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时间:2020-07-11
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1、第四章《电和磁》(第4~5节)知识解读一、电动机磁场对通电导体和线圈的作用1.通电导体在磁场中会受到力的作用①所受到力的方向与电流方向和磁场(磁感线)方向有关,当电流方向或磁场方向中有一个改变时,所受力的方向将改变,当两者同时改变时,受力方向将不变;②所受到力的大小与电流大小和磁场强度有关。2.通电线圈在磁场中会发生转动①由于通电线圈对边电流方向相反,所以受力方向相反,当此两个力与线圈不在同一个平面内时,线圈将会转动;②当线圈平面与磁场方向垂直时,对边受力方向与线圈在同一个平面内,此时线圈将不会发生转动,线圈处于平衡位置;③通电线圈在磁场中转到平衡位置时,会
2、在平衡位置附近来回摆动,最后静止在平衡位置,这是因为线圈转过平衡位置时,受到力的方向与运动方向相反,从而将线圈拉回到平衡位置。3.通电导体在磁场中的运动和通电线圈在磁场中的转动都是将电能转化为机械能。直流电动机1.换向器①作用:使线圈在利用惯性转过平衡位置的时候,线圈中的电流方向发生改变,线圈受力方向与线圈的运动方向保持一致,从而使线圈能一直转动下去;②构造:由两个铜制半环制成。2.直流电动机(使用直流电源的电动机)①构造:由定子与转子构成,定子是电动机中固定的部分,转子是电动机中转动的部分;②原理:利用通电线圈在磁场中转动的原理制成;③能量转化形式:将电能
3、转化为机械能。3.交流电动机(使用交流电源的电动机):构造、原理和能量转化形式与直流电动机相同。二、磁生电电磁感应1.1831年英国物理学家法拉第发现了磁生电—电磁感应现象;2.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,产生的电流叫感应电流。3.产生感应电流的条件:①必须是闭合电路(只有闭合电路才可能有电流),否则切割磁感线时只能产生感应电压;②必须是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,如果整个电路都在磁场中运动,则可能不会产生感应电流;③闭合电路的部分导体必须是做切割磁感线运动才会产
4、生感应电流,所谓切割磁感线运动是指导体的运动方向与磁感线方向不平行(不必垂直),此时导体的运动就是切割磁感线运动。4.产生的感应电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关,所以做实验时如果导体来回运动,我们就会看到电流表的指针左右摆动。5.产生的感应电流的大小与磁场强度、导体切割磁感线的速度和导体的数量(有时是线圈的匝数)有关。6.电磁感应现象中能量的转化形式是将机械能转化为电能。交流发电机1.发电机的工作原理:电磁感应。2.发电机的能量转化形式:机械能转化为电能。3.发电机的构造:转子和定子,转子即为发电机中转动的部分,定子是不转动的部分。4.线圈在磁场中转
5、动一周的过程中,当线圈平面与磁场方向垂直(此时线圈上下两边的运动方向与磁场方向平行)时,线圈中没有电流产生,且线圈转动一周,电流方向改变两次。5.实际使用的大型发电机中的转子不是线圈(线圈是由多匝铜线绕制而成,因此很重),而是电磁铁。大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电的。点击《电动机》例1在物理学中,用表示电流的方向垂直于纸面向里,⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示,甲图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直,又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F,乙图所示的四种情况中,通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是()分析:通电导体在磁场
6、中受力的方向取决于导体中的电流方向和磁感线方向。将甲图逆时针旋转90°可得A图,故A图通电导体受到的磁场方向向下;B图相对甲图来说,磁场方向改变,电流方向不变,受力方向应该变为与原来相反,所以B图中导体的受力方向水平向右;C图相对于甲图来说,电流方向和磁场方向都改变,故受力方向不变,磁场力仍水平向左;D图相对于甲图,磁场方向不变,电流方向改变,所以导体受力方向也与甲图相反,即D图中的导体受力方向水平向右。答案:C例2如图所示的实验中,闭合开关后,导体棒ab向右运动,这说明____________对通电导体有力的作用;若要使ab棒向左运动,你的方法是_____
7、__________________。分析:闭合开关后,导体ab中有了电流,导体棒的运动说明了磁场对电流有力的作用,通过课堂演示实验可知,通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关,若只改变两个因素中的一个因素,则通电导体的受力方向就改变,若同时改变两个因素则受力方向不变。答案:磁场改变电流的方向或者改变磁场的方向例3要改变直流电动机的转动方向,可采用的措施是:( ) A.增大或减小线圈中的电流强度 B.增强或减弱电动机里的磁场 C.改变线圈中的电流方向,或对调磁铁的磁极 D.改变线圈中的电流方向,同时对调磁铁的磁极分析:电动
8、机的原理是磁场对电流的作用,而作用力的方向的方向与导
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