山東威海鳳林學(xué)校 楊龍飛 本章通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和研究,揭示了電磁間的內(nèi)在聯(lián)系。奧斯特實(shí)驗(yàn)和法拉第實(shí)驗(yàn)分別證明了“電生磁”和“磁生電”,即電磁間的聯(lián)系存在著“可逆性”。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用,則說(shuō)明了電磁間存在著相互作用。
1.本章重點(diǎn)是磁場(chǎng)、通電螺線管、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、電磁感應(yīng)
考點(diǎn)有磁體的基本性質(zhì)、電磁鐵及其應(yīng)用、電磁感應(yīng)現(xiàn)象,難點(diǎn)是對(duì)電磁鐵實(shí)際應(yīng)用的工作過(guò)程分析、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本原理。
2.磁現(xiàn)象
磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫做磁極,每個(gè)磁體都有兩個(gè)磁極,與磁體的形狀無(wú)關(guān)。磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的,為了形象地描述磁場(chǎng),用一些帶箭頭的曲線把磁體周圍的磁場(chǎng)形象地描述出來(lái),這樣的曲線叫做磁感線。磁感線是閉合的曲線,磁體外部的磁感線是從北極出來(lái)回到南極,而磁體內(nèi)部是從南極回到北極。 磁感線是人們?yōu)榱搜芯糠奖愣傧氤鰜?lái)的物理模型,不是真實(shí)存在的;而磁場(chǎng)是客觀存在的。
3.關(guān)于通電螺線管的磁場(chǎng)
(1)觀察通電螺線管的兩種繞法。學(xué)習(xí)時(shí)可帶一根棉線在鉛筆上練習(xí)“繞線”,幫助建立空間概念,增加對(duì)螺線管的感性認(rèn)識(shí)。
(2)怎樣判斷通電螺線管的N、S極?
通電螺線管對(duì)外相當(dāng)于一塊條形磁鐵,也有N、S極。若已知通電螺線管的電流方向,使用右手螺旋定則判斷的具體步驟是:
①在螺線管上標(biāo)出電流方向。
②用右手握住螺線管,讓四指指向與電流方向一致。
③大拇指指的這一端就是螺線管的N極。(安培定則的判定要多練習(xí))。
4.電磁鐵
根據(jù)電流的磁效應(yīng)可以制成電磁鐵,由于電磁鐵內(nèi)插有鐵芯,鐵芯被磁化后大大地增強(qiáng)了電磁鐵的磁性。決定電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素是采用控制變量法研究得出的,并以吸引大頭針的多少間接表示電磁鐵的磁性強(qiáng)弱,得出了“線圈匝數(shù)一定,電流越大,磁性越強(qiáng);電流一定,線圈的匝數(shù)越多,磁性越強(qiáng)”的結(jié)論。
電磁鐵的優(yōu)點(diǎn):磁性強(qiáng)弱變化可以通過(guò)改變電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn);磁場(chǎng)方向可以通過(guò)改變電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn);磁性的有無(wú)可以靠通斷電流來(lái)控制。 電磁鐵的主要應(yīng)用是電磁繼電器,電磁繼電器就是利用它磁性的有無(wú),來(lái)吸引或不吸引銜鐵,實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜觸點(diǎn)的連接或斷開(kāi)。
5.電磁繼電器電路的連接
控制電路的連接:控制電路由電磁鐵、低壓電源、開(kāi)關(guān)等組成,本電路中的開(kāi)關(guān)是各類題目變化的關(guān)鍵,它可以是光控開(kāi)關(guān)、人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)、觸碰開(kāi)關(guān)等,不論是什么開(kāi)關(guān),只要將電磁鐵、低壓電源、開(kāi)關(guān)三者串聯(lián)即可。
工作電路的連接:工作電路由用電器、高壓電源、控制開(kāi)關(guān)——觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)組成,這部分只要按照題目的要求連接成并聯(lián)或串聯(lián)電路即可。(要注意要把兩個(gè)電路分開(kāi)連接)
6.電磁感應(yīng)現(xiàn)象
法拉第實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,其中的“切割”二字是關(guān)鍵詞。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的發(fā)明。交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是大小和方向均做周期性變化的電流,稱為交流電。交流發(fā)電機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子和定子組成的。
直流電動(dòng)機(jī)就是利用通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的,而電動(dòng)機(jī)必須持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),因此為了讓線圈能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈由于慣性剛轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí),如果立即改變線圈中的電流的方向,那么線圈就能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去,直流電動(dòng)機(jī)因此安裝了換向器(最簡(jiǎn)單的換向器是兩個(gè)彼此絕緣的金屬半環(huán)),它的作用是:每當(dāng)線圈剛越過(guò)平衡位置時(shí),就自動(dòng)改變線圈中的電流方向,從而使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。
[例題解析]
【例1】幾位同學(xué)課后討論對(duì)磁感線的理解,他們分別有以下幾種看法,正確的是
A.將小鐵屑放到磁體周圍可以看到它們有規(guī)律的排列,說(shuō)明磁感線是存在的
B.磁感線是我們?yōu)榱诵蜗蟮拿枋龃艌?chǎng)畫(huà)出來(lái)的,不是客觀存在的
C.磁感線的方向與小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)南極的指向一致
D.磁感線是帶箭頭的曲線,不可能是直線
解析:磁感線是為形象地描述磁場(chǎng)空間的分布情況,在磁場(chǎng)中畫(huà)一些有方向的曲線,不是客觀存在的,磁感線的方向與小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)北極的指向一致,是曲線也可能是直線,選項(xiàng)B是正確的。
評(píng)析:根據(jù)小磁針指向(或磁感應(yīng)線方向)判斷電源正負(fù)極的思路是:小磁針指向(或磁感應(yīng)線方向)→通電螺線管磁場(chǎng)方向→通電螺線管兩端的磁極→用安培定則判斷通電螺線管中電流的方向→電源的正負(fù)極。
【例2】如圖1所示,根據(jù)圖甲中通電導(dǎo)體受力的情況畫(huà)出圖乙、丙、丁中通電導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)的方向。
解析:(乙)圖中磁場(chǎng)方向與(甲)圖相反,電流方向相同,所以導(dǎo)體受力方向也與甲圖相反;(丙)圖中磁場(chǎng)方向、電流方向均與甲圖相反,導(dǎo)體受力方向與甲圖中的相同;(丁)圖中的磁場(chǎng)方向與甲圖相同,電流方向相反,故導(dǎo)體受力方向與甲圖相反。
評(píng)析:通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向與磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體中電流方向有關(guān)。當(dāng)導(dǎo)體中電流方向或磁場(chǎng)方向發(fā)生改變時(shí),通電導(dǎo)體受力方向也發(fā)生改變。分別將(乙)、(丙)、(?。┤龍D中的磁場(chǎng)方向、電流方向與甲圖中的磁場(chǎng)方向、電流方向進(jìn)行比較,若其中任何一種方向發(fā)生改變,則受力運(yùn)動(dòng)方向也隨之改變。若兩者同時(shí)發(fā)生改變,則受力運(yùn)動(dòng)方向反而不變。
【例3】關(guān)于閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的說(shuō)法正確的是
A.做任何運(yùn)動(dòng)時(shí),都會(huì)有感應(yīng)電流
B.與磁體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有感應(yīng)電流
C.沿磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有感應(yīng)電流
D.切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有感應(yīng)電流
解析:本題考查對(duì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象條件的理解。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中不是做任何運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,只有做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。對(duì)敘述產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象條件的文字不能隨意更改,要牢牢記住。
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