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文档简介
1、第一节指南针为什么能指方向1. 磁体与磁极(1) 磁性:磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。a. 按形状分:条形磁铁、针形磁铁、蹄型磁铁等; 磁体:具有磁性的物体。分类b.按来源分:天然磁铁、人造磁铁;c. 按保持磁性的时间长短分:硬磁铁 (又叫永磁铁)和软磁铁。性质:磁体具有指向性和吸铁性,指南针就是利用磁体的指向性指示方向的。(3) 磁极:磁体各部分磁性强弱不同,磁体上磁性最强的部位叫做磁极。一个磁体有两个磁极,分别是N极(北极)和 S极(南极)。条形磁铁的两端就是两个磁极,因此条形磁铁两端磁性最强,中间磁性最弱。磁极一般位于磁铁两端。磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸
2、引。判断物体是否具有磁性的方法:a. 根据磁体的吸铁性:看能否吸引铁类物质;b根据磁体的指向性:将物体水平吊起,静止时是否总是指向南北方向;c. 根据磁极间的相互作用规律:将物体两端分别靠近小磁针,看是否有排斥现象;d. 根据磁极的磁性最强:若有 A、B两个外形完全相同的铁棒,已知一个有磁性,一个没有 磁性,区分它们的方法如右图所示,将 A的一端从B的左端向右移动,若在移动过程中发 现吸引力不变,则说明 A是有磁性的;若发现吸引力由大变小再变大,则说明 B有磁性(4) 磁化:使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。a. 铁棒被磁化后,磁性容易消失,称为软磁铁;钢棒被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁
3、铁。 因此永磁铁常用钢棒来制作。汩旳b.任何磁体靠近没有磁性的铁棒或钢棒总是相互吸引,说明物体被磁化后靠近磁体某一极的那端 说明r 一 r跟该磁极是异名磁极。c.并不是所有物体都能被磁化。例如:磁铁不能吸引铜、铝、玻璃等,说明这些物体没有被磁化, 不是磁体。例子:条形磁铁吸引两枚大头针,其中哪副图是正确的 。解析:大头针被磁化变成磁体,大头针下端是同名磁极,因此相互排斥,选乙图。2. 磁场与磁感线(1) 磁场: 定义:磁体周围存在着一种看不见、摸不着的特殊物质叫做磁场。磁体间的相互作用就是通过他们各自的磁场 而发生的。 性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用,我们常用小磁针是否受到磁力的作用
4、来检验小磁针的周围是否 存在磁场。 方向:磁场有方向,在磁场周围的不同位置,磁场方向不同。科学上把小磁针静止时北极所指方向规定为其所 处位置的磁场方向。(2) 磁感线: 概念:为了形象的描述磁体周围的磁场分布,英国物理学家法拉第引入了磁感线这一模型。磁感线是仿照铁屑 的排列情况,画出的一些带箭头的曲线。 方向:磁感线的箭头表示的方向,即是磁场中各点的磁场方向。磁体周围的磁感线总是从磁体北极出来,回到磁体的南极。(当磁感线垂直纸面时,垂直纸面向内用x”表示,垂直纸面向外用g”表示)如:条形磁铁和蹄型磁铁周围的磁感线异名磁极与同名磁极间的磁场线 强弱:磁场的强弱可以用磁感线的疏密来表示。磁感线密的
5、地方磁场强,疏的地方磁场弱。 对磁感线的说明:a.磁感线是人们为了形象地描述磁体周围的磁场而引入的模型,并不是客观存在与磁场中的真实曲线。 b .磁感线是圭寸闭的、立体的曲线。在磁体外部,磁感线从北极到南极;在磁体内部,磁感线从南极到北极。 c .磁感线是连续的曲线,但不会中断,也不会相交,它可以是曲线,在局部也可能是直线。d .磁感线上任意一点的切线方向都与该点小磁针静止时北极所指的方向一致。e. 磁感线是物理模型,画磁感线的时候只是画了几条具有代表性的线,不能认为两条磁感线之间没有磁场。 磁场与磁感线的异同点名称不同点相同点磁场磁场是看不见,摸不着的,但是真实存在的在磁体外部的某一点,磁场
6、方向和磁感 线方向,与该点小磁针静止时北极所指 方向是一致的磁感线磁感线是不存在的,是一种描述磁场的“理想模型”3. 地磁场(1) 概念:地球产生的磁场叫做地磁场。(2) 特点:地磁场与条形磁场相似,地磁场的北极在地里南极附近,地磁场的南极在地理北极附近。(3) 磁偏角:地理的南北极与地磁的南北极之间的夹角。第二节 电生磁1. 直线电流的磁场 奥斯特实验(1) 直线电流的磁场分布特点研究 在小磁针的上方,拉一根与小磁针平行的直导线,当给直导线通电时,可观察到 小磁针发生了偏转。如右图所示。结论:小磁针受到了力的作用,通电导线的周围存在着磁场。 改变电流方向,观察到小磁针的偏转方向发生了改变,即
7、偏转方向与第一次偏转方向相反。 结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。 在有机玻璃上穿一个孔, 一根直导线垂直穿过小孔, 在玻璃板上均匀的撒一些铁屑。 给直导线通电后,轻敲玻璃板,观察铁屑在直导线周围形成一个个同心圆。如右图 所示。结论:直线电流周围的磁感线分布规律是:以直导线上各点为圆心的同心圆。这些 同心圆在与直导线垂直的平面上,越靠近通电导线,磁场越强。 直线电流产生的磁场特点:通电直导线的周围存在着磁场,且磁场方向与电流方向有 关;直线电流的磁感线分布是以通电直导线上各点为圆心的一个个同心圆,越靠近通 电导线,磁场越强,反之越弱。如右图所示。(2) 奥斯特实验 1820年,丹麦
8、物理学家奥斯特发现了电流的磁现象。 奥斯特实验的结论a奥斯特实验表明通电导线的周围和磁体一样,存在着磁场。b .电流的磁场方向与电流方向有关。 电流的磁效应:任何导线中有电流通过时,其周围空间都产生磁场,这种现象叫做电流的磁效应。电流的磁 效应是奥斯特首先发现的,奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的,而是密切联系的,奥斯特实验是 第一个揭示电和磁联系的实验。甲通电乙噺电内改变电洗方向2. 通电螺线管的磁场(1) 通电螺线管的有关实验 实验一a. 用导线绕成螺线管后通电,观察到能吸引大头针。结论:通电螺线管周围存在磁场。b. 在螺线管中插入铁棒,能吸引更多的大头针。结论:插入铁芯后通电螺线管
9、磁性增强。 原因:铁芯被磁化后相当于一根磁体,与通电螺线管产生的磁场叠加后,两者合并变成更强的磁场。 实验二a.在穿过通电螺线管的有机玻璃上均匀的撒上铁屑,通电后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布规律。结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。b. 改变电流方向,用小磁针探测螺线管的磁极。 结论:改变电流方向,螺线管的磁极会发生变化。(2)通电螺线管中磁场的有关性质 通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似,螺线管两端相当于条形磁铁的两个磁极。 通电螺线管两端的极性与电流方向有关。 通电螺线管外部的磁场从北极到南极,内部的磁场从南极到北极。4(3) 右手螺旋定则(安培定则) 通电螺线管中的磁场:
10、用手握住螺线管,让四指弯向螺线管中的电流方向,大拇指所指的方向是北极。 直流导线周围的磁场:用右手握住导线,大拇指指向电流方向,则与其余四指所指环绕方向就是磁场方向。嘗电线骨的麻扬逋业线的临斯 相关说明:a决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向,不是导线的绕法和电源正负极的接法 b在判断通电螺线管磁极极性时,四个手指的环绕方向必须是螺线管上电流的环绕方向。c. N极和S极在通电螺线管的两端。右手定则在判断“直线电流周围的磁场”与“通电螺线管的磁场”的比较:大拇指四指直线电流电流方向磁场方向通电螺线管磁场北极电流方向第三节 电磁铁的应用1. 电磁铁的原理:通电螺线管周围存在
11、磁场(电流的磁效应)。a通电螺线管的匝数越多,电磁铁磁性越强;2. 影响电磁铁磁性强弱的因素b通电螺线管中的电流越大,电磁铁磁性越强;c. 是否有铁芯:有铁芯的时候,电磁铁磁场要大。3. 电磁铁的优点:a. 磁性有无可以用通断电流来控制:有电时有磁性,断电时没有磁性。原因:通电螺线管的铁芯用的是软铁棒,属于软磁体,因此断电后磁性容易消失;线圈断电后,也不产生磁场。b. 可以通过改变电流的大小、线圈的匝数来控制电磁铁的强弱。c. 可以用电流方向来控制电磁铁的磁极方向。4. 电磁铁的应用(1)电磁继电器:利用电磁铁控制工作电路的自动开关。主要结构:电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成;控制电路:低压电源
12、、电磁铁、恢复弹簧开关、开关;(电磁场要与低压电源接一起)工作电路:用电器、高压电源、指示灯、电磁继电器触头等。工作原理:a闭合开关控制电路接通电磁铁有磁性吸引衔铁触点开关与下触点接通电动机工作、绿灯亮(左图)b.断开开关控制电路断开电磁铁无磁性弹簧复位触点开关与上触点接通电动机不工作、红灯亮(右图)控制电路岛压电源-o O-匸件电路卿逼一_曲电源 拧制电路_匸作电路意义:可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流,二是可以实现自动 控制和远程控制。(2)其他应用实例:电磁选矿机(右图)、电磁起重机、磁悬浮列车、信息的磁记录(硬 盘、录音机等)、电话、电铃等第四节电动机1 磁场对通电导线的
13、作用(1)通电导线的电流方向与磁感线方向平行时,导线不受磁场力的作用;当两者方向相互垂直时,导线受到的磁场力最大。(2)受力方向与电流方向和磁场方向有关:只改变电流方向或只改变磁场方向,导线的受力方向改变;同时改变电流方向和磁场方向,导线的受力方向不变。(3)受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大、磁场越强,受力越大。(4) 受力方向的判定(左手定则):伸开左手,拇指与其余四指垂直,五指与掌心在同一平面内;把手放入磁场, 磁感线垂直穿过手心;四指指向电流方向,那么拇指所指的方向就是通电导线的受力方向”。2 磁场对通电线圈的作用电游甲线圈受到的力 便它顒时幷转功电源乙线阍巾尸櫃杵电源因线圈受
14、剑忙力使它逆时tt转劝(1)使线圈停止在图乙位置,闭合开关发现线圈并没有运动,这是由于线圈上下两边受力大小相等、方向相反。 因此这个位置是平衡位置。(2) 使线圈静止在图甲位置,闭合开关,线圈受力沿顺时针方向转动,能靠惯性转过平衡位置,但不能继续转动 下去,最后要返回平衡位置。使线圈停滞在图并位置,这是刚才线圈转过平衡位置以后所达到的位置,闭合开关,线圈逆时针方向转动, 说明在这个位置所受的作用力是阻碍它沿着顺时针方向转动的。(4) 通电线圈在磁场中受到力的作用而发生运动时,电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中因受 力而发生转动的原理制成的。(5) 通电螺线管转到平衡位置时。不立即
15、停下来,而是在此位置附近摆动几下才停下来,这是因为线圈转到平衡 位置时具有一定的速度,由于惯性它会继续转动,但由于此时受到磁场力的作用效果时线圈反方向转动,它 又返回平衡位置,所以它会摆动几下后再停下来。3 .直流电动机(1)直流电动机靠直流电供电,是利用通电线圈在磁场中受到的作用力转动的原理制成的,是把电能转化为机械 能的装置。(2) 直流电动机的构造如图所示,直流电动机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器(图中E、F)和电刷(图中A、B)等构成。(3) 换向器的作用:当线圈转过平衡位置时,能改变线圈中的电流方向,使线圈持 续转动。(4) 转动方向、转速大小参见磁场对通电导线的作用”。(
16、说明:受力越大,转速越大)(5) 优点:通、断电迅速,启动、停止速度快;容易改变电流的大小与方向,倒转 变速方便;效率高、噪声和污染小、质量小。(6) 在装配直流电动机模型实验中发现直流电动机不转动,原因有:电流不通、摩擦太大、电流太小、仪器装配位置不正确等。第五节磁生电1 .电磁感应现象(1) 实验器材:线圈、开关、灵敏电流表、导线、磁铁等。(2) 用灵敏电流表是否偏转来检测电路中是否有电流;电流方向改变,指针会反向偏转。(3) 实验过程,如下表:条件实驹过稈实验现彖实验结论1 :闭合开关棗敏电流农的指针不偏转 2 -:线圈的一边在磁场中静止换用繼性更强的罐休 合开矣灵敏电流複的將卅利转当线
17、圈的一边静止时. 不切割魅总践.不产生 感应电流B -* f3换用帅数更上的线fB 闭 合开关龙敏电流农的指针不偏转45线便的- 边在话场 中运动闻書幵关导找花余场中 做卞平(垂託于进场方 向向左或向右运动灵敏电流衣的指针发牛偏转半线圈的一边在磁场中 做水平向左、向打运动 或做斜向上或斜向下运 动时.切割磁感线,产生 感应电流当线圈的一 边在雄场中做薩代(平 行于殆场方向)向ta 向下运动吋,不切割磴 感线.不产唯感应|也流闭合幵关*导线在磁场中 做垂麗(:平行于磁场方 向)向上或向下运动灵敏电流表的捋针不偏转6闭合开关,导线在磁场中 瞰斜向上或斜向下运动灵敏电流表的指针发牛偏转17导线静止而
18、磁体运;动闭合开知磁休做水平 垂直于导线方向)向左 或向右运动灵敏电流表的播针发宅懾转当磁体做水平向左、向右 迄乩或做斜向丄:或斜向 下运动时导线切割磁感 线严主感应电流严磁 体做垂直(平行于导线方 向)向上或向卜运动时* 辱线不切割磁憊线产 生感应电流89 两合开关厳休做垂直(平行于导线方向向上 或向下运动 灵敏电流表的持针不偏转闭合开关,磁体做斜向h或斜向下运动艮齡电流表的抬针发生偏辎实验结论:不论导体运动还是磁体运动,只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体就会产生 电流。(4)电磁感应现象: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,这种现
19、象叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。说明:如果电路不闭合,当导体做切割磁感线运动时,导体中不能产生感应电流, 但是在导体两端有 “感应电压” 影响感应电流方向的因素:与导体切割磁感线的方向和磁场方向都有关。如何判断感应电流的方向( 右手定则):伸开右手,拇指与其余四指垂直,五指与掌心在同一平面内;把手放入 磁场,磁感线垂直穿过手心;拇指所指导体运动方向,那么其余四指所指方向就是“感应电流的方向”(7)影响感应电流大小的因素:增加磁场强度、增加切割磁感线的导体的有效长度、增加切割磁感线的导体条数、增加导体切割磁感线的速度、让导体切割磁感线运动的方向与磁场方向垂直等,都会增大感应电流。(8
20、)能量转化:机械能转化为电能。(9)电磁感应发现人:法拉第。意义:揭示了电与磁之间的内在联系,为电与磁的相互转化奠定了实验基础,为 人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。(5)产生感应电流的条件,两者缺一不可:a. 导体是闭合电路的一部分(不是全部) b导体做切割磁感线运动2 .交流发现机(1) 原理:电磁感应。(2) 基本结构:磁铁、矩形线圈、铜环、电刷等。(3) 线圈运动到几个特殊位置时产生感应电流的情况:a. 当线圈平面和磁感线垂直时,两边的运动方向和次感想平行,不切割磁感线,线圈中无感应电流,如甲、丙;b. 当线圈平面和磁感线平行时,两边的运动方向和磁感线垂直,切割磁感线,线圈中有感应电
21、流,如乙、丁。(4) 线圈在磁场中转动一周,感应电流方向改变两次。(5) 大型交流发电机的定子与转子:线圈不动、磁极转动。(6) 交流电:周期性改变方向的电流。(7) 直流电:方向不变的电流。(8) 我们生产和生活使用的交流电的周期是0.02秒,频率是50赫兹。(9) 直流发电机内部线框中的电流是交流电,而外部电路中的电流是直流电,因为装了换向器。(10) 发电机线圈中的电流始终是交流电。第六节家庭用电1组成:进户线(火线与零线)、电能表、闸刀开关、 熔断器、插座、电灯(灯座)、开关等部分组成。说明:火线与零线之间的电压为220V。2 测电笔:“辨别火线与零线”的作用。a. 结构:笔尖金属体、
22、高值电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体等组成。b. 使用方法:用手接触测电笔的笔尾金属体,笔尖金属体接触待测导线,若 氖管发光,则所测导线是火线;若氖管不发光,则所测导线是零线。c. 说明:使用测电笔,为什么不触电:测电笔中的高值电阻高达几兆欧姆, 使用时与人串联在电路中,根据欧姆定律可知通过人体的电流十分微小;用测电笔判断零线断开:如果用测电笔接触电灯两端均能发光,说明进户线中的零线断开;金kiiiA乍w乞麗忸用测电笔判断火线断开:如果用测电笔检测插座的双孔,均不能发光,说明与此插座相连的火线断开。3 .熔断器(保险丝)a. 作用:当电路中电流过大时,保险丝会自动熔断,切断电路。b. 材料:熔点较
23、低的金属合金。c. 选用依据:保险丝的额定电流等于或稍大于电路中正常工作时的电流。4.断路器(空气开关)a. 作用:当流过断路器的电流超过额定电流时,断路器可以自动切断电路。b. 连接:串联在火线上。c. 优点:能手动复位,接通电路;也能手动切断电路。比较方便、安全。5 家庭电路中电流过大的原因a.发生短路:电流没有经过用电器而直接构成通路。发生短路的三种情况: 电线或用电器使用太久,绝缘皮破损或者老化,使火线和零线直接接通; 接线时没有仔细查看造成短路; 用电器的两端的接线柱上有一根线没接牢而脱落和另一根连通,造成短路。b. 用电器总功率过大: 使用了大功率用电器; 使用的电器过多。6.插座:两孔“左零右火”;三孔“左零右火上接地”接零线火零线纯说明:洗衣机、电冰箱、空调等金属外壳的用电器必须使用三孔式插座。第七节电的安全使用1 触电(1) 通过人体的电流达到一定值时对人体造成的伤害事故,叫做触电。(2) 安全电流,下表是一些通过人
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