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磁性:物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质的性质叫磁性。
磁体:具有磁性的物体,叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。
磁体的指向性:可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针,静止后总是一个磁极指南(叫南极,用S表示),另一个磁极指北(叫北极,用N表示)。
磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体两端的磁性最强,中间的磁性最弱。
无论磁体被摔碎成几块,每一块都有两个磁极。
磁极间的相互作用:异名磁极互相吸引,同名磁极互相排斥。
磁化:磁性材料在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化。
高温和剧烈震动可以使这些物体的磁性消失。
钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁材料。钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢,制造电磁铁的铁芯使用软铁。
物体是否具有磁性的判断方法:
①根据磁体的吸铁性判断。
②根据磁体的指向性判断。
③根据磁体相互作用规律判断。
④根据磁极的磁性最强判断。
第二节磁场
磁场:磁体周围的空间存在着磁场。
磁场看不见、摸不着,我们可以根据它所产生的作用来认识它,这里使用的就是转换法。
磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场而发生的。
磁场的方向:把小磁针静止时北极所指的方向定位那点磁场的方向。
磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线,任何一点的曲线方向都跟放在该店的磁针北极所指的方向一致。这样的曲线叫做磁感线。磁感线上某点的切线方向,就是该点的磁场方向。
对磁感线的认识:
在磁体外部,磁感线都是从磁体的N极出发,回到S极。在磁体内部正好相反。
磁感线布满磁体周围整个空间,磁感线的疏密表示磁性强弱。
磁感线是假想的闭合曲线,磁感线不是真实存在的(磁场是真实存在的),磁感线不交叉、不重合,磁感线要画成虚线。
用磁感线描述磁场、用光线描述光的传播的方法是模型法。
磁感线立体分布在磁体周围。
磁极受力:在磁场中的某点,北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致,南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。
典型的磁感线:
磁场的分类:地磁场、电流的磁场(第三节)
地磁场:地球本身是一个巨大的磁体,在地球周围的空间存在着磁场,叫做地磁场。
地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁南极。
小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。
我国宋代的沈括首先发现:地理的两极和地磁的两极并不重合,地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近。
第三节电生磁
最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。
奥斯特实验:如下图所示,将一根导线平行地拉在静止的小磁针的上方(乙图),观察导线通电时(甲图)小磁针是否偏转,改变电流方向(丙图),再观察一次。
对比甲图、乙图,可以说明通电导线的周围有磁场;
对比甲图、丙图,可以说明磁场的方向跟电流的方向有关。
通电螺线管的磁场:通电螺线管外部的磁场方向与条形磁体的磁场相似。磁极可用安培定则来判断。
安培定则:用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
螺线管的极性只与电流方向有关,与线圈绕法无关。
安培定则的应用:判断通电螺线管的磁极、根据磁极判断电流方向、根据磁极和电流方向判断线圈绕法。
典型图:
第四节电磁铁
电磁铁:插有铁芯的通电螺线管,在有电流通过时有磁性,没有电流时失去磁性,这种磁体就是电磁铁。
电磁铁的工作原理:电流的磁效应、磁化
影响电磁铁(通电螺线管)磁性强弱的因素:线圈匝数、电流大小、(是否插入铁芯)。
电磁铁的电流越大,它的磁性越强;外形相同的螺线管,电流大小相同时,线圈匝数越多,它的磁性越强。
电磁铁的应用:电磁起重机、电磁继电器、空气开关、磁悬浮列车、电话等。
磁悬浮列车利用了“同名磁极互相排斥”的原理。
电磁铁与永久磁体相比,所具有的优点有:
①可以改变电流的大小以改变磁性的强弱;
②可以改变电流方向以改变磁极;
③可以通过控制电流的有无来控制磁性的有无。
第五节电磁继电器扬声器
继电器: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、强电流电路的装置。
电磁继电器:电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
电磁继电器的结构:电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。有了电磁继电器,人们就可以安全方便地操纵大型机械了。
扬声器和话筒的能量转换:前者是将电能转化成声能的装置,后者是将声能转化成电能的装置。
扬声器的工作原理:-4所示电流时,受到磁体吸引而向左运动;当线圈通过的电流的方向相反时,受到磁体排斥而向右运动。交流电方向周期性改变,线圈带动纸盆不断振动,产生声音。
水位自动报警器的工作原理:如下图,当水位未达到金属块A时,电磁铁断路,不具有磁性。绿灯与电源接通,红灯断开。此时绿灯亮,红灯不亮。当水位达到金属块A时,电磁铁通路,具有磁性。红灯与电源接通,绿灯断开。此时红灯亮,绿灯不亮。
第四节电磁铁
电磁铁:插有铁芯的通电螺线管,在有电流通过时有磁性,没有电流时失去磁性,这种磁体就是电磁铁。
电磁铁的工作原理:电流的磁效应、磁化
影响电磁铁(通电螺线管)磁性强弱的因素:线圈匝数、电流大小、(是否插入铁芯)。
电磁铁的电流越大,它的磁性越强;外形相同的螺线管,电流大小相同时,线圈匝数越多,它的磁性越强。
电磁铁的应用:电磁起重机、电磁继电器、空气开关、磁悬浮列车、电话等。
磁悬浮列车利用了“同名磁极互相排斥”的原理。
电磁铁与永久磁体相比,所具有的优点有:
①可以改变电流的大小以改变磁性的强弱;
②可以改变电流方向以改变磁极;
③可以通过控制电流的有无来控制磁性的有无。
第五节电磁继电器扬声器
继电器: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、强电流电路的装置。
电磁继电器:电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
电磁继电器的结构:电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。有了电磁继电器,人们就可以安全方便地操纵大型机械了。
扬声器和话筒的能量转换:前者是将电能转化成声能的装置,后者是将声能转化成电能的装置。
扬声器的工作原理:-4所示电流时,受到磁体吸引而向左运动;当线圈通过的电流的方向相反时,受到磁体排斥而向右运动。交流电方向周期性改变,线圈带动纸盆不断振动,产生声音。
水位自动报警器的工作原理:如下图,当水位未达到金属块A时,电磁铁断路,不具有磁性。绿灯与电源接通,红灯断开。此时绿灯亮,红灯不亮。当水位达到金属块A时,电磁铁通路,具有磁性。红灯与电源接通,绿灯断开。此时红灯亮,绿灯不亮。
第六节电动机
探究“磁场对通电导线的作用”:
如图所示,把一根直导体AB放在蹄形磁体的磁场里,并与电源、开关、滑线变阻器组成一闭合电路。
【实验步骤】
①合上开关,接通电路,导体AB中产生由A向B流动的电流,这时导体AB向左运动起来。
②将电源上的正、负极接线对换,合上开关,导体AB中产生由B向A流动的电流,这时导体AB向右运动起来。
③将蹄形磁体的磁极上下翻转,导体AB的运动方向也发生变化。
【实验结论】
①通电导体在磁场里受到力的作用。
②通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。
磁场对电流的作用:实验表明,通电导体在磁场中要受到磁场对电流的力而运动。
力的方向跟电流方向和磁感线(磁场)方向有关。电流方向或磁感线方向变得相反时,力的方向变得相反;电流方向和磁感线方向都变得相反时,力的方向不变。
电动机:电动机是将电能转化为机械能的装置。
工作原理:通电线圈在磁场中受力转动。
能量转换:电能转化为机械能。
分类:交流电动机、直流电动机(直流电动机有换向器)
换向器的作用:在线圈刚越过平衡位置时自动改变电流方向,使线圈持续运动下去。
组成:电动机主要由转子和定子组成。
在直流电动机,当线圈位于平衡位置时,线圈内没有电流,线圈不受力的作用。
直流电动机的线圈内都是交流电。
电动机的优点:构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可以改变、污染小等。
欧姆定律适用于未转动的电动机的线圈。
电动机转动时,只有和成立。
第七节磁生电
电磁感应的探究实验:
如图,在两段磁体的磁场中放置一根导线,导线的两端跟电流表连接。
【实验步骤、现象】
①当导体AB顺着磁感线上下运动或静止不动时,电流表指针不偏转,说明电路中没有电流。
②当导线AB水平向左运动时,电流表指针向右偏转,表明电路中产生了电流,电流方向是从B到A。
③当导线AB水平向右运动时,电流表指针向左偏转,表明电路中产生了电流,电流方向是从A到B。
④当导线AB水平向左运动时,但先将磁铁的磁极位置对调,电流方向是从A到B。
【实验结论】
①产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
②导体中感应电流的方向,跟导体的运动方向和磁感线方向有关。
【注意事项】
①该电路没有电源。
②本实验中的能量转化:机械能转化为电能。
1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。
电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
导体中感应电流的方向,跟导体的运动方向和磁感线方向有关。
发电机:发电机是将机械能转化为电能的装置。
原理:电磁感应现象
能量转化:机械能转化为电能。
发电机由转子和定子组成。
直流发电机中有换向器。
在直流发电机中,当线圈位于平衡位置时,线圈内没有电流。
交变电流:在交变电流中,电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率,单位是Hz。我国电网的交流电,频率是50Hz,,电流在每秒内产生的周期性变化的次数是50次。
无论是直流发电机还是交流发电机,线圈内都是交流电。
录音的原理是电流的磁效应(电能转化为声能)和磁化,放音的原理是电磁感应现象(声能转化为电能)。