电 磁.doc

电 磁学习目标要求：1、知道磁体的吸铁性和指向性;知道磁极间的相互作用规律;知道磁化和去磁。2、知道磁体周围存在着磁场和磁场具有方向性;知道磁感线，会画常见磁体的磁感线。3、知道磁场的基本性质;初步认识地磁场。4、知道电流周围存在磁场。知道通电螺线管外部磁场和条形磁体相似。3、会用安培定则确定电螺线管的极性和通电螺线管中的电流方向。4、知道奥斯特实验。5、理解电磁铁的工作原理。理解电磁铁的特点。6、知道电磁继电器的构造和工作原理。7、常识性了解话筒、听筒的主要结构和工作原理。知识点精析：1、磁性物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍及其合金或铁和其他金属的氧化物，统称为磁性材料。磁性材料在现代生活和科学技术中具有广泛的应用，如计算机的磁盘、商用磁卡、电冰箱的密封磁条等。2、磁体具有磁性的物体称为磁体，磁体分天然磁体和人造磁体。人造磁体又可分为永磁体和软磁体，其中永磁体常用钢材料制成，软磁体常用软铁制作。磁体的两端磁性最强，中间磁性最弱。利用此特点可判断物体有无磁性。磁体的基本性质有：（1）吸铁性。磁体只能吸引铁、钴、镍等磁性材料，而不能吸引铝、铜、木材等非磁性材料。利用“吸铁性”也可判断物体有无磁性。（2）指向性。磁体自由静止时具有指南北方向的性质。利用“指向性”不仅可以判断物体有无磁性，而且还可确定磁体的极性。3、磁极磁体上磁性最强的部分称为磁极。一个磁体，无论其形状、大小如何，都有一对磁极，分别称为北（N）极和南（S）极。磁极总是成对出现。磁极间的相互作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，综合利用该规律不仅可以判断物体有无磁性，而且还可以确定磁体的极性。4、磁化使原来没有磁性的磁性材料获得磁性的过程叫做磁化。凡是被磁体磁化的磁性材料，也有一对N、S极，且靠近磁体磁极的一端必与该磁极异名。软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料，钢被磁化后，磁性能够长期保持，称为硬磁性材料。5、磁场(1)磁场的存在磁场是存在于磁体和电流周围空间的一种特殊物质。就像空气一样是看不见摸不着的，但没有人会怀疑它的客观存在磁极间的相互作用就是通过磁场来实现的，正是由于磁场是物质的一种特殊形态，我们必须通过磁场与其他物体间的相互作用来认识它，脱离了磁场与物体间的作用而孤立地研究磁场是不可能的，因此，我们可以根据磁场的基本性质来认识磁场的存在(2)磁场的基本性质磁场对放入其中的磁体会产生磁力的作用。值得注意的是，虽然我们可以通过磁场的基本性质来认识磁场的存在，即通过放入磁体来感知磁场的存在，但这并不表示没有放磁体的空间就不存在磁场在磁体周围没有放入磁体时，磁场仍然客观存在，只是磁场的基本性质没有表现出来。(3)磁场的方向在磁场中放入一些小磁针，这些小磁针稳定后N、S极都有确定的指向，这说明磁场具有方向性，并且磁场的方向可以由小磁针的指向反映出来但是，任何小磁针都有N、S两极，当小磁针稳定后，其N、S极的指向必然相反，而磁场中确定的点，其磁场方向应是确定的因此，对磁场方向的描述人为规定为：在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向根据这一规定，在磁场中的某点小磁针S极受力的方向、小磁针静止时S极所指的方向跟该点磁场方向相反。6、磁感线及其特点为了形象、直观地描述磁场，人们引入了磁场的图示磁感线。磁感线有以下特点：(1)磁感线是人为引入的一组假想曲线，是模拟无数小磁针在磁场中的分布和排列情况而画出的曲线，磁场中并没有客观存在的磁感线(2)用磁感线能形象地确定磁场的方向磁感线上任一点的切线方向与该点的磁场方向一致(3)用磁感线能表示磁场的强弱。磁感线越密处磁场越强，磁感线越疏处磁场越弱。(4)磁感线为闭合曲线。在磁体外部，从N极到S极；在磁体内部，从S极到N极。(5)任意两条磁感线不能相交。因为在磁场中任一点，其磁场只有一个确定的方向。(6)磁感线是空间立体分布的，不只是在一个平面上。7、地磁场及其分布地球本身是一个巨大的磁体，在地球周围空间存在着地磁场，地磁的S极在地理北极附近，地磁N极在地理南极附近。地磁场类似于条形磁铁的磁场分布。地球周围的地磁场方向由南向北，据此，赤道附近上空地磁场方向呈水平指向北，地理北极附近呈竖直指向下，地理南极附近呈竖直指向上。8、磁偏角在地面上静止的小磁针并不指向正南北方向，说明地磁场的N、S极与地理的南、北极并不完全重合，即存在磁偏角。我们把小磁针静止时的指向与地理上的南北方向所成的角度，叫磁偏角。不同的地理位置，磁偏角不同。例如北京的磁偏角是418，上海的磁偏角是313，广州的磁偏角是047。另外，同一地理位置的磁偏角也在缓慢地变化着。需要指出，我国宋代学者沈括是世界上最早准确记述磁偏角的科学家，比哥伦布横渡大西洋时才发现这一现象早了四百多年。9、奥斯特实验1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现：（1）通电导体和磁体一样，周围存在着磁场，即电流具有磁效应。（2）电流周围的磁场方向与通过导体的电流方向有关。奥斯特实验的重大意义是首次揭示了电和磁之间的联系，对磁现象的“电”本质的研究提供了有力的证据。10、通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似。在螺线管的外部，磁感线由N极出来，从S极进入螺线管；在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极。通电螺线管的极性跟电流方向的关系，可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让四指弯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北极。11、电磁铁及其工作原理内部带有铁芯的通电螺线管叫电磁铁。当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。为了使电磁铁的磁性更强，通常将铁芯制成蹄形。但要注意蹄形铁芯上线圈的绕向相反，一边顺时针，另一边必须逆时针。如果绕向相同，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性。另外，电磁铁的铁芯用软铁制做，而不能用钢制做。否则钢一旦被磁化后，将长期保持磁性而不能退磁，则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制，而失去电磁铁应有的优点。电磁铁的工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应工作的。12、电磁铁的特点及应用由实验研究发现，电磁铁有以下特点：（1）磁性的有无，由通、断电控制。（2）磁性的强弱，由电流的大小、线圈匝数控制。（3）磁极的极性，由改变电流的方向控制。电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。13、电磁继电器的结构电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路包括低压电源、开关和电磁铁，其特点是低电压、弱电流的电路；工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点，其特点是高电压、强电流的电路。14、电磁继电器的工作原理电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离），工作电路闭合（或断开）。当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。15、话筒和听筒的结构话筒主要由金属盒里的膜片和碳粒构成。听筒主要由永磁铁、螺线管和薄铁片构成。16、电话的工作原理最简单的电话由话筒、听筒和电池组等串联而成。话筒的工作原理可简记为：声波膜片振动挤压碳粒电阻变化变化的电流。听筒的工作原理可简记为：变化的电流电磁铁对薄铁片引力的变化薄铁片振动发声。电话的工作原理可简记为：声波（振动） 变化的电流 振动（声波）。电和磁（二） 学习目标要求：1、知道电磁感应现象,知道产生感应电流的条件,知道感应电流方向跟哪些因素有关。2、知道在电磁感应现象中实现了能的转化。3、知道发电机的构造和工作原理,知道发电机是机械能转化为电能的装置。4、知道直流电和交流电,知道家庭电路的电流是交流电及交流电的周期和频率。5、知道磁场对通电导体有力的作用,知道通电导体受磁力作用而运动的过程中电能转化为机械能,知道通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关。6、知道直流电动机的工作原理,知道换向器结构及其作用,知道电能可以转化为机械能。7、常识性了解电能的优越性。知识要点精析1、产生感应电流的条件产生感应电流必须同时具备两个条件：（1）电路必须闭合；（2）一部分导体做切割磁感线运动。这里所指的切割运动，可以是垂直磁感线切割，也可以是斜着切割；可以是导体运动；也可以是磁场运动。如果在没有构成闭合电路时，导体做切割磁感线运动，虽然没有感应电流，但是切割运动的导体两端有感应电压，一旦电路闭合，便由这个感应电压产生感应电流，而切割磁感线运动的导体就相当于一个电源。2、感应电流的方向导体中感应电流的方向，跟导体运动方向和磁感线方向有关。现在我们就以导体运动方向和磁感线方向互相垂直这一最简单的情况为例来讨论。如图所示，导体垂直于纸面，磁感线方向竖直向上，导体向右垂直切割磁感线，此时导体中感应电流的方向垂直纸面向外（用表示）。由于感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向都有关，可以判定，若只是导体运动方向相反，那么感应电流方向就变为相反，即垂直纸面向内（用 表示）；若只是磁感线方向变得相反，那么感应电流的方向也变为相反，（即 ）；若导体运动方向和磁感线方向同时变为相反方向，则感应电流的方向将保持不变（仍为）。3、电磁感应现象中的能量转化在电磁感应现象中，外力移动导体消耗了机械能，而导体中产生感应电流便获得了电能，因此电磁感应现象中是机械能转化为电能，且遵守能量转化守恒定律。4、交流发电机的构造和工作原理交流发电机主要由转子和定子两部分组成。大型发电机都采用旋转磁极式(线圈不动，磁极旋转)的结构，可使功率达几十万千瓦，甚至百万千瓦以上。由于感应电流的方向是由导体切割磁感线的运动方向和磁感线的方向共同决定的，上述两个方向之一发生改变都可引起感应电流方向的改变，但两个方向同时改变时，感应电流的方向却不会改变因此，交流发电机中保持一个方向不变，而改变另一个方向。例如保持磁感线方向不变，让线圈的切割方向改变(旋转电枢式发电机)随着线圈在磁场中的不断转动，当线圈每一次通过与磁感线垂直的平面时，导体切割磁感线的运动方向改变一次，即电流的方向改变一次因此，线圈每转动一周，导体切割磁感线的方向改变两次，感应电流的方向也随之改变两次，这就是交流电产生的原因这种随着线圈或磁极的旋转，电流方向周期性地发生改变的电流，称之为交流电。可见，发电机是利用电磁感应现象制成的，它是把机械能转化为电能的装置。5、交流电的周期和频率周期和频率是描述交流电周期性变化快慢程度的物理量周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，单位是s；频率是指每秒钟内线圈转动的周数，单位是Hz。1Hz=1s-1。周期T与频率f的关系为： 。我国使用的交流电周期为0.02s，频率为50Hz，即1s内有50个周期，电流方向1s内改变100次。6、磁场对电流的作用由电流的磁效应可知，电流的周围空间也存在着磁场，因此可把通电导体等效看成一个磁体又由磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体有力的作用可知，当通电导体与磁体接近时，它们之间的相互作用也通过磁场而发生因此，磁场对电流的作用，其实质也是磁体和磁体间通过磁场而发生的作用7、通电导体在磁场里的受力方向跟什么因素有关，如何改变实验表明：通电导体在磁场里的受力方向跟导体中的电流方向和磁感线的方向有关在电流方向和磁感线方向都确定时，受力的方向也被确定如果只改变电流方向或磁感线的方向，那么受力方向随之改变但是若电流方向和磁感线方向同时变为相反方向，受力方向将不发生改变8、通电导体在磁场中何时不受力，何时受力最大通电导体在磁场中，不是任意放置都会受力当通电导体与磁感线平行时，受到的磁场力为零；当通电导体与磁感线方向垂直时，受到的磁场力最大9、通电线圈在磁场中的转动当线圈平面与磁感线方向平行时，由于通电线圈的两条对边中的电流方向相反，它们在磁场中受到磁场力的方向相反，且不在一条直线上，在这两个力的作用下，线圈就会绕轴转动，当转到线圈平面与磁感线方向垂直的位置(平衡位置)时，线圈的两条对边因受到平衡力的作用将在该位置静止但是通电线圈转到平衡位置之前具有一定的速度，由于惯性它会继续向前运动，转过平衡位置后受到磁场力方向改变又会使它返回平衡位置，所以线圈要来回摆动几下后再停下来。10、直流电动机的工作原理直流电动机是靠直流电源供电，把电能转化为机械能的装置。它是利用通电线圈在磁场里受力而转动的现象制成的。11、换向器的作用直流电动机主要由磁极、线圈、电刷和换向器四部分组成，其中换向器是由跟线圈两端相连的两个彼此绝缘的半铜环组成，并与电刷接触良好。换向器的作用是在线圈每经过平衡位置时，通过换向器及时自动改变线圈中的电流方向和线圈的受力方向，使线圈仍能按原来的方向连续地转动下去。12、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发生转动的原理制成的利用电磁感