[初中物理-电动机·磁生电]初中物理电与磁.docx
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1、初中物理,电动机磁生电初中物理电与磁 电与磁(电磁铁电动机发电机)模块一电磁铁一、知识点1.电磁铁的来源:通电螺线管有磁性,如果在一个通电螺线管中插入一根软铁棒,螺线管的磁性会更强。 2.定义:插入了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁。 这根软铁棒称为电磁铁的铁芯,螺线管成为电磁铁的线圈。 注意:电磁铁的铁棒(铁芯)是由软铁制成的,被磁化时显磁性,但失去外部磁场时,其磁性又立即消失。 3.电磁铁中加铁芯的原因通电螺线管通电后产生磁场,该磁场使其内的铁棒被磁化,铁棒磁化后的磁场极性与通电螺线管的机型完全一致,使得电磁铁的磁性比螺线管的磁性大大地增强。 4.影响电磁铁磁性强弱的因素(1)电磁铁通电时产生磁
2、性,断电时失去磁性。 (2)电磁铁中的电流越大则电磁铁的磁性越强。 (3)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。 (4)电磁铁中有铁芯比无铁芯时的磁性强。 5.电磁铁的特点(1)可以通过电流的通断,来控制其磁性的有无。 (2)可以通过改变电流的方向改变磁场方向。 (3)可以通过改变电流大小、铁芯的材质来控制磁性的强弱。 6.电磁铁的应用电磁起重机、电磁选矿机、电磁继电器、电铃等。 7.电磁继电器(1)电磁继电器的工作电路(2)电磁继电器的组成一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成。 (3)电磁继电器的原理利用电磁铁在通断电的情况下有无磁性来间接控制工作电路通断的开关。 (
3、4)电磁继电器的应用利用低电压、弱电流控制高电压、强电流。 实现远距离操作。 8.电磁阀车门现在的公共汽车使用的都是利用压缩空气开关的自动门。其中空置压缩空气是开门还是关门的滑阀就是你用两个电磁铁来控制的。司机通过单刀双掷开关S来使线圈或通电产生磁场吸引衔铁或,从而推动滑阀使空气压缩来推开或关闭车门。其结构如下: 二、例题精讲【例1】通电螺线管的磁性强弱跟通过它的及的多少有关,另外,将_插入通电螺线管中它的磁性也会大大增强考点: 影响电磁铁磁性强弱的因素解析: 据上面的分析可知,通电螺线管的磁性强弱跟通过它的电流及线圈匝数的多少有关,另外,将铁芯插入通电螺线管中它的磁性也会大大增强答案: 电流
4、; 线圈匝数; 铁芯【测试题】如图所示,若闭合电键S,则电磁铁的磁性将()A增强B减弱C不变D无法判断闭合电键S1后,电路由单个的R1变为R1与R2并联,并联后的总电阻小于R1的阻值,由欧姆定律I=可知,使得通过电磁铁线圈中的电流增大根据影响电磁铁磁性大小的因素可知,通过线圈电流增大,电磁铁的磁性增强故选A【例2】如图所示的电磁铁,要想磁性最强,正确的方法是()AS接D,P滑至B端BS接C,P滑至A端CS接C,P滑至B端DS接D,P滑至A端考点: 影响电磁铁磁性强弱的因素解析: 滑动变阻器S接C电磁铁线圈匝数最多,滑片在A端电路电流最大,并且有铁芯,所以此时电磁铁磁性最强答案: B【测试题】如
5、图所示,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,悬挂磁铁的弹簧的长度()A将变长B将变短C先变长后变短D先变短后变长利用安培定则可以判定电磁铁的下端为N极,上端为S极,故电磁铁与其上面的条形磁体相互吸引当滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,所以电磁铁的磁性增强电磁铁对条形磁体的吸引力增大,条形磁体对弹簧的拉力增大,所以弹簧伸长的长度变长故选A【例3】下列设备中利用电磁感应现象制成的是()A电磁继电器B发电机C电磁铁D电动机考点: 电磁感应解析: A、电磁继电器是利用电流的磁效应的原理制成的,故该选项不符合题意; B、发电机是利用电磁感应现象的原理制成的,
6、故该选项符合题意; C、电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的,故该选项不符合题意; D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的,故该选项不符合题意答案: B【测试题】首先发现电磁感应现象的科学家是()A法拉第B安培C焦耳D奥斯特A、英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象故A正确; B、安培发现了安培定则故B错误; C、焦耳发现了焦耳定律故C错误; D、奥斯特首先发现电流的磁效应故D错误故选A【例4】某同学在做“研究电磁铁”实验时,连接了如图所示的电路,试判断电磁铁有无磁性或磁性强弱的变化(1)只闭合S1时,电磁铁磁性(2)闭合S1、S2接a时,滑动变阻器的滑片向右滑动,电磁铁磁性(
7、3)S1闭合,S2由接a改为接b,调节滑动变阻器滑片P,使电流表示数不发生变化这时电磁铁的磁性(4)电磁铁在我们的日常生活中被广泛的用到,如:考点: 探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验解析: (1)只闭合S1时,电路中没有电流通过,电磁铁不会产生磁性,故电磁铁没有磁性; (2)闭合S1、S2接a时,电路中有电流,电磁铁有磁性; 当滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻丝变长,电路中电阻变大,电流变小,即:在匝数一定的情况下,电流减小,电磁铁磁性减小; (3)S1闭合,S2由接a改为接b,匝数变少,又调节滑动变阻器滑片P,使电流表示数不发生变化,即:在电流一定的情况下,减小匝数,
8、电磁铁磁性减小; (4)电磁起重机、电磁继电器、电铃都用到了电磁铁; 答案: (1)没有; (2)减小; (3)减小; (4)电磁起重机【测试题】如图所示,A为螺线管,B为悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁,当开关S断开时,弹簧测力计的示数将(填变大或变小),电流表的示数将(填变大或变小)开关S断开时,电路中的电流变小,电流表示数变小,电磁铁磁性减弱根据右手定则判断电螺线管的上端为N极,对条形磁铁的排斥力减小,所以弹簧测力计的示数将变大故答案为:变大、变小【例5】如所示,闭合开关S,烧杯中水面上浮着一个空心小铁球,将盛水的容器放在电磁铁上方,此时电磁铁A端为极,将滑片P向右滑动,空心小铁球将(填“上
9、浮”“下沉”“静止”)考点: 影响电磁铁磁性强弱的因素解析: 电流由A流向B,则由右手螺旋定则可知螺线管B端为N极,则A端为S极(南极); 当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电阻增大,则由欧姆定律可知电路中电流减小,则螺线管中的磁性减弱,故小铁球所受磁力减小,使得铁球上浮一些,排开水的体积变小,而且由有阿基米德原理可知受到的浮力将减小答案: S; 上浮【测试题】小利同学观察到学校楼道里的消防应急灯,平时灯是熄的,一旦停电,两盏标有“36V”灯泡就会正常发光图所示是小利设计的四个电路,其中可以起到消防应急灯作用的电路是()ABCD根据题意,分析各图可知,当照明电路正常工作时,电磁铁具有磁性,吸引衔
10、铁,使消防应急灯所在电路断开,而当停电后,电磁铁失去磁性,衔铁在弹簧的作用下向上弹起,与触点接触,两灯泡连接,且为并联因此,对照各图发现,只有图C符合这一要求故选C【例6】如图所示,当开关S闭合后,电磁铁A端磁极为极,当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时,电磁铁的磁性将(选填“增大”、“减小”或“不变”)考点: 通电螺线管的磁场; 影响电磁铁磁性强弱的因素解析: (1)伸出右手,弯曲的四指与电流的方向相同,大拇指所指的方向即螺线管的左端为通电螺线管的N极,则螺线管的右端即A端是S极(2)滑动变阻器滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电流变大,电磁铁磁性将增大答案: S; 增大【测
11、试题】如图所示,下列说法正确的是()A当S1断开S2闭合时,红灯亮B当S1断开S2闭合时,绿灯亮C当S1闭合S2断开时,绿灯亮D当S1、S2均闭合时,绿灯亮读图可知: (1)当S1断开、S2断开时,左侧的控制电路无电流,电磁铁无磁性,右侧的工作电路也是断开的,所以两灯均不能工作; (2)当S1断开、S2闭合时,左侧的控制电路无电流,电磁铁无磁性,由于弹簧的原因,动触点与绿灯的触电接触,同时由于右边的工作电路也是闭合的,所以此时的绿灯亮; 故A错误、B正确; (3)当S1、S2闭合时,左侧的控制电路有电流,电磁铁有磁性,由于弹簧的原因,动触点与红灯的触电接触,同时由于右边的工作电路也是闭合的,所
12、以此时的红灯亮; 故D错误; (4)当S1闭合S2断开时,左侧的控制电路断开,电磁铁无磁性,同时右侧的工作电路断开,因此工作电路无电流,所以两灯都不亮,故C错误故选B模块二磁场对通电导线的作用与电动机一、知识点1.当把通电导体放在磁场中时(1)如果通电导体中的电流方向与磁场方向平行,则通电导体不受磁场的作用力。 (2)如果通电导体中的电流方向与磁场方向不平行,则通电导体受磁场力的作用,当通电导体中的电流方向与磁场方向垂直时,通电导体在磁场中受到的磁场力最大。 2.影响通电导体在磁场中受到的磁场力大小的决定因素(1)磁场强弱:磁场越强,则通电导体在磁场中受到的磁场力越大。 (2)电流大小:电流越
13、大,则通电导体在磁场中受到的磁场力越大。 3.通电导体在磁场中受到的磁场力方向决定于磁场方向、电流的方向(1)保持磁场方向不改变,只改变电流方向,则通电导体受到的磁场力方向反向。 (2)保持电流方向不改变,只改变磁场方向,则通电导体受到的磁场力方向反向。 (3)若磁场的方向、电流的方向二者同时反向,则通电导体受到的磁场力方向不变。 4.左手定则当通电导体与磁感线垂直时,通电导体受力方向、磁感线方向、电流方向之间的关系可用左手定则判断:伸开左手,使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直,让磁感线垂直传入手心,使四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受磁场力的方向,如下图所示。
14、5.动圈式扬声器(1)结构:由固定的永磁体、作为银圈的线圈和锥形纸盒盆构成,如下图所示。 (2)工作原理:当线圈通过上图中所示的电流时,线圈受到的磁体的吸引向左运动; 当线圈中通过相反方向的电流时,线圈受到磁体的排斥而向右运动,由于通过线圈的电流是交变电流,它的大小和方向不断变化,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。 6.直流电动机(1)工作原理直流电动机的工作原理如下图所示,其线圈两端各连一个铜制半环E和F,它们彼此绝缘,并随线圈一起转动,A和B是电刷,它们跟半环接触,使电源与线圈组成闭合电路。E和F叫做换向器,其作用是每当线圈转过平衡位置时,换向器就能自动改变
15、线圈中电流的方向。 丁丙乙甲图甲是开始通电的状态,换向器与电刷接触,换向器与电刷接触。线圈的电流如图所示,左边受到向上的磁场力,右边受到向下的磁场力,于是线圈开始沿顺时针方向转动。 转过90就到了如图乙所示的状态,这是平衡位置。线圈的惯性使它冲过平衡位置,于是换向器就改变了所接触的电刷,与接触、与接触,如图丙所示。 图丙中,线圈的电流方向如图所示,左边的受力方向变成向下,右边的受力方向变成向上。于是线圈就继续沿顺时针方向转动90。 转到图丁中所示的位置时,又靠惯性冲过去,就回到了图甲的状态。 (2)换向器作用: 线圈在平衡位置时,停止对其供电。 线圈转过平衡位置时,改变线圈中的电流方向。 (3
16、)转动方向和转速:转动方向与线圈中的电流方向和磁场的方向有关; 转速与电流的大小和磁场强弱有关。 7.实用电动机(1)基本结构:电动机是由转子和定子两大部分组成的,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。 (2)原理:电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的,它在工作时将电能转化为机械能。 (3)种类:直流电动机和交流电动机二、例题精讲【例7】1如图是火警自动报警原理图发生火警时,将会发生下列变化,其变化顺序是温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲,从而接通电磁铁电路接通触点使报警电路中有电流通过电磁铁具有磁性衔铁被吸下红灯亮、电铃响,发出警报A; BC; D2小李利用电磁铁设计了一种
17、微机室防盗报警器(如图)在微机室房门处安装开关S,电铃安在传达室当房门被推开时,开关S闭合,电流通过电磁铁,电磁铁(填“有”或“无”)磁性,并且B端为极,跟金属弹性片上的磁铁相互(填“吸引”或“排斥”),电铃电路(填“接通”或“断开”),电铃报警考点: 电磁继电器的组成、原理和特点; 电磁铁的其他应用解析: (1)读图可知,当铜铁片弯曲使控制电路接通时,电磁铁获得磁性,吸引衔铁,使触点向下,与工作电路连通,电灯与电铃同时工作,故选项B符合题意(2)读图可知,左侧为控制电路,当开关闭合时,电磁铁获得磁性,利用安培定则判断可知,B端为N极,因为弹簧片左侧也是N极,同名磁极相互排斥,故两触点接通,使
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