第一章 电与磁
一、磁现象:
1、磁性:能够吸引 铁、钴、镍 等物质的性质(吸铁性) 2、磁体: 定义:具有磁性的物质
分类:永磁体分为 天然磁体、人造磁体
3、磁极: 定义:磁体上磁性最强的部分叫磁极。(磁体两端最强中间最弱) 种类:水平面自由转动的磁体,指南的磁极叫 南极(S极),指北的磁极叫 北极(N极)
作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
说明:最早的指南针叫 司南 。一个永磁体分成多部分后,每一部分仍存在两个磁极。 两个永磁体吸在一起后,整体只有两个磁极 4、磁化:① 定义:使原来没有磁性的物体 获得磁性的过程。 磁铁吸引铁钉的原因是因为铁钉被磁化后,铁钉与磁铁的接触部分间形
成异名磁极,异名磁极相互吸引的结果。
② 钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失。钢被磁化后,磁性能长期保
持,称为 人造永磁体。所以制造永磁体使用 钢 。
③ 制造:如果用磁体在钢棒上沿同一方向摩擦多次,钢棒的磁体就能较长久地保持
二、磁场:
1、基本性质:磁场对放入其中的磁体产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
2、方向规定: 在磁场中的某一点,小磁针北极静止时所指的方向(小磁针北极所受磁力的方向) 就是该点磁场的方向。 3、磁感应线:
①定义:在磁场中画一些 有方向的曲线 。
②方向:磁体周围的磁感线都是从磁体的 北极 出来,回到磁体的 南极。(南进北出) ④说明:A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线,不是客观存在的。但磁场客观存在。
B、磁感线 立体 的分布在磁体周围,而不是平面的。 C、磁感线 不相交 。
D、磁感线密的地方磁场强,疏的地方磁场弱.
三、地磁场:
① 定义:在地球 周围的空间里存在的磁场 ,磁针指南北是因为 受到地磁场的作用 。 ② 磁极:地磁场的北极在 地理的南极附近 ,地磁场的南极在 地理的北极附近 。
四、 电流的磁场:
1. 奥斯特实验:通电导线的周围存在磁场,称为电流的磁效应。该现象在1820年被丹麦
的物理学家奥斯特发现。该现象说明:通电导线的周围存在磁场,且磁场与电流的方向有关. (距离直线电流越近,磁场越强,反之越弱) 重大意义:发现了电和磁之间的联系。 2. 通电螺线管的磁场:通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样。其两端的极性跟电流方向有关,电流方向与磁极间的关系可由安培定则(右手螺旋定则)来判断。
安培定则:右手握螺线管,四指弯向螺线管的电流方向,大拇指所指的一端就是螺线管的北极。
3.电磁铁
A、定义:内部 插入铁芯 的通电螺线管。
B、工作原理:电流的磁效应,通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。 C、优点:①控制磁性有无,-------通断电
②控制磁极,-------电流方向 ③控制磁性强弱。
D、影响电磁铁磁性强弱的因素: 通过线圈的电流 越大,磁性越强; 电磁铁线圈匝数越多,磁性越强; 插入铁芯 ,磁性大大增强。 E、应用:电磁继电器、电话等
电磁继电器:实质 由电磁铁控制的开关。应用:用低电压弱电流控制高电压强电流,进行远距离操作和自动控制。电路:控制电路和工作电路。
电铃:电磁铁通电时,吸引衔铁使铁锤击打铁铃而发出声音;同时电路断开,电磁铁失去磁性,铁锤又被弹回,电路闭合重复上述过程。
磁悬浮列车:利用列车轨道上的强电磁铁对列车上的电磁铁的 磁极相互作用(同名磁极互相排斥) 而把列车悬浮起来。
电话:组成:话筒、听筒。基本工作原理:振动、变化的电流、振动。话筒把声音信号转化成强弱变化的电流,电流沿着导线流入对方听筒,听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成声音信号。
信息的磁记录:信息通过 磁性物质的磁化 的方法来记录信息。
磁带、软盘上涂有许多磁粉,每一个磁粉都相当于一个小磁体。录音时,录音磁头将磁粉磁化后按一定规律排列;放音时,当磁带通过放音磁头时,磁带上各磁粉的磁场使通过磁头的电流随之变化,电流通过喇叭将声音还原。 五、磁场对通电导体的作用:
1、通电导体在磁场中受到力的作用。
通电导体在磁场里受力的方向,跟 电流方向 和 磁场方向 有关。
如果改变其中一个量的方向,则受力方向将改变;如果两个量的方向同时发生改变,则受力方向将不变。
2、应用——直流电动机 ① 构造:线圈(转子)、磁铁(定子)、换向器、电刷;
② 工作原理:利用通电导体在磁场中受力转动;(是自动开关,由控制和工作电路组成)
③ 能量转换: 电能转换为机械能
④ 平衡位置:线圈处于 平衡位置(线圈面与磁感线垂直) 时受平衡力作用。 ⑤ 换向器作用:当线圈转过平衡位置时,通过换向器改变电流方向,从而改变线圈的
受力方向,保证线圈持续转动。(注:直流电动机的线圈在平衡位置时没有电流,也不受力的作用。)
⑥ 优点:构造简单、控制方便、效率高、无污染。
六、电磁感应:
1、物理学史:该现象 1831 年被 英国 物理学家 法拉第 发现。 2、定义: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。 3、感应电流:
① 定义:在电磁感应现象中产生的电流。
② 产生的条件:有磁场、闭合电路、一部分导体、做切割磁感应线运动。 ③ 导体中感应电流的方向,跟 导体运动方向 和 磁感应线方向 有关。
④ 如果改变其中一个量的方向,则电流方向将改变;如果两个量的方向同时发生改变,则
电流方向将不变。
4、感应电压:在电磁感应现象中产生的电压。(注:有感应电压时不一定有感应电流) 5、电磁感应和磁场对电流的作用的区别 现象 能量转化 力的性质 导体中的电流 应用 电磁感应 磁场对电流的作用 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割通电导体(线圈)在磁场中磁感应线运动时,导体中就产生电流。 受到力的作用 机械能→电能 外力 感应电流 发电机工作原理 电能→机械能 磁场力 由电源供给 电动机工作原理 6、应用——交流发电机
① 构造:线圈、磁极、铜环、电刷; ② 工作原理: 电磁感应 。
③ 能量转换:工作过程中,机械能转化为电能。
④ 工作过程:在外力作用下,转子转动一周,切割磁感线的方向发生两次改变,电流的方
向也随之发生两次改变,从而产生 方向性呈周期性变化的交流电 。
⑤直流电动机和交流发电机的区别
原理 构造 能量转化 在电路中的作用 直流电动机 与电刷接触的是换向器 电能→机械能 用电器 交流发电机 与电刷接触的是两个铜环 机械能→电能 电源 利用通电线圈在磁场里受力转动的原理 利用电磁感应原理 7、交流电和直流电:
① 交流电:电流方向周期性变化的电流。我国家庭电路使用的是交流电。电压是220伏、
周期是 0.02秒 、频率是 50赫 、电流方向1s改变 100 次。 ② 直流电:电流方向不变的电流。
七、家庭电路和用电安全
1、家庭电路的组成:火线和零线、电能表、断路器、用电器与开关、插座。(开关要与火线接触)
开关一般接在火线上。
2、测电笔
① 结构:笔尖金属体、弹簧、氖管、大电阻(约1000千欧)、笔尾金属体 ② 使用:手接触笔尾金属体,火线接触笔尖金属体 3、保险丝(熔断器)
① 作用:当电路中电流过大时,受热熔化,自动切断电路,起到 保险作用 。 ② 材料:电阻率大、熔点低 ③ 连接方法:串联在电路中
④ 选用原则: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。切勿用铜丝
或铁丝代替保险丝。
⑤ 熔断器一般有封闭管式熔断器和敞开插入式熔断器两种 ⑥ 保险丝熔断的原因:电路过载或短路。 4、断路器
① 作用:电流过大时,能自动切断电路,从而起到电路过载或短路的 保护作用 。 ② 原理:电流过大时,双金属片被过度加热,发生弯曲,使接触点在弹簧拉力作用下被
断开,电路切断,从而起到电路过载或短路时的保护作用.
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