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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:具有磁性的物体(磁铁:铁质的磁体)
分类:永磁体分为天然磁体、人造磁体
3、磁极: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(小磁针或悬挂起来能自由转动的条形磁铁),指南的磁极叫南极(S),指北的磁极叫北极(N)
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。
4、磁化:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
①磁铁能吸引铁钉的原因:铁钉被磁化,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,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。
5、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。
二、磁场:
1、磁场:磁体周围存在着的一种看不见、摸不着的特殊物质。
科学方法说明:爱因斯坦说过:“磁场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在。”磁场虽然看不见、摸不着,但我们可以通过它对小磁针的作用来认识它。这就是转换法——科学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常从一些非常直接的现象去间接认识,或用易测量的的物理量直接测量。如:通过力的作用效果认识力;通过电流的效应认识电流;通过墨水的扩散现象认识分子的运动。再如:一些物理量不能直接测量如电阻R、密度ρ,可根据其定义式R=U/I、ρ=m/V转换为可直接测量的U、I、m、V,然后通过计算求出。很多仪器的制造也利用了转换法,如:将温度转换成液柱的升降制成温度计;将液体压强转换成两液面的高度差制成压强计。
2、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。
3、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。
4、磁感应线:在磁场中画一些有方向的曲线
①任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。
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。
③典型磁感线:
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,是虚拟的。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、磁感线是不相交的、封闭的曲线。
D、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
E、在磁场中的某点,小磁针静止时N极指向跟该点的磁场方向以及通过该点的磁感线方向一致。
科学方法说明:用磁感线描述磁场的方法叫模型法。模型法是指用理想化的方法将现实中的事物简化(忽略次要因素、突出主要矛盾)而建立事物的科学模型而加以研究的科学方法。如光线、光的直线传播、匀速直线运动、等高线地形图等。
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。
③磁偏角:首先由我国宋代的沈括(著有《梦溪笔谈》)发现。
四、电流的磁场:
1、奥斯特实验:1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现通电导线的周围存在磁场,称为电流的磁效应。
①该现象说明:通电导线的周围存在磁场,且磁场方向与电流的方向有关。
②直线电流周围的磁感线规律是:
a、以直导线的各点为圆心的同心圆。
b、距离直线电流越近,磁性越强,反之越弱。
③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、探究:影响通电螺线管磁性强弱的因素
3、电磁铁:带有铁芯的通电螺线管。
①插入铁芯后通电螺线管磁性增强的原因:铁芯插入通电螺线管后被磁化,相当于一个磁铁,铁芯的磁场与通电螺线管的磁场叠加后致使电磁铁磁性增强。
②优点:磁性有无由通断电来控制,磁极由电流方向来控制,磁性强弱一般由电流大小控制。
③应用:电磁继电器、电话等
4、电磁继电器:实质是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:利用列车轨道上的电磁铁的磁极和列车上的电磁铁的磁极相互吸引或排斥而把列车悬浮起来。
信息的磁记录: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,电信号转化为磁信号(电流的磁效应);放音时,磁信号转化为电信号(电磁感应原理)。
五、磁场对电流的作用:
1、通电导体在磁场中运动。
通电导体在磁场中受到磁场力的作用。磁场力的方向,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。磁场力的大小,跟电流大小和磁场强弱有关,电流越大、磁场越强,受到的磁场力越大。
2、应用:直流电动机
构造:线圈(转子)、磁铁(定子)、换向器、电刷;
工作原理:利用通电线圈在磁场中受力转动;
能量转换:电能转换为机械能
平衡位置:线圈平面与磁感线垂直,此时线圈受平衡力作用。
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。)
优点:构造简单、控制方便(可改变电流方向而改变转向、改变电流大小而改变转速)效率高、无污染。
六、电磁感应:
1、电磁感应: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现象。该现象于1831年,由英国物理学家法拉第首先发现。
2、感应电流产生的条件:闭合电路的一部分导体、做切割磁感应线运动。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。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。
3、感应电压:导体在磁场中做切割磁感线运动,在导体两端即产生感应电压。(有感应电压时不一定有感应电流)
4、电磁感应和磁场对电流的作用的区别
电磁感应
磁场对电流的作用
现象
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感应线运动时,导体中就产生电流。
通电导体(线圈)在磁场中受到力的作用
能量转化
机械能→电能
电能→机械能
力的性质
外力
磁场力
导体中的电流
感应电流
由电源供给
应用
发电机工作原理
电动机工作原理
5、应用——交流发电机
构造:线圈、磁极、铜环、电刷;
工作原理:电磁感应。
能量转换:工作过程中,机械能转化为电能。
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。(注:交流发电机和直流发电机在内电路线圈中产生的都是交流电。交流发电机通过铜环向外电路输出交流电。直流发电机通过换向器向外输出直流电。)
大型交流发电机主要由转子和定子两部分组成。一般采用线圈不动、磁极旋转的方法来发电。还用电磁体代替永磁体。原因:线圈匝数多,导线很粗,高速旋转困难;使用电磁铁可得到强磁场
直流电动机和交流发电机的区别
直流电动机
交流发电机
原理
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
构造
与电刷接触的是换向器
与电刷接触的是两个铜环
能量转化
电能→机械能
机械能→电能
在电路中的作用
用电器
电源
7、交流电和直流电:
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、、频率是50赫、电流方向1s改变100次。
直流电:电流方向不变的电流。(如干电池、蓄电池、直流学生电源)
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。
2、测电笔:
结构:笔尖金属体、弹簧、氖管、大电阻(约1000千欧)、笔尾金属体
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)
作用:当电路中电流过大时,能自动切断电路,起到保险作用。
材料:电阻率大、熔点低
连接方法:串联在电路中
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。
4、断路器
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。
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。
优点:比保险丝更方便
5、三孔插座(左零右火上地)和三脚插头(两脚接用电器的用电部分,一脚接用电器外壳)
6、安全用电
触电:通过人体的电流达到一定值时对人体的伤害事故。通过人体的电流越大,从触电到死亡的时间越短。
人体电阻:1000-2000欧、安全电流:≤30毫安;安全电压≤36伏
7、低压触电的方式
单线触电:站在地上的人触到火线,则有电流由火线进入人体到地,形成回路,造成触电。(火线—人体—大地)
双线触电:站在绝缘体上的人同时接触到两根电线时,电流将由火线进入人体到零线而形成回路,造成触电。(火线—人体—零线)
8、高压触电有高压电弧触电和跨步电压触电。
9、安全用电原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
10、抢救措施:先切断电源,再用干燥的木棒拨开,人工呼吸.