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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(yùn)用磁場的觀點(diǎn)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(qiáng)弱和方向 不要求描畫磁體周圍的磁感線分布 3 會(huì)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(shí)際生產(chǎn) 生活中的應(yīng)用 5 知道通電導(dǎo)線在磁場中會(huì)受到力的作用 即電動(dòng)機(jī)的工作原理 6 能對探究 導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 實(shí)驗(yàn)過程作出正確的說明 以及得出正確的結(jié)論等 知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 即發(fā)電機(jī)的工作原理 并能對簡單的電磁感應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行判斷 一 磁現(xiàn)象磁場1 磁體 物體能吸引鐵 鈷 鎳等物質(zhì) 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(qiáng)部分叫磁極 一個(gè)磁體有 個(gè)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(zhì)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(diǎn) 小磁針靜止時(shí) 所指的方向就是該點(diǎn)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(gè)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(qiáng) 地磁場 北極附近 南極附近 磁體 二 電生磁9 電流磁效應(yīng) 奧斯特實(shí)驗(yàn)表明通電導(dǎo)線周圍存在著 其方向與 方向有關(guān) 這種現(xiàn)象叫做電流的 效應(yīng) 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(guān) 可以用 來判定二者的關(guān)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(yīng)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(qiáng)弱的因素 14 電磁鐵的優(yōu)點(diǎn) 磁性的有無可以由 來控制 磁性的強(qiáng)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(guān) 它可以用低電壓 弱電流控制 還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱或自動(dòng)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(qiáng)電流 四 電動(dòng)機(jī)16 磁場對電流的作用 通電導(dǎo)體在磁場中會(huì)受到 的作用 其受力方向與 方向 方向有關(guān) 17 電動(dòng)機(jī)的原理 直流電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的原理工作的 它是將 能轉(zhuǎn)化為 能 為使線圈持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)下去 用 使線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)自動(dòng)改變線圈中的電流方向 它其實(shí)就是兩個(gè)互相絕緣的銅制半環(huán) 18 電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 構(gòu)造簡單 控制 體積小 效率 無 等 19 揚(yáng)聲器 動(dòng)圈式揚(yáng)聲器是通過通電線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)將 信號轉(zhuǎn)換成 信號的裝置 力 電流 磁場 電 機(jī)械 換向器 方便 高 污染 電 聲 五 磁生電20 電磁感應(yīng) 電路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作 磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流 這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與 方向 方向有關(guān) 21 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是利用 原理制成的 工作時(shí)將 能轉(zhuǎn)化為 能 動(dòng)圈式話筒 麥克風(fēng) 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(yùn)動(dòng) 電磁感應(yīng) 機(jī)械 電 電磁感應(yīng)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(fēng)吊扇通電后扇葉轉(zhuǎn)動(dòng) 使微風(fēng)吊扇轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為機(jī)械能 圖 表示通電導(dǎo)體在磁場中會(huì)受到力的作用 通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng) 電磁感應(yīng) 發(fā)電機(jī) B D 3 2013 天水 科學(xué)家的每次重大發(fā)現(xiàn) 都有力地推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程 丹麥物理學(xué)家 首先發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在著磁場 第一個(gè)揭示了電和磁之間的聯(lián)系 小郭同學(xué)自制了一個(gè)用開關(guān)來控制電磁鐵南北極的巧妙裝置 如圖所示 當(dāng)開關(guān)S接 選填 a 或 b 點(diǎn)時(shí) 電磁鐵的A端是N極 奧斯特 a 4 2013 天水 1 如圖甲所示 當(dāng)懸掛著的導(dǎo)體棒ab在磁場中左右運(yùn)動(dòng)時(shí) 觀察到小量程電流表的指針會(huì)擺動(dòng) 隨著對這種現(xiàn)象的深入研究 人們發(fā)明制造了 機(jī) 實(shí)現(xiàn)了 能向 能的轉(zhuǎn)化 2 如圖乙是一種 手搖充電式電筒 握住它上下?lián)u動(dòng)就能自動(dòng)充電 從透明外殼可觀察到內(nèi)部有固定線圈 搖動(dòng)時(shí)可感覺到內(nèi)部有一個(gè)物塊在來回滑動(dòng) 據(jù)此猜測 這種電筒的制造原理是 其中滑動(dòng)的物塊是 發(fā)電 機(jī)械 電 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 磁鐵 5 2015 慶陽 物理學(xué)家在科學(xué)發(fā)展的歷程中 做出了杰出的貢獻(xiàn) 下列敘述符合歷史事實(shí)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(yīng)C 阿基米德最早總結(jié)了杠桿平衡條件D 奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象6 2015 蘭州 許多自動(dòng)控制的電路中都安裝有電磁鐵 關(guān)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(qiáng)弱只與電流的大小有關(guān)D 電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的 C D 7 2015 天水 下列裝置中是利用電磁感應(yīng)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(jì)下豎直懸掛著一條形鐵塊 當(dāng)條形磁體從右至左勻速運(yùn)動(dòng)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(jì)的示數(shù)先變小后變大B 彈簧測力計(jì)的示數(shù)先變大后變小C 彈簧測力計(jì)的示數(shù)一直變大D 彈簧測力計(jì)的示數(shù)一直不變 A A 10 2013 慶陽 下列裝置中應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理工作的是 A 發(fā)電機(jī)B 電磁繼電器C 電熱器D 直流電動(dòng)機(jī)11 2013 蘭州 下列設(shè)備中利用了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用的是 A 發(fā)電機(jī)B 電動(dòng)機(jī)C 動(dòng)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(biāo)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(fù)極 13 2015 蘭州 請用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖 要求 當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)通電螺線管的磁性增強(qiáng)且小磁針靜止時(shí)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(biāo)出通電螺線管的N或S極 以及電源的 或 極 例1 2014 南寧 請?jiān)趫D甲中標(biāo)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(biāo)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(biāo)出螺線管的N極 并畫出螺線管的繞線 例2 2015 煙臺(tái) 如圖所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理示意圖 當(dāng)水位到達(dá)金屬塊A時(shí) 一般的水能導(dǎo)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(dǎo)體 當(dāng)水位到達(dá)金屬塊A時(shí) 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(yīng)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(shè)置了超載自動(dòng)報(bào)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(hù)電阻 K為動(dòng)觸點(diǎn) A B為靜觸點(diǎn) 當(dāng)出現(xiàn)超載情況時(shí) 電鈴將發(fā)出報(bào)警聲 電梯停止運(yùn)行 下列說法正確的是 A 電梯工作時(shí)電磁鐵的上端為N極B 電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與電流的大小有關(guān)C 電梯未超載時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)K與靜觸點(diǎn)B接觸D 電梯超載時(shí)報(bào)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(dòng)圈式話筒工作原理相同的是 解析 動(dòng)圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 揚(yáng)聲器和電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用 手搖發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電磁起重機(jī)是利用電流的磁效應(yīng)工作的 故選C 答案 C 電動(dòng)機(jī)與磁生電的綜合 變式題3 關(guān)于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī) 下列說法正確的是 A 電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的B 家用電器中 電風(fēng)扇和電飯鍋應(yīng)用了電動(dòng)機(jī)C 發(fā)電機(jī)是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的D 發(fā)電機(jī)可以把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能 電動(dòng)機(jī)可以把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 D 一 探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素用控制變量法探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)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(qiáng)弱 轉(zhuǎn)換法 例4 2012 杭州 如圖所示是小李探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置 下列措施中能使電磁鐵磁性增強(qiáng)的是 A 滑片P向右移動(dòng) 其他條件不變B 滑片P向左移動(dòng) 其他條件不變C 開關(guān)S由1扳到2 其他條件不變D 電源的正負(fù)極對調(diào) 其他條件不變 解析 電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與下列三種因素有關(guān) 1 電流強(qiáng)弱 2 線圈匝數(shù) 3 有無鐵芯 A選項(xiàng)中P向右滑動(dòng)時(shí)電阻增大 電流變小 磁性變小 B選項(xiàng)中P向左移動(dòng)時(shí)電阻減小 電流增大 磁性增大 C選項(xiàng)中線圈匝數(shù)變少 磁性減弱 D選項(xiàng)中電源的正負(fù)極對調(diào)不影響磁性大小 本題結(jié)合了電生磁和滑動(dòng)變阻器的變化兩個(gè)知識(shí)點(diǎn) 考查了物理知識(shí)的綜合應(yīng)用 答案 B 二 探究如何產(chǎn)生感應(yīng)電流 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)用靈敏電流計(jì)而不用一般電流表是因?yàn)殪`敏電流計(jì)可感知微小電流的有無和方向 這里用到了轉(zhuǎn)換法 2 實(shí)驗(yàn)中 要想產(chǎn)生的感應(yīng)電流較強(qiáng) 可以采用的措施有 a 盡可能選用磁性強(qiáng)的蹄形磁體 b 用多匝線圈代替單根導(dǎo)線 c 切割磁感線時(shí)垂直且盡量快速 3 探究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān) 采用控制變量法 例5 2013 廣州 如圖所示 磁感應(yīng)線豎直向下 AB棒運(yùn)動(dòng) 電流表指針偏轉(zhuǎn) A AB棒可能是豎直向下運(yùn)動(dòng)的B AB棒可能是水平向左運(yùn)動(dòng)的C 開關(guān)斷開 電流表指針也會(huì)偏轉(zhuǎn)D 實(shí)驗(yàn)說明電路有電流不一定需要電源 解析 此題考查電磁感應(yīng)知識(shí) 閉合電路中一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生感應(yīng)電流 這個(gè)現(xiàn)象為電磁感應(yīng)現(xiàn)象 A選項(xiàng)不是切割磁感線運(yùn)動(dòng) C選項(xiàng)開關(guān)斷開 不是閉合電路 D選項(xiàng)電路中AB棒部分相當(dāng)于電源 答案 B 一 方法技巧電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的區(qū)別在解答電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)題目時(shí) 要注意各自的工作原理 磁場對電流的作用和電磁感應(yīng)現(xiàn)象 二者的區(qū)別如下表 二 常見易錯(cuò)現(xiàn)象 認(rèn)為相互吸引的鋼棒一定是異名磁極 錯(cuò) 相互吸引的兩鋼棒也可能是一個(gè)有磁性 一個(gè)沒有磁性 對磁場和磁感線的理解錯(cuò)誤 磁場是真實(shí)存在于磁體周圍的一種特殊物質(zhì) 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(qiáng)弱 對安培定則的使用易錯(cuò) 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(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī) 有電源的是電動(dòng)機(jī) 無電源的是發(fā)電機(jī) 不能從能量轉(zhuǎn)化上區(qū)分 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的是發(fā)電機(jī) 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是電動(dòng)機(jī) 例6 2013 湘潭 如圖所示 放在磁鐵中的線圈A和B 用導(dǎo)線串聯(lián) 當(dāng)用力使線圈A向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 發(fā)現(xiàn)懸掛著的線圈B也隨著擺動(dòng) 此時(shí)線圈A B各自的實(shí)驗(yàn)原理與下列設(shè)備的工作原理相對應(yīng)的是 A 發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)B 電動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)C 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)D 電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī) 解析 當(dāng)線圈A在磁場向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 在線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流 當(dāng)電流流過線圈B時(shí) 通電線圈B在磁場中受力擺動(dòng) 所以線圈A B的實(shí)驗(yàn)原理分別是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī) 故選A 答案 A