电与磁—电生磁、电磁铁与电动机。
一、考点、知识点回顾。
电流的磁场:
1 奥斯特实验:通电导线的周围存在磁场,称为电流的磁效应。该现象在2024年被丹麦的物理学家奥斯特发现 。该现象说明:通电导线的周围存在磁场,且磁场与电流的方向有关。
2 通电螺线管的磁场:通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样。其两端的极性跟电流方向有关,电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。
右手螺旋定则――用右手握住螺线管,让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
电磁铁:1) 定义――电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。
2) 构造――电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。
3) 特点――电磁铁通电时有磁性,断电时磁性消失;通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强。
当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。即:
电磁铁磁性的有无,可由通断电来控制。
电磁铁磁性的强弱,可由电流大小和线圈匝数来控制。
电磁铁的极性位置,可由电流方向来控制。
电磁继电器:
电磁继电器:实质由电磁铁控制的开关。应用:用低电压弱电流控制高电压强电流,进行远距离操作和自动控制。
1) 结构――电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和触点。
2) 原理――如图所示,是一个利用电磁继电器来操纵电动机的电路。其中电源e1、电磁铁线圈、开关s1组成的控制电路;而电源e2、电动机m、开关s2和触点、开关s组成工作电路。当s1闭合时,电磁铁线圈中有电流通过,电磁铁将衔铁吸下,触点开关接通,电动机便转动起来;当断开s1时,电磁铁中失去电流,电磁铁失去磁性,弹簧使衔铁上升,触点开关断开,电动机停止运转。
3) 作用――使用继电器不仅可保证操作人员的安全,而且能帮助人们实现遥控和生产自动化。
电动机:通电导体在磁场中会受到力的作用。它的受力方向跟电流方向、磁感线方向有关。
电动机由转子和定子两部分组成。能够转动的部分叫转子;固定不动的部分叫定子。
当直流电动机的线圈转动到平衡位置时,线圈就不再转动,只有改变线圈中的电流方向,线圈才能继续转动下去。这一功能是由换向器实现的。换向器是由一对半圆形铁片构成的,它通过与电刷的接触,在平衡位置时改变电流的方向。
实际生活中电动机的电刷有很多对,而且会用电磁场来产生强磁场。
电动机构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小,被广泛应用在日常生活和各种产业中。它在电路图中用表示。电动机工作时是把电能转化为机械能。
三、典型例题。
例1 如图所示,是研究“通电螺线管周围磁场强弱”的实验电路图。
(1)要改变通电螺线管线圈中的电流大小,可通过来实现;
(2)要判断通电螺线管周围磁场强弱,可通过观察来确定。
例2、根据如图所示的小磁针指向,画出通电螺线管的导线绕法.
例3、在图中标出通电螺线管a端和永磁体b端的磁极极性,并标出磁感线的方向。
4题。例4、小张同学在做“制作、研究电磁铁”的实验中,猜想电磁铁的磁性强弱应该与电流大小有关,还。
与线圈的匝数有关。为此他用铁钉和漆包线绕制成匝数不同的甲、乙两个电磁铁,并找来了相关的实验器材,如图所示。请你将图中器材连成一个电路,使该电路既能用来做**磁性强弱与匝数多少有关,又能用来**与电流大小有关的实验。
1)研究磁性强弱跟线圈的匝数关系时,闭合开关s后,通过观察比较得出结论。
2)在(1)的基础上,再研究磁性强弱跟线圈中的电流关系时,只需移动变阻器滑片的位置,通过观察比较得出结论。
3)实验中小张采用的研究方法是 .
例5、如图所示,蹄形磁铁位于水平木板上。当导体棒向右运动时,电流表的指针向左偏转。则能使电流表的指针向右偏转的是 (
a.导体棒竖直向上运动。
b.磁铁和导体棒以相同的速度同时向右运动。
c.导体棒不动,使磁铁向左运动。
d.对调磁铁的磁极,并使导体棒向右运动。
课堂练习。1、下图中,能正确反应出螺线管极性与电流方向关系的是( )
2、如图所示的通电螺线管磁场的磁感方向,四个图中正确的是( )
3、如图所示,通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是( )
4、下列关于电磁铁和磁感线的说法中,正确的是:(
a.电磁铁的磁性有无和磁性强弱可以改变 b.电磁铁能永久性地保持磁性。
c.磁感线是真实存在的d.磁体外部的磁感线总是从s 极出发,回到n极。
5、下列装置中没有应用电磁铁的是 (
a.电磁起重机 b.电磁继电器 c.电铃 d.电热水器。
6、如图所示实验装置,弹簧测力计下面挂着条形磁铁,螺线管中插有铁芯,开关s拨。
在触点②位置。要使弹簧测力计的示数变大,下列操作方法能够实现的是( )
a、 滑片p向b端滑动
b、将s拨到①位置。
c、将铁芯从螺线管中取出。
d、将螺线管往上移动。
7、用如图所示的实验装置可以研究( )
a.电流的磁效应b.电磁感应现象。
c.电磁铁的磁性d.磁场对电流的作用。
8、如图是研究磁场对通电导线作用的实验装置,当接通电源,有电流由a至b通过导线ab时,它将受到磁场力作用而向左运动,则( )
a.当磁场方向相反时,ab将向右运动,电能转化为机械能。
b.当电流方向相反时,ab将向右运动,机械能转化为电能。
c.当电流和磁场方向同时改变时,ab将向右运动,电能转化为机械能。
d.当电流和磁场方向同时改变时,ab将向左运动,机械能转化为电能。
9.内部带铁心的螺线管叫电磁铁的优点很多,它的磁性有无可以由。
来控制;电磁铁的磁性强弱可以由来控制;电磁铁的南北极可以由
来控制,使用起来很方便。在电流一定时,螺线管的匝数越多,它的磁性越。
10、电磁继电器是电铃、**和自控电路装置的重要部件,其实质是由电磁铁控制的在电路中起着类似于___的作用。从原理上分析,电磁继电器由控制电路和工作电路组成,控制电路是由和开关组成;工作电路是由和电磁继电器的___部分组成。
11图中的电磁继电器是利用电磁铁。
来控制工作电路的一种开关,当s闭合时, 工作.
12、如图1所示,请分别标出通电螺旋管和小磁针的n、s极。
13、如图2所示,请根据通电螺线管左端小磁针的指向标出螺线管n、s极及螺线管线圈中的电流方向。
14、根据通电螺线管旁的小磁针的n、s极指向,在图3中标出通电螺线管的n、s极和电源的正、负极.
15、如图4,在通电螺线管的上端有一静止的小磁针,请把线圈绕制完成。
3、课后练习。
1、现电流磁效应的科学家是:(
a. 欧姆 b. 奥斯特c. 库仑 d. 法拉第。
2、小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验,用手快速拨动风扇叶片,带动转子转动,这时发现小灯泡发光,微风电扇居然变成了“发电机”!关于该实验现象,下列说法中正确的是( )
电产生了磁,使电风扇转动 ②磁产生了电,使小灯泡发光。
微风电风扇是电源电风扇转速越快,灯泡越亮。
abcd.②③
3、关于发电机和电动机的能量转化及其工作原理,以下说法正确的是( )
a.发电机工作时把电能转化成机械能,其工作原理是电磁感应现象。
b.发电机工作时把机械能转化成电能,其工作原理是磁场对电流的作用。
c.电动机工作时把机械能转化成电能,其工作原理是电磁感应现象。
d.电动机工作时把电能转化成机械能,其工作原理是磁场对电流的作用。
4、请在图4中标明通电螺线管的n、s极以及磁感线的方向。
5、小磁针在图5所示的位置静止,请标出磁体的磁极,并画出磁感线的方向。
6、请根据图6中磁感线方向,标出通电螺线管、小磁针的n、s极。
7、通电螺线管周围的磁感线分布及方向如图7所示,请标出它的n、s极以及电源的正负极.
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