(xiàn)象叫做電流的 效應 10 通電螺線管 通電螺線管外部的磁場同 相似 螺線管的極性跟螺線管中 方向有關 可以用 來判定二者的關系 11 安培定則 用 手握住螺線管 讓四指彎曲且與螺線管中電流的方向一致 則大拇指所指的那端 就是通電螺線管的 極 如圖所示 磁場 電流 磁 條形磁體 電流 安培定則 右 北 三 電磁鐵電磁繼電器12 電磁鐵 內(nèi)部帶鐵芯的通電螺線管叫 鐵芯只能用 制成 電磁鐵的工作原理 利用電流的 效應和通電螺線管中插入鐵芯后磁場大大增加的原理工作的 13 影響電磁鐵磁性強弱的因素 14 電磁鐵的優(yōu)點 磁性的有無可以由 來控制 磁性的強弱可以由 來控制 磁極的方向可以由 來控制 15 電磁繼電器 電磁繼電器就是利用 來控制工作電路的一種開關 它可以用低電壓 弱電流控制 還可實現(xiàn)遠距離操縱或自動控制等 電磁鐵 軟磁鐵 磁 電流大小 線圈匝數(shù)多少 是否插入鐵芯 電流的通斷 電流大小或線圈匝數(shù)的多少 電流方向 電磁鐵 高電壓 強電流 四 電動機16 磁場對電流的作用 通電導體在磁場中會受到 的作用 其受力方向與 方向 方向有關 17 電動機的原理 直流電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中受力而轉動的原理工作的 它是將 能轉化為 能 為使線圈持續(xù)地轉動下去 用 使線圈轉過平衡位置時自動改變線圈中的電流方向 它其實就是兩個互相絕緣的銅制半環(huán) 18 電動機的優(yōu)點 構造簡單 控制 體積小 效率 無 等 19 揚聲器 動圈式揚聲器是通過通電線圈在磁場中運動實現(xiàn)將 信號轉換成 信號的裝置 力 電流 磁場 電 機械 換向器 方便 高 污染 電 聲 五 磁生電20 電磁感應 電路中的一部分導體在磁場中作 磁感線運動時 導體中就會產(chǎn)生電流 這種現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象 產(chǎn)生的感應電流方向與 方向 方向有關 21 發(fā)電機 發(fā)電機是利用 原理制成的 工作時將 能轉化為 能 動圈式話筒 麥克風 是通過 將聲音變成電流 22 交流電 周期性改變 的電流 電流1秒鐘內(nèi)周期性變化的 叫做頻率 我國交流電的頻率是 周期是 電流方向每秒改變 次 閉合 切割 磁場 磁感線的運動 電磁感應 機械 電 電磁感應現(xiàn)象 方向和大小 次數(shù) 50Hz 0 02s 100 1 2015 天水 如圖所示 微風吊扇通電后扇葉轉動 使微風吊扇轉動的工作原理是 拔下插頭 在插頭處接一發(fā)光二極管 用手旋轉葉片 發(fā)光二極管發(fā)光 這是 現(xiàn)象 人們利用這一原理制成了 2 2015 蘭州 在如圖所示四幅圖中 圖 表示內(nèi)能轉化為機械能 圖 表示通電導體在磁場中會受到力的作用 通電線圈在磁場中受力轉動 電磁感應 發(fā)電機 B D 3 2013 天水 科學家的每次重大發(fā)現(xiàn) 都有力地推動了人類文明的進程 丹麥物理學家 首先發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在著磁場 第一個揭示了電和磁之間的聯(lián)系 小郭同學自制了一個用開關來控制電磁鐵南北極的巧妙裝置 如圖所示 當開關S接 選填 a 或 b 點時 電磁鐵的A端是N極 奧斯特 a 4 2013 天水 1 如圖甲所示 當懸掛著的導體棒ab在磁場中左右運動時 觀察到小量程電流表的指針會擺動 隨著對這種現(xiàn)象的深入研究 人們發(fā)明制造了 機 實現(xiàn)了 能向 能的轉化 2 如圖乙是一種 手搖充電式電筒 握住它上下?lián)u動就能自動充電 從透明外殼可觀察到內(nèi)部有固定線圈 搖動時可感覺到內(nèi)部有一個物塊在來回滑動 據(jù)此猜測 這種電筒的制造原理是 其中滑動的物塊是 發(fā)電 機械 電 電磁感應現(xiàn)象 磁鐵 5 2015 慶陽 物理學家在科學發(fā)展的歷程中 做出了杰出的貢獻 下列敘述符合歷史事實的是 A 牛頓最早發(fā)現(xiàn)了 磁偏角 B 法拉第首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應C 阿基米德最早總結了杠桿平衡條件D 奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象6 2015 蘭州 許多自動控制的電路中都安裝有電磁鐵 關于電磁鐵 下列說法中正確的是 A 電磁鐵的鐵芯 可以用銅棒代替B 電磁繼電器中的磁體 可以使用永磁鐵C 電磁鐵磁性的強弱只與電流的大小有關D 電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應制成的 C D 7 2015 天水 下列裝置中是利用電磁感應原理工作的是 A 8 2013 慶陽 如圖所示為條形磁體和電磁鐵 虛線表示磁感線 則甲 乙 丙 丁的極性依次是 A S N S SB N N S NC S S N ND N S N N9 2013 天水 如圖所示 彈簧測力計下豎直懸掛著一條形鐵塊 當條形磁體從右至左勻速運動至其S極完全通過鐵塊下方的過程中 下列敘述中正確的是 A 彈簧測力計的示數(shù)先變小后變大B 彈簧測力計的示數(shù)先變大后變小C 彈簧測力計的示數(shù)一直變大D 彈簧測力計的示數(shù)一直不變 A A 10 2013 慶陽 下列裝置中應用電磁感應現(xiàn)象原理工作的是 A 發(fā)電機B 電磁繼電器C 電熱器D 直流電動機11 2013 蘭州 下列設備中利用了通電導體在磁場中受到力的作用的是 A 發(fā)電機B 電動機C 動圈式話筒D 電磁鐵 A B 12 2015 天水 如圖所示 請你根據(jù)通電螺線管的N S極 標出小磁針的N極 通電螺線管的磁感線方向以及電源的正負極 13 2015 蘭州 請用筆畫線代替導線連接實物圖 要求 當滑片向左移動時通電螺線管的磁性增強且小磁針靜止時的指向如圖所示 14 2015 聯(lián)考 根據(jù)圖中小磁針的指向 在圖中括弧中標出通電螺線管的N或S極 以及電源的 或 極 例1 2014 南寧 請在圖甲中標出通電螺線管的N極和磁感線的方向 解析 根據(jù)安培定則先判斷出通電螺線管的N S極 然后再根據(jù)在磁場外部 磁感線的方向總是從北極出發(fā)回到南極 標出磁感線的方向 答案 如圖乙所示 電流的磁場 變式題1 2015 鹽城 在圖中根據(jù)靜止小磁針的指向標出螺線管的N極 并畫出螺線管的繞線 例2 2015 煙臺 如圖所示是一種水位自動報警器的原理示意圖 當水位到達金屬塊A時 一般的水能導電 電路中 A 紅燈亮 綠燈滅B 紅燈滅 綠燈亮C 紅燈亮 綠燈亮D 紅燈滅 綠燈滅 解析 水是導體 當水位到達金屬塊A時 控制電路接通 電磁鐵通電產(chǎn)生的磁性將銜鐵吸下 紅燈所在指示電路接通 綠燈所在指示電路斷開 紅燈亮綠燈滅 答案 A 電磁鐵及其應用 變式題2 2015 威海 多選 電梯為居民上下樓帶來很大的便利 出于安全考慮 電梯設置了超載自動報警系統(tǒng) 其工作原理如圖所示 電梯廂底層裝有壓敏電阻R1 R2為保護電阻 K為動觸點 A B為靜觸點 當出現(xiàn)超載情況時 電鈴將發(fā)出報警聲 電梯停止運行 下列說法正確的是 A 電梯工作時電磁鐵的上端為N極B 電磁鐵磁性的強弱與電流的大小有關C 電梯未超載時動觸點K與靜觸點B接觸D 電梯超載時報警說明壓敏電阻的阻值隨壓力增大而減小 BD 例3 2013 山西 與下圖中的動圈式話筒工作原理相同的是 解析 動圈式話筒的工作原理是電磁感應現(xiàn)象 揚聲器和電動機的工作原理是通電導體在磁場中受到力的作用 手搖發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象 電磁起重機是利用電流的磁效應工作的 故選C 答案 C 電動機與磁生電的綜合 變式題3 關于電動機和發(fā)電機 下列說法正確的是 A 電動機是利用電磁感應現(xiàn)象制成的B 家用電器中 電風扇和電飯鍋應用了電動機C 發(fā)電機是利用通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的D 發(fā)電機可以把其他形式的能轉化成電能 電動機可以把電能轉化成機械能 D 一 探究影響電磁鐵磁性強弱的因素用控制變量法探究影響電磁鐵磁性強弱的因素 通過觀察電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目判斷電磁鐵磁性的強弱 轉換法 例4 2012 杭州 如圖所示是小李探究電磁鐵磁性強弱與什么因素有關的實驗裝置 下列措施中能使電磁鐵磁性增強的是 A 滑片P向右移動 其他條件不變B 滑片P向左移動 其他條件不變C 開關S由1扳到2 其他條件不變D 電源的正負極對調 其他條件不變 解析 電磁鐵的磁性強弱與下列三種因素有關 1 電流強弱 2 線圈匝數(shù) 3 有無鐵芯 A選項中P向右滑動時電阻增大 電流變小 磁性變小 B選項中P向左移動時電阻減小 電流增大 磁性增大 C選項中線圈匝數(shù)變少 磁性減弱 D選項中電源的正負極對調不影響磁性大小 本題結合了電生磁和滑動變阻器的變化兩個知識點 考查了物理知識的綜合應用 答案 B 二 探究如何產(chǎn)生感應電流 1 實驗時用靈敏電流計而不用一般電流表是因為靈敏電流計可感知微小電流的有無和方向 這里用到了轉換法 2 實驗中 要想產(chǎn)生的感應電流較強 可以采用的措施有 a 盡可能選用磁性強的蹄形磁體 b 用多匝線圈代替單根導線 c 切割磁感線時垂直且盡量快速 3 探究感應電流的方向與哪些因素有關 采用控制變量法 例5 2013 廣州 如圖所示 磁感應線豎直向下 AB棒運動 電流表指針偏轉 A AB棒可能是豎直向下運動的B AB棒可能是水平向左運動的C 開關斷開 電流表指針也會偏轉D 實驗說明電路有電流不一定需要電源 解析 此題考查電磁感應知識 閉合電路中一部分導體在磁場中做切割磁感線運動 產(chǎn)生感應電流 這個現(xiàn)象為電磁感應現(xiàn)象 A選項不是切割磁感線運動 C選項開關斷開 不是閉合電路 D選項電路中AB棒部分相當于電源 答案 B 一 方法技巧電動機與發(fā)電機的區(qū)別在解答電動機和發(fā)電機題目時 要注意各自的工作原理 磁場對電流的作用和電磁感應現(xiàn)象 二者的區(qū)別如下表 二 常見易錯現(xiàn)象 認為相互吸引的鋼棒一定是異名磁極 錯 相互吸引的兩鋼棒也可能是一個有磁性 一個沒有磁性 對磁場和磁感線的理解錯誤 磁場是真實存在于磁體周圍的一種特殊物質 磁感線是為了形象描述磁場而假想的一種曲線 曲線的切線方向表示磁場的方向 曲線的疏密程度表示磁場的強弱 對安培定則的使用易錯 用右手 注意大拇指的指向和其余四指的彎曲方向 不能從圖形上區(qū)分電動機和發(fā)電機 有電源的是電動機 無電源的是發(fā)電機 不能從能量轉化上區(qū)分 機械能轉化為電能的是發(fā)電機 電能轉化為機械能的是電動機 例6 2013 湘潭 如圖所示 放在磁鐵中的線圈A和B 用導線串聯(lián) 當用力使線圈A向右運動時 發(fā)現(xiàn)懸掛著的線圈B也隨著擺動 此時線圈A B各自的實驗原理與下列設備的工作原理相對應的是 A 發(fā)電機 電動機B 電動機 發(fā)電機C 發(fā)電機 發(fā)電機D 電動機 電動機 解析 當線圈A在磁場向右做切割磁感線運動時 在線圈A中產(chǎn)生感應電流 當電流流過線圈B時 通電線圈B在磁場中受力擺動 所以線圈A B的實驗原理分別是發(fā)電機和電動機 故選A 答案 A