电和磁资料.doc

快乐学习，尽在中小学教育网专题复习：电和磁一、磁性和磁场1. 磁性：物体吸引铁、钴、镍的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁体不同部位的磁性强弱并不相同，磁性最强的部分叫磁极。2. 判断物体是否具有磁性的几个方法：（1）根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质（如铁屑），若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。（2）根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。（3）根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。（4）根据磁极的磁性最强判断：A、B两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是：将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。3. 磁场和磁感线：磁体间不接触仍能产生相互作用力，是因为磁体间存在一种特殊的物质，即磁场。磁场的基本性质就是它对放入其中的磁体产生磁力的作用。虽然磁场不能被人们所看到，但我们可以通过磁场所表现出的一些性质来认识它。这是研究物理问题的一种很重要的方法。摆放在磁体周围不同放置的小磁针静止时，其N极的受力方向不同，说明磁场是有方向的。物理学规定磁场中某一点的小磁针静止时N极的指向（即N极受力方向）是这一点的磁场方向。常见的几种磁场的磁感线分布如图1所示图1对磁感线要从四个方面来理解：（1）磁感线是描述磁场的情况。磁场是客观存在于磁体周围的一种物质，磁场的分布不一定均匀，有强有弱。而且在不同位置，磁场的方向不尽相同。如何将强弱不同、方向不同的磁场描述出来呢？人们从铁屑在磁场中的分布和排列得到启发，想出用画图的方法描述磁场，即磁感线。（2）磁感线是按照一定规则画出的曲线。正如等高线是按照“曲线上各点的高度相等”的规则一样，磁感线必须符合曲线上各点的方向都与该点小磁针N极指向（磁场方向）一致。这样的规则：A. 在磁体周围随便画一条曲线不是磁感线。B. 磁感线可以画无数条，但是一般只画具有代表性的几条，就可描述磁场的分布。正如等高线之间的各点具有一定高度一样，磁感线之间的空间也存在磁场。二、电流的磁场1. 电流的磁效应如图2，在导线下方放有小磁针，当导线中通有电流时，小磁针的N极指向发生偏转，说明小磁针一定受到了磁场力的作用，而周围又没有其它磁体产生磁场对小磁针施加作用，因而得出通电导体周围像磁体一样存在磁场。奥斯特实验不仅表明通电导体周围存在磁场，而且揭示了电现象与磁现象不是各自孤立的，而是存在着密切的联系。图2通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，在螺线管的外部，磁感线从N极出来，进入S极；在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极。通电螺线管的极性用安培定则判定：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就螺线管的北极。2. 为什么电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强很多？原因：软铁芯在通电螺线管中被磁化，也产生磁场，电磁铁周围的磁场既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场。3. 电磁铁之所以被广泛应用，是因为它具有三项优点：（1）磁性强弱可以控制因为电磁铁磁性强弱与通入的电流大小和线圈的匝数有关，电流越大，磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。因此，可以通过改变电流的大小和线圈的匝数来调节电磁铁磁性的强弱。（2）磁性可即显即消。因为电磁铁是否具有磁性，取决于是否有电流通过，通电时有磁性，断电时磁性立即消失。要注意，电磁铁中的铁芯必须采用软铁，而不能用钢，因为钢能保持磁性。（3）磁极的性质可以变换。因为电磁铁的磁极性质与通入的电流方向有关，因此可以通过改变电流的方向来改变电磁铁的磁极性质。4. 怎样根据安培定则判断通电螺线管的磁场？首先，应当明确决定螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管中电流的环绕方向，而不是螺线管的绕法和电源正、负极的接法。其次，安培定则中“电流的方向”指的是螺线管中电流的环绕方向，要让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中电流环绕方向相一致。具体运用时可分三步进行：如图3所示，（1）标出螺线管上电流的环绕方向；（2）由环绕方向确定右手的握法；（3）由握法确定大拇指的指向，大拇指所指的这一端就是螺线管的N极。图3三、电磁感应现象在学习电磁感应现象和感应电流时，要首先领会产生感应电流的条件，才能在解题时会判断是否有感应电流产生。1. 产生感应电流必须同时满足三个条件：（1）电路是闭合的；（2）导体要在磁场做切割磁感线的运动；（3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。这里要注意是闭合电路的“一部分导体”而不是“整个电路”，还要注意“做切割磁感线运动”，所谓切割磁感线就是把磁感线切断，也就是说，导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度，而不是与磁感线平行，否则磁感线是切不断的。另外，电路必须是闭合的，而不是断开的，即组成电路的各个元件连结成一个电流的通路。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生电压。2. 如何改变感应电流的方向？感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。3. 交流电产生的原因交流电是由于发电机的矩形线圈在磁场中转动时不断改变切割磁感线的运动方向形成的。如图4所示，当线圈平面开始转动后，线圈导线ab边和cd边做切割磁感线运动，由于ab边和cd边的运动方向相反，所以两条边中产生方向相反的感应电流。但是，从线圈整体来看，线圈中的电流的绕向是一致的，如从M端流向N端。当线圈转过180后，线圈ab边和cd边的位置正好交换，继续转动切割磁感线时，两条边的运动方向都与前半周相反，产生的感应电流方向也与前半周相反，此时从线圈整体来看电流的流向就成了从N端流向M端。因此，线圈中产生的感应电流方向前半周朝一个方向，后半周则与其反向。当线圈连续转动时，电流方向将周期性地重复上述的变化，这种周期性变化的电流就是交流电。图4四、磁场对电流的作用1. 通电导体在磁场中受到磁力的作用，磁力的方向与磁场方向、电流方向有关。其能量的转化为：电能转化为机械能。2. 直流电动机为什么需装换向器？当线圈转到图5位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。图5五、四个重要应用实例（1）电磁继电器的工作原理：通过控制电磁铁的电流，来达到控制工作电路的目的。因此，一般的继电器电路由（低压）控制电路和（高压）工作电路两部分组成。电磁继电器的工作电路和控制电路的组成和特点如图6、图7所示：工作电路由用电器（如电动机）、（高压）电源和电磁继电器的触点组成，主要特点是高电压、强电流；控制电路由电磁继电器的线圈、（低压）电源和开关组成，主要特点是低电压、弱电流。（2）电话的听筒和对方的话筒要串联在一个电路里？由于串联电路中电流处处相等，听筒和对方话筒串联才能保证二者间电流强弱变化一致，从而使听筒薄铁片和对方话筒中膜片的振动情况一致，保障听到的声音与对方讲话声音相同。（3）发电机的原理是电磁感应，发电机的基本构造是磁场和在磁场中转动的线圈。其能量转换是把机械能转化为电能。（4）电动机的原理是通电线圈在磁场中受力而转动。它把电能转化机械能。电动机和发电机基本结构相似，容易混淆。其区别见表格直流电动机交流发电机原理利用通电线圈在磁场里发生转动的原理制成利用电磁感应原理制成构造有换向器无换向器能量转化电能机械能机械能电能在电路中的作用用电器电源六、三个重要实验1. 奥斯特实验把一条直导线放在磁针上方，并与之平行。当导线中通过电流时，磁针就发生偏转，导线中没有电流通过时，磁针又回到原来的位置。此现象说明：电流产生了磁场。改变电流的方向，磁针偏转的方向随之改变，说明：电流的磁场方向与导体中电流的方向有关。2. 研究磁场对电流的作用如图9所示的那样，把导体AB放到蹄形磁体两极之间，然后给AB通电，这时我们就会看到导体AB运动起来。这个实验说明磁场对通电导体或说对电流有力的作用。导体的运动方向也就是磁场力的作用方向。用控制变量法研究磁场对电流作用力的方向与什么有关。先改变电流方向（图10甲），导体的运动方向随之改变；再将两磁极位置对调改变磁场方向（图10乙），导体的运动方向也随之改变。因此得出结论：磁场对电流作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关系。3. 研究感应电流装置：如图11所示，在马蹄形磁铁的两个磁极之间悬挂一根导体ab，再把导体两端跟电流表连接起来。步骤：（1）保持导体不动，闭合上开关，电流表的指针并不偏转。（2）闭合开关，让导体ab在磁极间上下运动，电流表指针仍不偏转，表示电路中仍然没有电流。（3）保持电路闭合，让导体ab在磁极间左右运动。电流表的指针来回偏转，表明电路中有了方向不断变化的电流。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，导体中就产生电流。用控制变量法研究影响感应电流方向的因素。（4）让导体ab向左运动，指针朝一个方向偏转；当导体向右运动时，指针又朝另一个方向移动。结论：导体中感应电流的方向，跟导体运动方向有关。（5）保持导体向左运动，改变磁感线方向，指针偏转方向改变。结论：导体中感应电流的方向，跟磁感线方向有关。【典型例题透视】1. 有一条形铁块，上面的字样已模糊不清，试用多种方法判定它是否具有磁性。2. 如图3所示，当电键S闭合后，小磁针的N、S极按箭头方向转动到与螺线管轴线方向一致时静止不动，试判断电源的正、负极。3 如图4所示，闭合开关后，若闭合开关，则电磁铁的磁性将（ ）A. 增强B. 减弱C. 不变D. 无法判断4. 如图5所示，在光滑支架上套有两个线圈，闭合开关S后，两个螺线管的情况是（ ）A. 静止不动B. 互相排斥 C. 互相吸引D. 不能确定5 要使图6中通电螺线管附近小磁针的指向如图中所示，试在图中画出通电螺线管的绕法。6. 如图8所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ）A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动B. 开关S闭合，导线ab竖直向上运动C. 开关S闭合，导线ab从纸里向纸外运动D. 无法判断有无感应电压和感应电流7. 图9是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与_有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感应电流方向与_有关的结论。8. 安装一台直流电动机模型，接入实验电路后能正常转动，如果分别作下述调整，哪一种做法不能改变直流电动机转动方向（ ）A. 对调直流电动机磁铁的两极B. 改变线圈中电流的方向C. 调节滑动变阻器，改变电流的大小D. 对调电源的正、负极9 分别说明图10中的（a）、（b）和（c）表示的是：发电机还是电动机？10. 有一台直流电动机在220V的电压下工作时，电流为35A用它来提升1400kg的货物，在2s内提升了1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物，问：（1）2s内电动机对货物做了多少功？（2）这期间电动机的效率是多少？（3）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？11. 输送4800kW的电功率，分别采用120kV高压和240V电压输电，输电线上的电流之比是多少？损失的电功率之比是多少？12. 将一根条形磁铁分为三段，则中间的一段（ ）A. 一定没有磁性B. 一定有磁性，但只有N极C. 一定有磁性，但只有S极D. 有磁性且有N、S极13. 用小铁棒的一端去靠近小磁针，若小磁针被吸引过来，则（ ）A. 小铁棒一定有磁性B. 小铁棒一定没有磁性C. 小铁棒可能有磁性D. 以上说法都不对14. 用一条形磁铁吸引一个小磁针时，磁铁对磁针的吸引力为F1，磁针对磁铁的吸引力为F2，比较F1和F2大小关系为F1_ F2。15. 图2中对a、b两点的磁性描述正确的是（ ）图2A. b点有磁场，a没有磁场B. a点有磁场，b没有磁场C. a、b两点都有磁场D. a、b两点都没有磁场16. 关于磁感线说法不正确的是（ ）A. 磁场由无数条磁感线组成B. 磁感线是在磁场中画的一些有方向的曲线，任一点的曲线方向都跟放在该点的小磁针北极所指方向一致C. 磁铁周围的磁感线都是从磁铁北极出来回到磁铁的南极D. 磁感线是磁场中实际存在的曲线17 图3所示，在一通电环形线圈内放一小磁针，小磁针的指向是（ ）图3A. N极垂直纸面指向纸内B. N极垂直纸面指向纸外 C. N极指向右D. N极指向左18. 如图4所示，L是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体。当S闭合后，弹簧的长度将_，如果变阻器的滑动片P向右移动，弹簧的长度又将_。（填变长、变短或不变）19. 电话机听筒里发生的主要能量转化是（ ）A. 电能变成机械能B. 机械能变成电能C. 内能变成电能D. 电能变成内能20. 如图5