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中考总复习物理（安徽）13第十三讲 电与磁课件
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这是一份中考总复习物理（安徽）13第十三讲 电与磁课件，共51页。PPT课件主要包含了目录安徽·中考，磁现象磁场，考点1，有力的作用，北极N极，考点2，发生偏转，电流方向，条形磁体，电流大小等内容，欢迎下载使用。
考点 1 磁现象 磁场考点 2 电流的磁效应(电生磁)考点 3 磁场对通电导线的作用 电动机考点 4 电磁感应 发电机命题角度 1 安培定则的应用命题角度 2 电磁现象的分析命题角度 3 磁场对电流的力和电磁感应现象的应用实验 1 探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验 2 探究感应电流产生的条件
1.磁现象(1)磁性:磁体吸引铁、钴、镍等物质的性质.(2)磁极:磁体上磁性最强的两个部位叫磁极.能在水平面自由转动的磁体,静止时指南的磁极叫 极( 极),指北的磁极叫 极( 极). (3)磁体间相互作用的规律:同名磁极相互 ,异名磁极相互 . (4)磁化:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫作磁化.(5)磁性材料:硬磁材料被磁化后具有保持磁性的性质,软磁材料被磁化后不能长期保持磁性.
2.磁场(1)概念:磁体周围存在着一种能使磁针偏转的 ,叫作磁场. (2)性质:磁场的基本性质是对放入其中的磁体 .磁体间是通过 相互作用的. (3)方向:规定磁场中某一点处的小磁针静止时 所指的方向为此处磁场的方向. (4)磁感线ⅰ.概念:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致,这样的曲线就叫作磁感线.
ⅱ.磁感线的分布a.磁体外部的磁感线从磁体的 极出发、回到 极,磁体内部的磁感线从S极指向N极;磁感线是闭合的曲线. b.磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向;磁感线不会相交.c.磁感线的疏密情况可以表示磁场的强弱,磁场较强的位置磁感线较 . ⅲ.磁感线是用来描述磁场的 ,实际上并不存在.
(5)几种常见的磁场
3.地磁场(1)概念:地球周围存在着磁场,叫作地磁场.(2)磁极:如图所示,地磁场的北极在地理 极附近,地磁场的南极在地理 极附近. (3)磁偏角:地磁场的两极与地理的两极不重合,最早记述这一现象的是我国宋代学者沈括.
电流的磁效应(电生磁)
1.奥斯特实验(1)实验装置如图所示.(2)现象:接通电路(触接),导线中有电流通过,小磁针 ;改变电流方向,小磁针偏转方向 . (3)结论:通电导体周围存在 ,且磁场的方向与 有关.
2.通电螺线管的磁场 (1)特点:通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似. (2)原理:导线绕成螺线管并通电后,各匝线圈的磁场叠加.(3)影响因素:通电螺线管两端的极性与螺线管中 的方向有关. (4)安培定则(右手螺旋定则):用 握住螺线管,让四指指向螺线管中______ 的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的 极,如图所示.
3.电磁铁(1)定义:内部带有铁芯的螺线管.(2)工作原理:a.电流的 效应;b.磁化铁芯的磁场与通电螺线管的磁场叠加,使磁性增强. (3)影响电磁铁磁性强弱的因素: 、 、铁芯.对于铁芯相同的电磁铁,电流越 、线圈匝数越 ,电磁铁磁性越强. (4)控制特点:电磁铁磁性的有无可通过电流的 来控制,磁性的强弱可通过电流的 来控制,磁极的方向可由电流的 控制.
4.电磁继电器(1)定义:利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置.(2)实质:利用电磁铁来控制工作电路的一种 . (3)主要结构如图:电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点等.
(4)工作原理:电磁铁通电时有磁性,吸下衔铁,动触点与下面的静触点接触,A、B间断开,B、C间接通;电磁铁断电时失去磁性,弹簧使衔铁弹起,动触点与上面的静触点接触,A、B间接通,B、C间断开.
磁场对通电导线的作用 电动机
1.磁场对通电导线的作用(1)原理图如图甲所示.(2)导线在磁场中要受到力的作用的条件:ⅰ.导线中有电流;ⅱ.导线不沿磁场方向.(3)磁场对通电导线的力的方向跟 的方向、 的方向都有关系;当电流的方向或者磁场的方向变得相反时,通电导线受力的方向 .(4)应用:动圈式扬声器(如图乙,将电信号转换成声信号),磁电式电流表,电动机等.
2.电动机(1)直流电动机的基本结构:转子和定子.(2)原理: . (3)线圈转动方向:与电流方向和磁场方向有关.当电流的方向或磁场的方向变得相反时,线圈转动方向也变得相反.(4)线圈受力大小:与电流的大小、磁场的强弱、线圈的匝数有关;电流越大、磁场越强、线圈的匝数越多,受力越大.(5)换向器和电刷的作用:线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动.(6)能量转化: 能转化为 能.
通电线圈在磁场中受力转动
1.电磁感应现象(1)发现者: . (2)原理图如图所示.(3)概念: 电路的 导体在磁场中__________________时,导体中就产生 .这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应,产生的电流叫作 . (4)产生感应电流的条件:ⅰ.闭合电路;ⅱ. 一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.
(5)感应电流的方向:与 方向和 方向有关.当导体运动方向或磁场方向变得相反时,感应电流的方向也变得相反. (6)感应电流的大小:与导体切割磁感线运动的速度、磁场的强弱等因素有关.(7)应用:动圈式话筒(如图,将声信号转换成电信号),发电机等.
2.发电机(1)交流发电机的基本结构:转子和定子.(2)原理: . (3)能量转化: 能转化为 能. (4)交变电流ⅰ.定义:大小和方向都随时间周期性变化的电流,叫作交变电流,简称交流.ⅱ.交变电流的频率:数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数,单位是Hz.周期T与频率f的关系为T= .我国电网中的交流电周期为0.02 s,频率为 Hz,即1 s内有50个周期,电流方向1 s内改变100次.
1.在电与磁这部分知识的学习中,一定要注意各种现象之间的联系.(1)电流的磁效应(电生磁)和电磁感应现象(磁生电)说明电与磁是可以相互转化的.(2)通电直导线周围存在磁场;将直导线绕成螺线管,通电螺线管的磁场是由各匝线圈的磁场叠加而成的.(3)在通电螺线管中插入软磁性材料制成的铁芯,铁芯被磁化,铁芯的磁场与通电螺线管的磁场叠加,因而电磁铁的磁性大大加强.
(4)磁场对通电导线会产生力的作用,是因为通电导线周围存在磁场,外界磁场与通电导线的磁场发生了作用.奥斯特实验中,通电导线固定,永磁体(小磁针)运动;探究磁场对通电导线的力的实验中,永磁体(蹄形磁铁)固定,通电导线运动.(5)通电导体在磁场中受力运动时,由于磁场力的方向总与磁感线方向垂直,因此通电导体一般都是切割磁感线的,满足产生感应电流的条件,故同时会发生电磁感应现象;而在电磁感应现象中,导体中有电流且电流方向与磁感线方向不在同一方向,因此导体会受到磁场的力的作用,这个力一般是导体运动的阻力,导体克服这个阻力做功,将机械能转化为电能.
(6)如上所述,电动机工作时线圈中发生了电磁感应现象,改变了线圈中的电流,这就是欧姆定律不适用于电动机电路的原因.(7)铁、钴、镍等磁性材料会被磁体吸引是因为磁性材料在磁体的磁场中会被磁化,产生的磁场与磁体的磁场发生了相互作用.因此从场的观点看,磁体对磁性材料的力、磁场对磁体的力、磁场对通电导线的力都是磁场间的相互作用.
2.电动机和发电机的比较
判断以下命题的正误.1.磁场不是由分子组成的,因此不是物质. ( )2.磁感线是磁场中实际存在的曲线. ( )3.在地球上的任何地方,静止的小磁针的S极总是指向地理南极. ( )4.通过电磁铁的电流方向改变,其磁性强弱也随之改变. ( )5.磁场方向和放在磁场中的导线中的电流方向都变为反向时,导线受到的磁场力的方向不变. ( )6.高速运动的电子通过均匀磁场(电子运动方向与磁场方向垂直)时会受到磁场施加的力. ( )
7.电动机线圈转到平衡位置时受到磁场的合力为零. ( )8.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,导体中就会产生感应电流. ( )9.动圈式话筒相当于发电机,是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的. ( )10.电动机工作时,电能全部转化为机械能. ( )11.使闭合线圈静止在磁场中,改变磁场的强弱,相当于磁感线疏密变化时“切割”了线圈,因此线圈中会出现感应电流;此时线圈中的电能不一定是机械能转化而来的. ( )
例1 [2010安徽,7改编]如图所示,把漆包线密绕在一圆柱形纸筒上,就成为一个螺线管.把线圈两端的漆刮掉,通过滑动变阻器与电源相连.闭合开关,就有电流通过密绕的线圈,请在图上标出闭合开关后螺线管的N、S极,以及图示磁感线(虚线)的方向.
例2 小磁针静止时的指向如图所示,请你标出电磁铁的极性,并用笔画线代替导线给电磁铁绕线(画出3匝线圈).
例3 如图所示,条形磁铁置于水平面上,电磁铁右端固定并保持水平.闭合开关,条形磁铁仍静止且受到水平向右的摩擦力,则电源左端是 (选填“正”或“负”)极;当电路中的滑动变阻器的滑片P向左移动时,条形磁铁仍保持静止,在此过程中条形磁铁受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”).
例4 [2020合肥瑶海区模拟]通电线圈可以看作是匝数为一匝的通电螺线管,其两侧的磁极与线圈中电流方向的关系也符合右手螺旋定则.把两个完全相同的线圈A和B挂在水平光滑的固定绝缘细杆MN上,且平行靠近放置,当线圈中通入如图所示方向的电流时,两个线圈将相互 (选填“吸引”或“排斥”).
例5 如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置.当导体棒水平向右运动时,灵敏电流计的指针向左偏转,为使灵敏电流计指针向右偏转,下列方法可行的是 ( )
A.使导体棒竖直向下运动B.使导体棒竖直向上运动C.保持导体棒静止不动,使磁体水平向左运动D.将磁体的N、S极对调,仍使导体棒水平向右运动
例6 如图为直流电动机的工作原理图,下列分析正确的是 ( )
A.改变磁场方向可以改变线圈转动的方向B.电动机通电后不转,一定是电路断路C.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能D.线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
例7 由金属杆组成如图所示的导轨,其中水平面上的两平行导轨AM和DN足够长且全部置于竖直向上的磁场中,与倾斜放置的导轨ABCD平滑连接.将一金属棒ab从倾斜导轨上一定高度由静止释放,金属棒在运动过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦,请你判断金属棒在水平导
轨上的运动情况: .请从能量转化的角度简述你认为金属棒做此运动的理由:_________________________________________________________.请从运动与相互作用的角度简述你认为金属棒做此运动的理由:________________________________________________________________________________.
做减速直线运动直至静止
金属棒的动能不断转化为电能再转化为内
金属棒切割磁感线,金属棒中出现感应电流,磁场对电流的作用力
磁场对电流的力和电磁感应现象的应用
例8 如图所示,甲图是动圈式话筒的结构图,乙图是动圈式扬声器的结构图,其中 ( ) 甲 乙A.甲工作的原理和电动机相同 B.乙工作的原理和电动机相同C.乙工作时消耗的电能全部转化为机械能 D.甲工作时线圈不受磁场力的作用
例9 [2019合肥38中三模]如图所示是某自行车前轮的结构图.行驶中,磁铁靠近传感器时,磁场能使传感器内部正在做定向运动的带电粒子发生偏转,从而产生一种“脉冲信号”,信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程.下列能说明其原理的是 ( )
探究影响电磁铁磁性强弱的因素
例10 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,同学们用相同的大铁钉制成了简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路,通电后让电磁铁吸引大头针.
(1)当滑动变阻器的滑片向左移动时,电磁铁甲、乙能够吸引大头针的个数将_______(选填“增多”或“减少”),说明电流越 ,电磁铁磁性越强. (2)根据图示可知,电磁铁 (选填“甲”或“乙”)的磁性强,说明电流相同时, ,电磁铁磁性越强. (3)乙铁钉的上端是电磁铁的 极. (4)被电磁铁吸引的大头针下端分散开的原因是___________________________________.
大头针被磁化,同名磁极相互
(5)实验中用 来反映电磁铁磁性的强弱,这种方法是转换法. (6)实验中将电磁铁甲、乙串联的目的是_____________ _______________________;滑动变阻器除了保护电路外,还有一个重要的作用是 . (7)如果要验证电磁铁的磁性是线圈中的电流产生的,应该如何操作?会看到什么现象?______________________ .
电磁铁能够吸引大头针的个数
1.电磁铁通电后具有磁性的原理:电流的磁效应.2.电磁铁通电后吸引大头针(或曲别针、小铁钉)的原因:磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质.3.电磁铁磁性有无的控制:通电有磁性,断电无磁性.4.滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2)改变电路中电流的大小.5.转换法的应用:通过电磁铁能够吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱.6.控制变量法的应用:(1)探究磁性强弱与线圈匝数的关系时,控制电磁铁的线圈匝数不同,通过电磁铁的电流相同.控制方法:将匝数不同的电磁铁串联在电路中.
(2)探究磁性强弱与电流的关系时,控制电磁铁的线圈匝数相同,通过电磁铁的电流不同.控制方法:移动滑动变阻器的滑片.7.电磁铁N、S极的判断:安培定则.8.电磁铁在生活中的应用.实验结论:电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数等因素有关.其他因素相同时,电流越大、线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强.
1.探究通电螺线管磁性强弱与有无铁芯的关系:控制线圈的匝数和线圈中的电流相同,比较在有铁芯和无铁芯的情况下通电螺线管能够吸引大头针的个数.2.电磁铁吸引的大头针下端分散的原因:大头针被磁化,同名磁极相互排斥.3.验证电磁铁磁极处的磁性强弱与磁极是N极还是S极无关:改变电流方向,控制其他条件均不变,将发现电磁铁磁极处吸引的大头针个数基本相等.
探究感应电流产生的条件
例11 [2020内蒙古呼和浩特]在历史的长河中,有相当长的一段时间里,人们认为电现象和磁现象是互不相关的.直到1820年,丹麦物理学家 (选填“安培”“奥斯特”或“法拉第”)发现电流周围存在磁场,成为世界上第一个发现电与磁之间的联系的
科学家.如图是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流条件”的实验装置.闭合开关后,导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路.实验观察到的现象如下表(实验中电流由左接线柱进入电流计,指针向左偏,电流由右接线柱进入电流计,指针向右偏).
(1)实验表明,闭合电路中的部分导体在磁场中做下列哪种运动时,电路中产生感应电流? . A.沿平行磁感线方向 B.沿切割磁感线方向(2)导体中产生的电流方向与导体的运动方向以及磁感线的方向都有关系,根据题中所给信息,分析判断下列方向关系正确的是 .
(3)该实验中,灵敏电流计的作用有______________________________________ (写出两条). (4)该实验中,当电路中产生感应电流时, 相当于电路中的电源,将 能转化为电能. (5)在实验序号为8的实验中,若改为斜向右上方移动导体棒ab,则灵敏电流计的指针 偏转;若改为断开开关后再向右移动导体棒ab,则灵敏电流计的指针 偏转.(均选填“会”或“不会”)
显示感应电流的有无;显示感应电流的方向
(6)在实验序号为8的实验中,将导体棒ab向右移动一段距离后松手,导体棒ab左右摆动,此时灵敏电流计的指针 (选填“左右摆动”“偏向一边”或“静止不动”).导体棒ab摆动过程中,如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦,导体棒ab的机械能将 (选填“变大”“变小”或“不变”). (7)导体棒ab水平向左缓慢运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较小;导体棒ab水平向左快速运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较大.据此可以得出的结论是:___________________________________________________________________________________________________________________________________ .
感应电流的大小与导体切割磁感线的速度大小有关;其他条件相同时,导体切
割磁感线的速度越大,感应电流越大
(8)导体棒ab水平向左运动时, (选填“会”或“不会”)受到磁场的作用力. (9)电磁感应现象是由英国物理学家 发现的,人们根据电磁感应现象的原理发明了 (选填“电动机”或“发电机”).
实验器材1.选用灵敏电流计(小量程电流表)而不选用普通电流表的原因:①灵敏电流计指针可以向两个方向偏转;②实验中的感应电流较小,普通电流表指针偏转不明显.2.选用蹄形磁体的原因:两极间的磁场比较均匀,两极间的磁感线接近直线.3.导体棒的选择:一般选用铜棒,不能选用铁棒.实验操作要点4.通过灵敏电流计指针是否偏转,反映电路中是否产生感应电流.
5.探究感应电流产生的条件的操作①断开开关,无论怎样移动导体棒,灵敏电流计指针都不偏转;②闭合开关,水平移动导体棒(垂直切割磁感线),灵敏电流计指针偏转;③闭合开关,斜向上或斜向下移动导体棒(倾斜切割磁感线),灵敏电流计指针偏转;④闭合开关,竖直移动导体棒(不切割磁感线),灵敏电流计指针不偏转.6.探究感应电流方向与哪些因素有关的操作(控制变量法)①探究感应电流方向与导体运动方向的关系:控制磁场方向不变,使导体棒向相反的方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转方向;
②探究感应电流方向与磁场方向的关系:调换磁体磁极方向,使导体向相同的方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转方向.7.感应电流较小时采用的措施:①换用磁性更强的磁铁;②加快导体棒切割磁感线运动的速度;③改用多匝线圈的一边代替导体棒进行实验.实验分析8.产生感应电流时的能量转化:机械能转化为电能.9.分析实验数据得出结论.实验结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流.感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关.
1.探究感应电流的大小和导体棒切割磁感线运动速度的关系:控制其他因素一定,只有导体棒切割磁感线运动速度不同,观察灵敏电流计指针的偏转幅度如何变化.实验结论:其他条件相同时,导体棒切割磁感线运动的速度越大,产生的感应电流越大.2.保持导体棒不动,让磁体左右运动,导体棒同样切割磁感线,导体棒中也能产生感应电流.
考点 1 磁现象 磁场考点 2 电流的磁效应(电生磁)考点 3 磁场对通电导线的作用 电动机考点 4 电磁感应 发电机命题角度 1 安培定则的应用命题角度 2 电磁现象的分析命题角度 3 磁场对电流的力和电磁感应现象的应用实验 1 探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验 2 探究感应电流产生的条件
1.磁现象(1)磁性:磁体吸引铁、钴、镍等物质的性质.(2)磁极:磁体上磁性最强的两个部位叫磁极.能在水平面自由转动的磁体,静止时指南的磁极叫 极( 极),指北的磁极叫 极( 极). (3)磁体间相互作用的规律:同名磁极相互 ,异名磁极相互 . (4)磁化:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫作磁化.(5)磁性材料:硬磁材料被磁化后具有保持磁性的性质,软磁材料被磁化后不能长期保持磁性.
2.磁场(1)概念:磁体周围存在着一种能使磁针偏转的 ,叫作磁场. (2)性质:磁场的基本性质是对放入其中的磁体 .磁体间是通过 相互作用的. (3)方向:规定磁场中某一点处的小磁针静止时 所指的方向为此处磁场的方向. (4)磁感线ⅰ.概念:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致,这样的曲线就叫作磁感线.
ⅱ.磁感线的分布a.磁体外部的磁感线从磁体的 极出发、回到 极,磁体内部的磁感线从S极指向N极;磁感线是闭合的曲线. b.磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向;磁感线不会相交.c.磁感线的疏密情况可以表示磁场的强弱,磁场较强的位置磁感线较 . ⅲ.磁感线是用来描述磁场的 ,实际上并不存在.
(5)几种常见的磁场
3.地磁场(1)概念:地球周围存在着磁场,叫作地磁场.(2)磁极:如图所示,地磁场的北极在地理 极附近,地磁场的南极在地理 极附近. (3)磁偏角:地磁场的两极与地理的两极不重合,最早记述这一现象的是我国宋代学者沈括.
电流的磁效应(电生磁)
1.奥斯特实验(1)实验装置如图所示.(2)现象:接通电路(触接),导线中有电流通过,小磁针 ;改变电流方向,小磁针偏转方向 . (3)结论:通电导体周围存在 ,且磁场的方向与 有关.
2.通电螺线管的磁场 (1)特点:通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似. (2)原理:导线绕成螺线管并通电后,各匝线圈的磁场叠加.(3)影响因素:通电螺线管两端的极性与螺线管中 的方向有关. (4)安培定则(右手螺旋定则):用 握住螺线管,让四指指向螺线管中______ 的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的 极,如图所示.
3.电磁铁(1)定义:内部带有铁芯的螺线管.(2)工作原理:a.电流的 效应;b.磁化铁芯的磁场与通电螺线管的磁场叠加,使磁性增强. (3)影响电磁铁磁性强弱的因素: 、 、铁芯.对于铁芯相同的电磁铁,电流越 、线圈匝数越 ,电磁铁磁性越强. (4)控制特点:电磁铁磁性的有无可通过电流的 来控制,磁性的强弱可通过电流的 来控制,磁极的方向可由电流的 控制.
4.电磁继电器(1)定义:利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置.(2)实质:利用电磁铁来控制工作电路的一种 . (3)主要结构如图:电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点等.
(4)工作原理:电磁铁通电时有磁性,吸下衔铁,动触点与下面的静触点接触,A、B间断开,B、C间接通;电磁铁断电时失去磁性,弹簧使衔铁弹起,动触点与上面的静触点接触,A、B间接通,B、C间断开.
磁场对通电导线的作用 电动机
1.磁场对通电导线的作用(1)原理图如图甲所示.(2)导线在磁场中要受到力的作用的条件:ⅰ.导线中有电流;ⅱ.导线不沿磁场方向.(3)磁场对通电导线的力的方向跟 的方向、 的方向都有关系;当电流的方向或者磁场的方向变得相反时,通电导线受力的方向 .(4)应用:动圈式扬声器(如图乙,将电信号转换成声信号),磁电式电流表,电动机等.
2.电动机(1)直流电动机的基本结构:转子和定子.(2)原理: . (3)线圈转动方向:与电流方向和磁场方向有关.当电流的方向或磁场的方向变得相反时,线圈转动方向也变得相反.(4)线圈受力大小:与电流的大小、磁场的强弱、线圈的匝数有关;电流越大、磁场越强、线圈的匝数越多,受力越大.(5)换向器和电刷的作用:线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动.(6)能量转化: 能转化为 能.
通电线圈在磁场中受力转动
1.电磁感应现象(1)发现者: . (2)原理图如图所示.(3)概念: 电路的 导体在磁场中__________________时,导体中就产生 .这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应,产生的电流叫作 . (4)产生感应电流的条件:ⅰ.闭合电路;ⅱ. 一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.
(5)感应电流的方向:与 方向和 方向有关.当导体运动方向或磁场方向变得相反时,感应电流的方向也变得相反. (6)感应电流的大小:与导体切割磁感线运动的速度、磁场的强弱等因素有关.(7)应用:动圈式话筒(如图,将声信号转换成电信号),发电机等.
2.发电机(1)交流发电机的基本结构:转子和定子.(2)原理: . (3)能量转化: 能转化为 能. (4)交变电流ⅰ.定义:大小和方向都随时间周期性变化的电流,叫作交变电流,简称交流.ⅱ.交变电流的频率:数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数,单位是Hz.周期T与频率f的关系为T= .我国电网中的交流电周期为0.02 s,频率为 Hz,即1 s内有50个周期,电流方向1 s内改变100次.
1.在电与磁这部分知识的学习中,一定要注意各种现象之间的联系.(1)电流的磁效应(电生磁)和电磁感应现象(磁生电)说明电与磁是可以相互转化的.(2)通电直导线周围存在磁场;将直导线绕成螺线管,通电螺线管的磁场是由各匝线圈的磁场叠加而成的.(3)在通电螺线管中插入软磁性材料制成的铁芯,铁芯被磁化,铁芯的磁场与通电螺线管的磁场叠加,因而电磁铁的磁性大大加强.
(4)磁场对通电导线会产生力的作用,是因为通电导线周围存在磁场,外界磁场与通电导线的磁场发生了作用.奥斯特实验中,通电导线固定,永磁体(小磁针)运动;探究磁场对通电导线的力的实验中,永磁体(蹄形磁铁)固定,通电导线运动.(5)通电导体在磁场中受力运动时,由于磁场力的方向总与磁感线方向垂直,因此通电导体一般都是切割磁感线的,满足产生感应电流的条件,故同时会发生电磁感应现象;而在电磁感应现象中,导体中有电流且电流方向与磁感线方向不在同一方向,因此导体会受到磁场的力的作用,这个力一般是导体运动的阻力,导体克服这个阻力做功,将机械能转化为电能.
(6)如上所述,电动机工作时线圈中发生了电磁感应现象,改变了线圈中的电流,这就是欧姆定律不适用于电动机电路的原因.(7)铁、钴、镍等磁性材料会被磁体吸引是因为磁性材料在磁体的磁场中会被磁化,产生的磁场与磁体的磁场发生了相互作用.因此从场的观点看,磁体对磁性材料的力、磁场对磁体的力、磁场对通电导线的力都是磁场间的相互作用.
2.电动机和发电机的比较
判断以下命题的正误.1.磁场不是由分子组成的,因此不是物质. ( )2.磁感线是磁场中实际存在的曲线. ( )3.在地球上的任何地方,静止的小磁针的S极总是指向地理南极. ( )4.通过电磁铁的电流方向改变,其磁性强弱也随之改变. ( )5.磁场方向和放在磁场中的导线中的电流方向都变为反向时,导线受到的磁场力的方向不变. ( )6.高速运动的电子通过均匀磁场(电子运动方向与磁场方向垂直)时会受到磁场施加的力. ( )
7.电动机线圈转到平衡位置时受到磁场的合力为零. ( )8.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,导体中就会产生感应电流. ( )9.动圈式话筒相当于发电机,是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的. ( )10.电动机工作时,电能全部转化为机械能. ( )11.使闭合线圈静止在磁场中,改变磁场的强弱,相当于磁感线疏密变化时“切割”了线圈,因此线圈中会出现感应电流;此时线圈中的电能不一定是机械能转化而来的. ( )
例1 [2010安徽,7改编]如图所示,把漆包线密绕在一圆柱形纸筒上,就成为一个螺线管.把线圈两端的漆刮掉,通过滑动变阻器与电源相连.闭合开关,就有电流通过密绕的线圈,请在图上标出闭合开关后螺线管的N、S极,以及图示磁感线(虚线)的方向.
例2 小磁针静止时的指向如图所示,请你标出电磁铁的极性,并用笔画线代替导线给电磁铁绕线(画出3匝线圈).
例3 如图所示,条形磁铁置于水平面上,电磁铁右端固定并保持水平.闭合开关,条形磁铁仍静止且受到水平向右的摩擦力,则电源左端是 (选填“正”或“负”)极;当电路中的滑动变阻器的滑片P向左移动时,条形磁铁仍保持静止,在此过程中条形磁铁受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”).
例4 [2020合肥瑶海区模拟]通电线圈可以看作是匝数为一匝的通电螺线管,其两侧的磁极与线圈中电流方向的关系也符合右手螺旋定则.把两个完全相同的线圈A和B挂在水平光滑的固定绝缘细杆MN上,且平行靠近放置,当线圈中通入如图所示方向的电流时,两个线圈将相互 (选填“吸引”或“排斥”).
例5 如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置.当导体棒水平向右运动时,灵敏电流计的指针向左偏转,为使灵敏电流计指针向右偏转,下列方法可行的是 ( )
A.使导体棒竖直向下运动B.使导体棒竖直向上运动C.保持导体棒静止不动,使磁体水平向左运动D.将磁体的N、S极对调,仍使导体棒水平向右运动
例6 如图为直流电动机的工作原理图,下列分析正确的是 ( )
A.改变磁场方向可以改变线圈转动的方向B.电动机通电后不转,一定是电路断路C.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能D.线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
例7 由金属杆组成如图所示的导轨,其中水平面上的两平行导轨AM和DN足够长且全部置于竖直向上的磁场中,与倾斜放置的导轨ABCD平滑连接.将一金属棒ab从倾斜导轨上一定高度由静止释放,金属棒在运动过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦,请你判断金属棒在水平导
轨上的运动情况: .请从能量转化的角度简述你认为金属棒做此运动的理由:_________________________________________________________.请从运动与相互作用的角度简述你认为金属棒做此运动的理由:________________________________________________________________________________.
做减速直线运动直至静止
金属棒的动能不断转化为电能再转化为内
金属棒切割磁感线,金属棒中出现感应电流,磁场对电流的作用力
磁场对电流的力和电磁感应现象的应用
例8 如图所示,甲图是动圈式话筒的结构图,乙图是动圈式扬声器的结构图,其中 ( ) 甲 乙A.甲工作的原理和电动机相同 B.乙工作的原理和电动机相同C.乙工作时消耗的电能全部转化为机械能 D.甲工作时线圈不受磁场力的作用
例9 [2019合肥38中三模]如图所示是某自行车前轮的结构图.行驶中,磁铁靠近传感器时,磁场能使传感器内部正在做定向运动的带电粒子发生偏转,从而产生一种“脉冲信号”,信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程.下列能说明其原理的是 ( )
探究影响电磁铁磁性强弱的因素
例10 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,同学们用相同的大铁钉制成了简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路,通电后让电磁铁吸引大头针.
(1)当滑动变阻器的滑片向左移动时,电磁铁甲、乙能够吸引大头针的个数将_______(选填“增多”或“减少”),说明电流越 ,电磁铁磁性越强. (2)根据图示可知,电磁铁 (选填“甲”或“乙”)的磁性强,说明电流相同时, ,电磁铁磁性越强. (3)乙铁钉的上端是电磁铁的 极. (4)被电磁铁吸引的大头针下端分散开的原因是___________________________________.
大头针被磁化,同名磁极相互
(5)实验中用 来反映电磁铁磁性的强弱,这种方法是转换法. (6)实验中将电磁铁甲、乙串联的目的是_____________ _______________________;滑动变阻器除了保护电路外,还有一个重要的作用是 . (7)如果要验证电磁铁的磁性是线圈中的电流产生的,应该如何操作?会看到什么现象?______________________ .
电磁铁能够吸引大头针的个数
1.电磁铁通电后具有磁性的原理:电流的磁效应.2.电磁铁通电后吸引大头针(或曲别针、小铁钉)的原因:磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质.3.电磁铁磁性有无的控制:通电有磁性,断电无磁性.4.滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2)改变电路中电流的大小.5.转换法的应用:通过电磁铁能够吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱.6.控制变量法的应用:(1)探究磁性强弱与线圈匝数的关系时,控制电磁铁的线圈匝数不同,通过电磁铁的电流相同.控制方法:将匝数不同的电磁铁串联在电路中.
(2)探究磁性强弱与电流的关系时,控制电磁铁的线圈匝数相同,通过电磁铁的电流不同.控制方法:移动滑动变阻器的滑片.7.电磁铁N、S极的判断:安培定则.8.电磁铁在生活中的应用.实验结论:电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数等因素有关.其他因素相同时,电流越大、线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强.
1.探究通电螺线管磁性强弱与有无铁芯的关系:控制线圈的匝数和线圈中的电流相同,比较在有铁芯和无铁芯的情况下通电螺线管能够吸引大头针的个数.2.电磁铁吸引的大头针下端分散的原因:大头针被磁化,同名磁极相互排斥.3.验证电磁铁磁极处的磁性强弱与磁极是N极还是S极无关:改变电流方向,控制其他条件均不变,将发现电磁铁磁极处吸引的大头针个数基本相等.
探究感应电流产生的条件
例11 [2020内蒙古呼和浩特]在历史的长河中,有相当长的一段时间里,人们认为电现象和磁现象是互不相关的.直到1820年,丹麦物理学家 (选填“安培”“奥斯特”或“法拉第”)发现电流周围存在磁场,成为世界上第一个发现电与磁之间的联系的
科学家.如图是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流条件”的实验装置.闭合开关后,导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路.实验观察到的现象如下表(实验中电流由左接线柱进入电流计,指针向左偏,电流由右接线柱进入电流计,指针向右偏).
(1)实验表明,闭合电路中的部分导体在磁场中做下列哪种运动时,电路中产生感应电流? . A.沿平行磁感线方向 B.沿切割磁感线方向(2)导体中产生的电流方向与导体的运动方向以及磁感线的方向都有关系,根据题中所给信息,分析判断下列方向关系正确的是 .
(3)该实验中,灵敏电流计的作用有______________________________________ (写出两条). (4)该实验中,当电路中产生感应电流时, 相当于电路中的电源,将 能转化为电能. (5)在实验序号为8的实验中,若改为斜向右上方移动导体棒ab,则灵敏电流计的指针 偏转;若改为断开开关后再向右移动导体棒ab,则灵敏电流计的指针 偏转.(均选填“会”或“不会”)
显示感应电流的有无;显示感应电流的方向
(6)在实验序号为8的实验中,将导体棒ab向右移动一段距离后松手,导体棒ab左右摆动,此时灵敏电流计的指针 (选填“左右摆动”“偏向一边”或“静止不动”).导体棒ab摆动过程中,如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦,导体棒ab的机械能将 (选填“变大”“变小”或“不变”). (7)导体棒ab水平向左缓慢运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较小;导体棒ab水平向左快速运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较大.据此可以得出的结论是:___________________________________________________________________________________________________________________________________ .
感应电流的大小与导体切割磁感线的速度大小有关;其他条件相同时,导体切
割磁感线的速度越大,感应电流越大
(8)导体棒ab水平向左运动时, (选填“会”或“不会”)受到磁场的作用力. (9)电磁感应现象是由英国物理学家 发现的,人们根据电磁感应现象的原理发明了 (选填“电动机”或“发电机”).
实验器材1.选用灵敏电流计(小量程电流表)而不选用普通电流表的原因:①灵敏电流计指针可以向两个方向偏转;②实验中的感应电流较小,普通电流表指针偏转不明显.2.选用蹄形磁体的原因:两极间的磁场比较均匀,两极间的磁感线接近直线.3.导体棒的选择:一般选用铜棒,不能选用铁棒.实验操作要点4.通过灵敏电流计指针是否偏转,反映电路中是否产生感应电流.
5.探究感应电流产生的条件的操作①断开开关,无论怎样移动导体棒,灵敏电流计指针都不偏转;②闭合开关,水平移动导体棒(垂直切割磁感线),灵敏电流计指针偏转;③闭合开关,斜向上或斜向下移动导体棒(倾斜切割磁感线),灵敏电流计指针偏转;④闭合开关,竖直移动导体棒(不切割磁感线),灵敏电流计指针不偏转.6.探究感应电流方向与哪些因素有关的操作(控制变量法)①探究感应电流方向与导体运动方向的关系:控制磁场方向不变,使导体棒向相反的方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转方向;
②探究感应电流方向与磁场方向的关系:调换磁体磁极方向,使导体向相同的方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转方向.7.感应电流较小时采用的措施:①换用磁性更强的磁铁;②加快导体棒切割磁感线运动的速度;③改用多匝线圈的一边代替导体棒进行实验.实验分析8.产生感应电流时的能量转化:机械能转化为电能.9.分析实验数据得出结论.实验结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流.感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关.
1.探究感应电流的大小和导体棒切割磁感线运动速度的关系:控制其他因素一定,只有导体棒切割磁感线运动速度不同,观察灵敏电流计指针的偏转幅度如何变化.实验结论:其他条件相同时,导体棒切割磁感线运动的速度越大,产生的感应电流越大.2.保持导体棒不动,让磁体左右运动,导体棒同样切割磁感线,导体棒中也能产生感应电流.
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