【本版块寄语】由于上海公务员考试有电、磁内容,将于2020年12月9日增设电、磁这一版块,力争逐步覆盖大家中学物理的重点内容。
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1. 磁现象
1、磁性:磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2、磁极:
3、磁化:某些物体在磁铁或电流的作用下获得磁性的现象。
2. 磁场
1、磁场是磁铁周围的一种特殊物质,可以传递磁极之间的相互作用。
2、磁力线方向:小磁针静止时N极的方向。
3、磁感应线:
4、地磁场:地理的两极和地磁场的两极大致相对,不重叠。
3.电磁学
1、电流的磁效应:奥斯特实验表明,电流周围存在磁场。
奥斯特实验
2.电磁铁
3、通电螺线管磁极判断:安培法则
4. 电动机
原理:磁场对载流导线(线圈)有强大的作用。 磁场中载流导体所受力的方向与电流方向和磁力线方向有关。 能量转换:电能转化为机械能。
5.磁力发电
1、电磁感应现象:
产生感应电流的条件:①闭合电路②部分导体移动切割磁力线。
【注】1831年10月17日,法拉第首次发现电磁感应现象,为电磁学做出了巨大贡献。 他被称为“电力之父”。
2.发电机
测试点1:磁现象和磁场
1. 磁场
基本性质:磁场是以特殊形式客观存在的、不可见、无形的物质。 它对放入其中的铁、钴、镍等物质具有强大的作用。
2、产生:磁铁周围有磁场,电流和移动电荷周围也有磁场。
3. 方向
四、查询方式
在磁场中撒一些铁屑。 这些铁屑的分布就表明了磁铁周围磁场的分布(科学方法:换算法)
2、磁场的描述——磁力线
绘制方法:曲线上任意点的切线方向与该点的磁场方向一致。 这些曲线称为磁场线。 (科学方法:模型法)
2. 性质: 磁力线是为了形象地描述磁场而创建的假想曲线。 它们并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
3、特点:
A. 条形磁铁的磁场
条形磁铁的磁场
B、蹄磁铁的磁场
蹄磁铁磁场
C. 磁极之间的磁场
磁极之间的磁场
D、地磁场
地磁场
E. 通电螺线管的磁场
通电螺线管磁场 测试点2:电流磁场电机
1. 安培定则
1、安培法则:又称右手螺旋法则,用右手握住通电螺线管,将四根手指向通电螺线管中电流的方向弯曲。 那么大拇指所指的一端就是通电螺线管的N极。 。
2.使用安培法则时的注意事项
(1)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流过的方向,而不是通电螺线管上导线的绕制方法和正负极的连接电源的两极。 当流过两个通电螺线管的电流方向相同时,它们两端的磁极具有相同的极性。
(2) 四个手指的环绕方向必须是通电电磁铁上电流的环绕方向。
(3)N极和S极位于通电电磁铁的两端。
【例1】(2018广东模拟)如图所示电路中,开关S接通a后,电磁铁左端为_____极。 当小磁针静止时,A端为磁极。 将开关S由a改为b,调节滑动变阻器滑块P,保持电流表指示不变,电磁铁的磁性(可选“增强”、“减弱”或“不变”)。
【分析】当开关接在a端子上时,根据图中电流方向和安培定律,电磁铁左端为北极(N极)感应电流方向的判断,右端为南极(S极) ); 根据同名磁极相互排斥、同名磁极相互吸引可知,小磁针的A端为北极(N极); 在本实验装置中,调节滑动变阻器的滑块,使电流表示恒定,即电流保持不变。 将开关S从a改为b,则减小。 线圈匝数减少,电磁铁的磁性减弱。
【答案】①北(N) ②北(N) ③减弱
【例2】(2018年广东江门)如图所示电路中,开关闭合后,位于通电螺线管右侧的小磁针逆时针旋转90°。 在图中括号内标出电源的“+”、“-”极,并标出通电电磁铁的N、S极。
【分析】已知开关闭合后,位于通电螺线管右侧的小磁针逆时针旋转90°。 根据磁极间的相互作用定律可知,通电螺线管的左端为N极,右端为S极。 根据右手螺旋法则,电流从右侧流入,因此电源的右侧为正极,左侧为负极。 回答如下图。
2、电机的平衡位置
在直流电机中,如果没有换向器,当线圈旋转到线圈平面与磁力线垂直的位置时,线圈相对两侧的电流方向相反,它们受到的磁场力方向相反且尺寸相同,防止线圈继续旋转。 它最终会停在这个位置并且不再旋转。 这个位置称为平衡位置。
测试点3:电磁感应发生器
1、电磁感应
电磁感应的定义:闭合电路中导体的一部分在磁场中运动切割磁力线时产生电流的现象称为电磁感应。 电磁感应中产生的电流称为感应电流。
2、产生感应电流的条件:
3、与感应电流方向有关的因素:
在电磁感应现象中,感应电流的方向与导体切割磁力线的方向以及磁力线的方向有关。 如果导体的运动方向与原来的运动方向相反,或者磁力线的方向改变为与原来的方向相反,则感应电流的方向将与原来的方向相反; 如果导体的运动方向和磁力线方向变得与原来方向相反感应电流方向的判断,则感应电流的方向不会改变。
4、能量转换:机械能转化为电能
5. 应用:发电机、动圈麦克风等。
【例3】(2018年广东广州)图A为发电机原理示意图。 图B中的“o”代表线ab。 当它在磁场中旋转到位置1、2、3、4时,运动方向用箭头标记。 下列说法正确的是()
A.图A电路中没有电源
B.位置1时,电路中不会产生感应电流
C.发电机产生的电流方向不变
D、位置4时,电路中不会产生感应电流
【分析】发电机的原理是电磁感应现象,将机械能转化为电能。 旋转线圈本身就是电源。 错误A; 图中,磁力线的方向是水平向右。 当它移动到位置4时,移动方向与磁力线方向一致。 平行,不切割磁力线,不会产生感应电流。 当移动到1、2、3位置时,切割磁力线就会产生感应电流。 B错误,D正确; 发电机线圈中产生的感应电流的大小为 方向随时间周期性变化,C是错误的。 【选择D】
知识点对比与区分
1.电磁感应现象的比较以及磁场对电流的影响
【实例一】(2018年山东德州)如图所示,动圈式扬声器主要由线圈、永磁体、纸盆组成。 当线圈中有电流通过时,磁场中的线圈就会受力驱动,使纸盆振动而发出声音。 如图所示的实验中,动圈扬声器的工作原理是一样的( )
【分析】选项A是奥斯特实验,即载流导体周围有磁场;
B方案是电磁感应原理,即闭环内导体的一部分运动切割磁力线而产生电流;
选项C是探究电磁铁的磁力强度与电流大小的关系;
选项D是电动机的示意图,即通电导体被迫在磁场中运动。 【选择D】
【注】扬声器的工作原理是通电线圈被迫在磁场中运动。 扬声器的原理与电动机相同(将电能转化为机械能),动圈麦克风的原理与发电机相同(将机械能转化为电能)。
【例2】 下图为交流发电机的示意图。 当线圈在磁铁中顺时针旋转时,ab中电流方向如图A所示; 当线圈在另一个磁铁中逆时针旋转时,ab中的电流方向如图B所示,()中的ab。
A、电流方向与原来相反
B. 电流方向与之前相同
C.电流方向不断变化
D.电流方向无法确定
【分析】发电机是根据电磁感应原理制成的。 感应电流的方向与磁场方向和磁力线切割方向有关。 在图A中,线圈在磁铁中顺时针旋转,在图B中,线圈的旋转方向发生变化。 当磁场方向改变时,感应电流的方向保持不变,因此电流的方向与之前相同。 【选B】
2、直流电机与交流发电机的比较
【注】区分电动机和发电机,必须区分运动是产生电能还是通电后运动,从而确定电能和机械能的转换关系。 从设备上来说,一种有电源,另一种没有。 电机通电就会产生运动,所以有电源的就是电动机,没有电源的就是发电机。
【例3】(2018年广东汕头)如图所示,合上开关,电机转动。 如果我们想改变电机的旋转方向,我们可以采取的措施是:如果电池更换为灵敏电流表,关闭开关,使用时,当电机轴快速旋转时,灵敏电流表的指针为发现已偏转。 这是物理学家发现的一个著名现象。
【分析】(1)合上开关,电机转动。 其工作原理是通电线圈被迫在磁场中旋转。 如果我们想改变电机的旋转方向,我们可以采取的措施有:改变电流的方向;
(2)换上灵敏检流计的电池,合上开关,用手快速转动电机轴时,会发现灵敏检流计的指针发生偏转。 这是一种电磁感应现象。 (3)它是由物理学家法拉第发现的。
【答案】(1)改变检流计的方向(2)电磁感应(3)法拉第
[注意] (1) 通电导体将被迫在磁场中旋转。 影响电机旋转方向的因素有:电流方向和磁场方向; (2)电磁感应是指一些导体在闭合回路中运动,从而切割磁力线。 然后回路中就会产生感应电流。
【例4】(2017年江苏徐州)如图所示,将漆包线绕成矩形线圈,刮去线两端外漆,放在支架上,下面放一块磁铁,用纸制作一个小风车,固定在转轴上,当风吹在风车上时,小刻度电流表的指针就会偏转。 这是一个基于该原理工作的模型。 ()
A. 电机磁场对通电导体的影响
B. 电动机中的电磁感应
C. 发电机磁场对通电导体的影响
D. 发电机电磁感应
【分析】图中,线圈、导线和电流表构成闭合电路。 线圈处于磁场中。 风机带动线圈旋转,切割磁感应线,产生感应电流。 因此,灵敏电流表的指针会偏转; 与发电机相同。 它的工作原理是基于电磁感应现象,在运行过程中将风能转化为电能。 【选择D】
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