第3节　电磁感应现象在技术中的应用

学了本节知识 你就知道这些电器是怎样工作的 第三章电磁感应 3 3电磁感应现象在技术中的应用 1 知识与能力 知道扬声器的工作原理 知道话筒的工作原理 了解磁带 录影带的录放原理 理解涡旋电流的概念 以及生活中有哪些实例利用了涡流的原理 2 过程与方法 观察话筒 扬声器 磁带擦头等的内部结构能够自己辨认 并能根据所学的物理知识说明工作过程 3 情感态度与价值观 本节我们学到的内容都是电磁感应在技术中的应用 而选取的这些实例都是生活中常见的物品 养成注意观察的习惯 生活中有很多物理知识等我们去发现 教学重点 教学难点 扬声器 话筒的工作原理磁带的录放过程涡流产品的工作原理 涡流的的应用 一 动圈式话筒 二 磁带录音和录像 三 涡流及应用 电磁感应现象在技技术中有很多应用 比如扬声器 耳机 话筒等等 下面我们以扬声器和话筒为例介绍一下电磁感应现象的应用 扬声器按能量分类可以分为以下几种 电动 动圈 扬声器 电磁扬声器 静电 电容 扬声器 压电 晶体 扬声器 放电 离子 扬声器 其中应用了电磁感应技术的中的就是电动 动圈 式扬声器 一 动圈式话筒 扬声器主要由固定的永久磁体 线圈和锥形纸盆构成 当线圈中通过图中所示的电流时 线圈要受磁铁的吸引向左运动 当线圈中通过相反的电流时 线圈受到磁铁的排斥向右运动 由于通过线圈的电流时交变电流 它的方向不不断变化 线 圈就不停的来回振动 带动纸盆也来回动 与是扬声器就发出了声音 流经线圈中的电流使受到安培力作用而带动纸盆震动 发出声音 这就意味着这控制声音的是线圈中的电流 但是这个电流是怎样的呢 是我们生活中所用交流电的电流吗 我们的很多家用电器中都装有扬声器 下面介绍话筒的结构 动圈式话筒的结构与动圈式扬声器的结构相似 小线圈与振动膜片相连 它可以在圆柱形永久磁体的磁场内振动 当声波使膜片振动时 与膜片相连的小线圈也随之一起振动 由于它在永久磁体的磁场中切割磁感线 与是就产生了感应电流 感应电流的大小和频率随声波的振幅和频率而变化 这样声音信号转化成了随声音变化的电信号 电信号经扩音器放大后产给扬声器 又还原成了声音信号 声音信号放大过程 这样 话筒和扬声器联系在一起我们就能解决前面遗留的问题 由于声波振动而产生的电流由与话筒线圈相连的导线输出 再流入扬声器 电流受安培力作用带动纸盆振动 产生放大的声音信号 磁带可以记录和再现声音和图像 在一条很上的塑料带基上涂一层薄薄的细磁粉就成了磁带磁粉记录着声音信号 二 磁带录音和录像 录影带 磁带 磁带的录放由同一个磁头完成 这个磁实际上是一个两极很近的蹄形磁铁 封在金属壳内 线圈 磁带 磁铁 录音时 随声音信号而变化的音频电流被放大后进入录音磁头的线圈 从而在磁头的缝隙产生随音频电流而变化的磁场 当磁带贴着录音头移动时 磁带上的磁粉被磁化而按照一定的方式重新排列 这样就以磁的形式把声音信号记录在磁带上 磁带录像与磁带录音的原理基本相同 录像时 随光信号变化的视频电流通过录像磁头使录像磁带磁化 从而把光信号记录在磁带上 录音 录像原理 放音时 录有声音信号的磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过 磁带上磁化的磁粉使放音磁头的铁芯中产生随声音信号变化的交变磁场 它在放音磁头的线圈中感应出随声音信号变化的交变电流 被还原的音频电流经放大后用扬声器或耳机转换成声音信号 放音原理 现在不少家庭用电磁炉来烹饪食物 不仅无明火 而且电磁炉本身不会发热 十分安全 方便 三 涡流及应用 电磁炉也是根据电磁感应的原理来做的 把金属片放到变化的磁场中 金属片内会产生感应电流 这种电流在金属片内流动 很像水的涡旋 因此叫做涡旋电流 简称涡流 整块金属的电阻很小 所以涡流有时很强 电磁炉的线圈内通有频率很高的交变电流 穿过放在炉上的金属锅的磁通量不断快速变化 在金属锅内产生很强的涡电流 涡流的热效应就能把水烧开 煮熟食物 这所需要的时间要比明火短的多 金属探测器场在飞机场用于安全检查 交变电流通过金属探测器的线圈时 会产生变化的磁场 如果探测器周围有金属 金属内产生涡流 涡流本身又会产生磁场反过来影响原有的磁场 这样就会引发探测器发出鸣叫声 涡旋电流的应用范围很广 除了电磁炉外 金属探测器 磁电式仪表也应用了涡旋电流的原理 金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器 除了由于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外 还可以用来探测隐蔽在墙壁的电线 埋在地下的水管和电缆 甚至能够地下探宝 发现埋藏在地下的金属物体 除了安全检查外 金属探测器在以下的几个方面应用也颇为广泛 金属物品的探测 常用于废品的回收 食品生产中用金属探测探测混入的地量金属 保证食物品质 医疗检测中的金属探测仪可以检测扎到孩子体内或孩子误吞的金属 更加灵敏 在磁电式仪表中 为了使摆针很快停下来 往往把电表的线圈绕在铝框上 当铝框在磁场中摆动时会产生涡流 涡流又在磁场中受力 这个力的方向总跟指针摆动的方向相反 从而使指针较快的停在某个位置上 用手晃动电流表 观察指针摆动的情况 你会发现指针来回的晃动 用导线将电流表的 接线柱连接后 再晃动电流表 指针基本不晃动 你知道这是为什么吗 涡流的热效应在许多场合是有害的 为了增强磁场 电机变压器的绕阻都绕在铁芯上 当绕阻中通过交变电流时 在铁芯中会产生涡流 这会使铁芯过热 浪费电能 破坏绝缘 为了减少涡流 这些铁芯都用很薄且电阻率很大的硅钢片叠成 硅钢片表面有氧化层 互相绝缘 由于截面的减小 不仅能使产生涡流的感应电动势下降 而且将涡流限制在狭窄的 电阻很大的回路中 从而大大减小涡流 对于在高频电流下工作的元件 如收音机的磁性天线 中频变压器等 为了减少涡流损失 多采用电阻率更高的铁氧体做磁芯 扬声器原理 电流流经线圈 线圈在永久磁体的磁场中会受到安培力的作用 发生振动 同时带动与之相连的纸盆 一 动圈式话筒 话筒原理 声波振动膜片 与膜片相连的线圈在磁场中切割磁感线 产生感应电流 话筒将声音信号转化成电信号 二 磁带录音和录像 录音时 随声音信号而变化的音频电流被放大后进入录音磁头的线圈 从而在磁头的缝隙产生随音频电流而变化的磁场 当磁带贴着录音头移动时 磁带上的磁粉被磁化而按照一定的方式重新排列 这样就以磁的形式把声音信号记录在磁带上 录音原理 放音时 录有声音信号的磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过 磁带上磁化的磁粉使放音磁头的铁芯中产生随声音信号变化的交变磁场 它在放音磁头的线圈中感应出随声音信号变化的交变电流 被还原的音频电流经放大后用扬声器或耳机转换成声音信号 放音原理 三 涡流及应用 把金属片放到变化的磁场中 金属片内会产生感应电流 这种电流在金属片内流动 很像水的涡旋 因此叫做涡旋电流 简称涡流 整块金属的电阻很小 所以涡流有时很强 涡流的应用 电磁炉 磁电式仪表 金属探伤仪 1 2005年上海 唱卡拉OK的话筒 内部有传感器 其中有一种是动圈式的 它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈 线圈处于永久磁体的磁场中 当声波使膜片前后振动时 就将声音信号转变为电信号 下列说法正确的是 A 该传感器是根据电流的磁效应工作的 B 该传感器是根据电磁感应原理工作的 B C 膜片振动时 穿过金属线圈的磁通量不变 D 膜片振动时 金属线圈中不会产生感应电流 点拨 当声波使膜片前后振动时 膜片后的金属线圈就跟着振动 从而使处于永磁体的磁场的线圈切割磁感线 穿过线圈的磁通量发生改变 产生感应电流 从而将声音信号转化为电信号 这是电磁感应的工作原理 则B选项正确 2 2005广东 电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系 根据这一发现 发明了许多电器设备 下列电器中那个没有利用电磁感应原理 A 动圈式话筒 B 白炽灯泡 C 磁带录音机 D 日光灯镇流器 B 点拨 动圈式话筒里音圈在永久磁铁的磁场里振动 产生感应电流 磁带录音机录音时 声音使话筒中产生随声音变化的感应电流 放音时