第二十章《电和磁》(含全章5节课)课件.ppt

磁现象磁场,第二十章第节,你知道吗？美丽的极光的发生与地球的什么有密切关系呢？,公元1世纪初，东汉学者王充在论衡中记载“司南之杓，投之于地，其柢指南。”,一、磁现象,中国人很早就利用罗盘（指南针）在航海中指示方向。,1磁体能够吸引铁、钴、镍等物质。,各种各样的磁体,2磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。（每个磁体都有两个磁极）,能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。,演示1,3磁体间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。,演示2,4一些物体在某些条件下可以获得磁性，这种现象叫做磁化。,演示3,你还知道哪些？,磁现象在生活中的应用,磁针受到了力的作用。,1磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，称为磁场。,二、内能,将磁针放到磁体附近，磁针指向发生偏转，说明什么？,力是物体对物体的作用，磁体和磁针没有接触，怎么会有力的作用呢？,思考,将几个小磁针放在条形磁体周围的不同地方。,（1）磁针所指的方向相同吗？（2）小磁针所受磁力的方向相同吗？（3）这样的现象反映了磁场有什么性质？,2物理学中把磁场对小磁针作用力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向。,实验1,在磁体周围放很多小磁针。,如果我们想知道磁体周围整个磁场的分布，要怎样做？,在磁体上面放一块有机玻璃，玻璃上均匀地撒一些铁屑，轻敲玻璃，观察。,实验2,磁化后的铁屑就像一个个小磁针，在磁场的作用下，形象地显示出磁场的分布。,3我们把小磁针在磁场中排列情况，用一根带箭头的曲线画出来，形象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线。,磁感线上任意一点的方向，与该点的磁场方向相同。磁感线是描述磁场的方法，并不存在。磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。,磁针受力转动是磁场作用的结果，那么指南针在世界各地都能够指南北又是谁的磁场在施加作用呢？,1地球周围存在的磁场叫做地磁场。,2研究表明地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。,三、地磁场,思考,地磁N极在地理的南极附近；地磁S极在地理的北极附近。,地理两极与地磁两极相反，且并不完全重合。,3地磁场特点,1标出磁极的名称和A、B两点的磁场方向。,N,S,N,N,练一练,2关于磁感线的说法正确的是()A磁感线是由小铁屑形成的B磁场中有许多曲线，这些曲线叫磁感线C小磁针在磁感线上才受力，在两条磁感线之间不受力D磁感线是人们为了形象地描述磁场的分布而假想出来的，实际并不存在,D,练一练,第二十章电与磁,第二课电生磁,研究电与磁关系的实验,注意事项：1、小磁针静止后才通电2、通电时间要短(原因是）,奥斯特的故事,奥斯特是丹麦物理学家。他从小聪明好学，1794年他以优异的成绩考入哥本哈根大学学习，后来成为这所大学的物理教授。,奥斯特对电和磁的关系很感兴趣，在他之前，美国科学家富兰克林做过莱顿瓶放电实验，结果放电电流把焊条磁化了。这一实验使奥斯特认定电磁转化是很有可能的，所以他一直想找到能证明这种转化的方法。1820年4月的一天，奥斯特在一次讲演快结速的时候，抱着试试看的心情又做了一次实验，他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的瞬间，发现小磁针跳动了一下。,这一跳使有心的奥斯特喜出望外，竟激动的在讲台上摔了一跤。以后的两个月里，奥斯特闭门不出，设计了几十个不同的实验，都证明了通电导线周围存在着磁场。同年7月他发表了论文关于磁体周围电冲突的实验，向学术界宣布了电流的磁效应。这一重大发现轰动了科学界，使电磁学的发展进入了新的时期。,结论：通电导线周围存在.磁场方向与有关。,现象：1导线通电，小磁针发生偏转；2.电流方向改变，小磁针偏转方向相反,一、奥斯特实验(电磁）,这种现象叫电流的磁效应,生,奥斯特(17771851）,磁场,电流方向,探究二,通电直导线周围的磁场是如何分布的？,在有机玻璃板上穿一个小孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些铁屑，给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况,以直导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆所在平面与直导线垂直,离直导线越近，磁场越强；离直导线越远，磁场越弱,结论：越靠近直导线，磁性越强。磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，都在与导线垂直的平面上。,直导线周围的磁场有何特点？,既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？,想一想,怎样才能使电流的磁场变强呢？,将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场产生叠加，磁场增强。,二、通电螺线管的磁场,1、通电螺线管周围存在着磁场；2、通电螺线管相当于条形磁体。3、通电螺线管两端的极性与电流方向有关。,三、安培定则,用右手握螺线管，让四指弯向螺线管电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。,小结,一、奥斯特实验（电流的磁效应）,通电导线周围存在着磁场，磁场方向与电流方向有关.,二、通电螺线管的磁场,1.与条形磁体的磁场相似.,2.极性与电流方向有关.,三、安培定则,用右手握住螺线管，让四指弯曲方向与螺线管中电流方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极.,1判断下面螺线管中的N极和S极：,2判断螺线管中的电流方向：,N,S,S,N,N,S,练一练,3根据小磁针静止时指针的指向，判断出电源的正负极。,N,S,+,练一练,S,N,3.判断N，S极,题型1：根据电流方向判定极性,题型2：根据极性判定电流方向,4、在下图中小磁针静止，标出通电螺线管的N、S极和电源的正负极,N,+,S,题型3：根据极性判定周围小磁针的指向,5、图为通电螺线管和一小磁针静止时的情形，请在图中标出电流方向、通电螺线管的磁极名和小磁针的磁极名。,N,S,S,N,6.在下图中已知通电螺线管的磁极的极性和电池正负极，请画出线圈的绕线。,S,N,题型4：根据极性画出导线的绕法,1、奥斯特实验说明_;同时说明方向与方向有关。,通电导线周围存在磁场,磁场,电流,2.通电螺线管两端的极性跟方向有关.可以用来判断。,电流,安培定则,课堂练习,相斥,C,3.下图中为两只轻小的通电螺线管，当它们互相靠近时，它们将（）,A.静止不动B.互相吸引C.互相排斥D.一齐向左运动,N,N,4、下图所示，相互吸引的螺线管是（）,N,S,S,S,N,S,S,S,AD,5.如图所示，请画出螺线管的绕法。,6、当电磁铁线圈中有电流通过时，小磁针静止在如图所示的位置上，则电源的A端是_极,7、如图所示，以下两个通电螺线管一定互相_（填吸引或排斥）,负,吸引,N,N,N,S,S,S,+,-,8.如图所示的通电螺线管，周围放着能自由转动的a、b、c、d，当它们静止时极性正确的是（N为黑色）。,a,N,S,电磁铁电磁继电器,第二十章第3课,永磁体,电磁铁,演示电磁铁的工作,1概念：在通电螺线管内插入一根用软铁做成的铁芯，这就是电磁铁。,2特点：有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。,一、电磁铁,3工作原理：电流的磁效应。通电螺线管内插入铁芯后，磁性会大大加强。,4说明：电磁铁的铁芯一定要用软铁制作，而不能用钢，若是用钢，由于钢在磁化后磁性不会消失，则断电时将不能完全失去磁性，失去了电磁铁的优点。,一、电磁铁,常见的电磁铁常常做成马蹄形，同时使用它的两极吸引物体，这样吸引力更强大。,通电螺线管内插入铁芯后，磁性会大大增强是因为铁芯被磁化产生了一个与螺线管方向一致的磁场，两个磁场叠加，所以磁性更强。,1电磁铁中用软铁的目的是（）,练一练,A能长期保持磁性B.磁性容易消失C.判断电磁铁极性时方便D.容易取放,B,1、大胆猜想,电磁铁磁性大小可能与有关？,?,电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？,二、电磁铁的磁性,问题,应用电流磁效应，应该与电流大小有关。,线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。,如何判断电磁铁磁性的强弱？如何改变通过电磁铁电流的大小？如何改变电磁铁线圈的匝数？如何设计电路？,2、设计实验方案,（控制变量法）,进行实验,二、电磁铁的磁性,判断磁性强弱方法：根据吸引铁钉的多少来判断螺线管的磁性强弱。,如何判断电磁铁磁性的强弱？,二、电磁铁的磁性,二、电磁铁的磁性,演示1,结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。,现象：,通过调节滑动变阻器，改变通过螺线管的电流；,现象：,二、电磁铁的磁性,演示2,结论：电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强。,把两个不同匝数的螺线管，串联在同一电路中。,3、实验记录,吸引大头针多,磁性强,吸引大头针少,磁性弱,磁性强,磁性强,磁性弱,磁性弱,吸引大头针多,吸引大头针多,吸引大头针少,吸引大头针少,二、电磁铁的磁性,4、交流实验结果,当电磁铁线圈匝数一定时，通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；,当通过电磁铁线圈的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；,插入铁芯，线圈的磁性增强；,二、电磁铁的磁性,1、磁性有无可以用通断电来控制.2、磁性强弱可以用改变电流的大小和线圈的匝数来控制。3、它的磁极可以通过改变电流的方向来控制。,电磁铁的优点：,三、电磁铁的应用,电磁起重机,电磁阀门,电磁锁,三、电磁铁的应用,电铃,门铃,电话,电磁继电器,三、电磁铁的应用,电磁选矿机示意图,磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。是一种靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用悬浮和高速运动的，由于磁力使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500km以上。,2003年，上海浦东机场到市区的磁悬浮铁路成为我国第一条正式投入运营的磁悬浮铁路。,磁悬浮列车,三、电磁铁的应用,2探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小曼同学作出以下猜想：猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强为检验上述猜想是否正确，小曼所在小组通过交流与合作设计了以下实验方案：用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁图15所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况,练一练,根据小曼的猜想和实验，完成下面填空：（1）通过观察电磁铁，可判断它磁性的强弱（2）通过比较两种情况，可以验证猜想A是正确的（3）通过比较两种情况，可以验证猜想B是正确的（4）通过比较d中甲、乙两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充（5）小曼做完实验又提出了一个新的问题：若将d中甲的铁钉去掉，那么甲、乙吸引大头针数目是否还是甲多乙少呢？于是进一步猜想：D、甲多乙少E、甲少乙多F、甲一个也不吸引G、无法判定你认为她的猜想最有理由成立的是；（填字母）并陈述你的理由。,吸引大头针数目的多少,ab（或ac或ad）,b、c,在电流相等时,G,因为甲乙电流相等，乙虽比甲匝数少，但有铁芯会增强磁性，所以，有两个变量不一样，不好比较.,在生活中，我们经常看到一些大型机器在工作（如大型吊车），而它们的电流可达几十安、上百安，直接控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？,想一想,四、电磁继电器,1电磁继电器电磁继电器是利用低电压、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。电磁继电器实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。,四、电磁继电器,A,C,B,构造,主要部分的作用：,电磁铁：,衔铁：,弹簧：,触点：,2、电磁继电器的构造及部件作用,A,C,B,通电时产生磁性，吸下衔铁,和动触点连在一起，带动动触点上下运动,电磁铁磁性消失时，带动衔铁弹离电磁铁,相当于被控制电路的开关,四、电磁继电器,低压控制电路,高压工作电路,电磁继电器工作时，电路分为哪两部分？,工作电路包括、。,（高压）电源,触点,用电器,（低压）电源,开关,电磁铁,四、电磁继电器,控制电路包括、。,四、电磁继电器,工作原理：,3、电磁继电器的工作原理：,当开关S1闭合时，电磁铁通电生，将_吸下,开关S的触点_，工作电路中有_通过，电动机便转动起来。,电流,接通,衔铁,磁性,控制电路,工作电路,四、电磁继电器,电磁继电器的作用及实质：,1、用控制电压电流电路通断的办法，来间接控制电压电流电路的通断。,2、电磁继电器的实质就是一种利用来控制工作电路通断的开关。,低,弱,高,强,电磁铁,讨论：水位自动报警器的工作原理,4、电磁继电器有哪些应用,（1）可以实现低电压、弱电流控制高电压、强电流。,（2）实现自动控制,（3）实现远距离操纵,四、电磁继电器,1图中是一种水位自动报警器原理图。试说明它的工作原理。,练一练,工作原理：水位没有到达金属块A时,电磁铁不通电无磁性,绿灯亮,显示水位正常。当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔片吸下来，红灯亮,表示水位不正常。,2图中是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。说明它的工作原理。,练一练,电铃,温度自动报警器,图中是为某温室大棚设计的温度自动报警器，当室内温度超过限度时，监测室的信号电铃就发出报警铃声,电源,电铃,温度自动报警器,图中是为某温室大棚设计的温度自动报警器，当室内温度超过限度时，监测室的信号电铃就发出报警铃声,电源,3图中是直流电铃的原理图。B是衔铁，A是弹性片。试说明它的工作原理。,练一练,4、防盗自动报警装置王强同学为某仓库设计了一种防盗报警器，安在仓库的门口的地上，报警灯安在值班室内，请你说出其工作原理。,踏板,4、防盗自动报警装置王强同学为某仓库设计了一种防盗报警器，安在仓库的门口的地上，报警灯安在值班室内，请你说出其工作原理。,踏板,1.电磁铁是一个带有的.,铁芯,通电螺线管,2.电磁铁的磁性的强弱跟和_、有关,电流大小,线圈匝数,3.电磁铁工作的原理:,利用电流的磁效应.,4.电磁铁的应用:,有无铁芯,电磁起重机、电磁继电器、电铃等,小结,5.电磁铁有哪些优点？,1、当电磁铁线圈匝数一定时，通过电磁铁的越大，电磁铁的磁性越强;当通过电磁铁线圈的电流一定时，电磁铁的越多，电磁铁的磁性越强；,电流,匝数,2、电磁铁的优点:A.磁性有无可以用来控制.B.磁性强弱可以用改变的大小和线圈的来控制。C.它的磁极可以通过改变来控制。,通断电,电流,电流方向,匝数,巩固练习,3、下列方法中可增强电磁铁磁性的是()A增大螺线管中的电流B减小螺线管的线圈匝数C增加电磁铁的通电时间D改变螺线管中的电流方向,A,4、如图所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电磁铁中的磁性将.,减弱,巩固练习,5、电磁继电器用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流的通断，其主要优点是(),B,A.节约用电,B.安全用电,C.保护用电器D.操作简单,巩固练习,第四课电动机,第二十章电与磁,1、生活和生产中那些地方用到了电动机？,2、给电动机通电它就能转动，这是为什么？即电动机的工作原理是什么？,一：观察思考,通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？,磁体周围存在什么？,通电直导体周围存在什么？,磁场,磁场,磁体间通过磁场相互作用,思考,闭合开关，观察铝制直导体运动。,改变电流方向或改变磁场方向。,一、磁场对通电导线的作用,演示实验,磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体运动方向也发生了改变。,闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。,电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。,实验现象,一、磁场对通电导线的作用,1通电导线在磁场中要受到力的作用。,2通电直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。,实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。那么线圈可以持续地转动吗？,一、磁场对通电导线的作用,问题,结论:磁场对电流的作用,1.通电导线在磁场中受到_的作用2.通电导线在磁场中受到力的方向和_有关3.通电导线在磁场中受到力的方向和_有关4.只改变_或_通电导线受到力的方向_,如果_改变电流方向和磁场方向则受到力的方向_,力,电流方向,磁场方向,电流方向,磁场方向,改变,不改变,同时,思考:假如不是一根通电导线而是一个通电线圈放在磁场中又会怎样?,通电线圈可以在磁场里转动过一定角度，但不能持续转动。,为什么线圈不能持续转动呢?,演示实验,通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。,当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。,线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。,通电线圈最后静止在平衡位置。,如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈不就可以持续转下去了吗？,学做小小电动机。,想想做做,1电动机由两部分组成：能够转动的线圈，也叫转子。固定不动的磁体，也叫定子。,如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？,二、电动机的基本构造,想一想,2换向器通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。,两个铜半环,电刷,换向器,换向器的作用:,当线圈刚越过平衡位置时,换向器自动改变电流的方向使线圈能持续地转动下去,电动机的原理:通电线圈在磁场中受力转动,电动机的原理:通电线圈在磁场中受力转动,电动机的基本构造:主要由,1.转子2.定子,4实际电动机,生活中的电动机,分类:,直流电动机(电动玩具、录音机等小型电器),交流电动机(电风扇、洗衣机等家用电器),电动机的优点：结构简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小。,电动机:把电能机械能,习题,一、填空题1.电动机主要由_和_组成,是利用_线圈在里受力而转动的原理制成的2如果只改变磁场方向或电流方向，通电导线受到的力；如果同时改变电流方向和磁场方向，则通电导线受力将,转子,定子,通电,磁场,改变,不改变,3通电导体在磁场中受力而运动时（）消耗了电能，产生了机械能消耗了机械能，产生了电能消耗了机械能，产生了内能消耗了化学能，产生了电能,1要改变直流电动机的转动方向,应采取的方法是A增强磁极的磁性B加大通电电流C改变线圈中的电流方向D将磁铁的磁极对调,2、关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法中错误的是A电流方向改变时，导体受力方向改变B磁场方向改变时，导体受力方向改变C电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力方向改变D电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力方向不变,3、电动机是利用,制成的。,习题,C,通电线圈在磁场中受力转动原理,CD,3.电动机原理是：,通电线圈在磁场里受力而转动,4.换向器在电动机中的作用是：,每当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向。,扬声器的原理及构造,扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置.它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成.,扬声器是怎样发声的?,当线圈中通过如图所示的电流时,线圈受到磁铁的吸引向左运动,当线圈中通过相反方向的电流时,线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流,它的方向不断变化,线圈就不断地来回振动,带动纸盆也来回振动,于是扬声器就发出了声音。,课堂小结,第五节,磁生电,第一课时,回顾：奥斯特实验说明了什么？,奥斯特实验说明电可以生磁,问题：既然电流可以产生磁场，那么磁场能否产生电流呢？,磁生电电磁感应,问题：在什么情况下磁可以生电？,活动：观察电磁感应现象P118,（1）导体在磁场中不动：；,无电流产生,（2）导体在磁场中做平行于磁场方向的运动：；,（3）导体在磁场中做垂直于磁场方向的运动：。,无电流产生,有电流产生,检流计的介绍：检流计实际上是一个灵敏电流计，它的特点是无电流时指针位于中心，所以可以从指针的偏转方向来判断电流的方向。当检流计的指针顺时针偏转时，则说明电流从检流计“+”接线柱流进；当检流计的指针逆时针偏转时，则说明电流从检流计“-”接线柱流进。,思考：产生电流的条件是什么？,法拉第经过认真细致的实验和分析发现：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应。,在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。,磁生电电磁感应,问题：如果电路不闭合，情况将会怎样？,实验动画,如果电路不闭合，当导体做切割磁感线的运动时，导体中不会产生感应电流，但在导体两端会有感应电压。这时切割磁感线的导体相当于一个电源。,磁生电电磁感应,小结磁生电的两个必要条件：一是导体是闭合电路的一部分；二是导体做切割磁感线的运动。导体两端产生感应电压的必要条件是导体做切割磁感线的运动。,问题：感应电流的方向与什么因素有关？,感应电流的方向既与磁场方向有关又与导体的运动方向有关。改变其中的一个因素，电流方向将发生改变。同时改变两个因素，电流方向不变。,在电磁感应现象中，机械能转化为电能。,磁生电电磁感应,补充：感应电流的方向可以用右手定则来判断！,1.产生感生电流的条件是：电路，一部分导体做。2.导体在磁场中作切割磁感应线运动，一定有。不一定有产生。若电路是闭合的，则一定也有。,闭合,切割磁感线的运动,感应电压,感应电流,课堂练习,感应电流,3.下列说法中正确的是（）（A）导线在磁场中运动就能产生感生电流；（B）闭合电路的一部分导线在磁场中运动就一定能产生感生电流；（C）闭合电路的一部分导线在磁场中作切割磁感应线的运动，一定能产生感生电流；（D）闭合线圈在磁场中作切割磁感应线的运动，一定能产生感生电流。,C,课堂练习,4.下图中，闭合线圈的一部分导线在磁场中运动，能产生感生电流的是（）,A(a)图和(b)图B(a)图和(c)图C(a)图和(d)图D(c)图和(d)图,B,课堂练习,第五节,磁生电,第二课时,课前练习,1、磁生电的两个必要条件：一是；二是。2、导体两端产生感应电压的必要条件：是。3、最早研究出电磁感应现象的科学家是（）A、奥斯特B、法拉第C、焦耳D、安培,导体是闭合回路的一部分,导体做切割磁感线运动,导体