电与磁同步检测2.doc
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4、器的工作原理。三. 知识点分析奥斯特的实验:如图1所示,将一根导线平行地拉在静止小磁针的上方,观察导线通电时小磁针是否偏转,改变电流方向,再观察一次。 甲:通电 乙:断电 丙:改变电流方向图1 奥斯特实验实验表明,导线通电时磁针发生偏转,切断电流时磁针又回到原位。这说明:通电导线和磁体一样,周围存在着磁场,即电流的磁场;正是电流的磁场使磁针发生偏转。这种现象叫做电流的磁效应。实验还表明,电流方向改变了,磁针的偏转方向也相反。这说明电流的磁场方向跟电流方向有关。在历史上,人们对电现象和磁现象的研究是分别进行的,在相当长的时间里都认为电和磁是互不相关的两件事。19世纪初,一些哲学家和科学家开始认为
5、自然界各种现象之间应该是互相有联系的。基于这种思想,丹麦物理学家奥斯特用实验方法来寻找电和磁之间的联系。起初他的实验都失败了。直到1820年4月的一天,他在课堂上演示物理实验时,有一次把导线平行地放在磁针上面通电,磁针发生偏转。当时并没有引起在场其他人的注意,而奥斯特却是个有心人,看到这个现象后非常兴奋。他紧紧抓住这个现象,又继续做了几十个不同的实验,终于成为第一个发现电与磁之间的联系的人而载入史册。通电螺线管的磁场:奥斯特的发现激发了科学家的探索热情。他们让电流通过弯成各种形状的导线,研究电流的磁场,其中有一种就是把导线绕成螺线管再通电,通电螺线管的磁场是什么样的呢?如图2所示,在螺线管的两
6、端各放一个小磁针,并在硬纸板上均匀地撒满铁屑,通电后观察小磁针的指向,轻敲纸板,观察铁屑的排列情况、改变电流方向,再观察一次。图2 通电螺线管的磁场实验结果表明,通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样,通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极,它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定。改变电流方向,通电螺线管的南北极正好对调,这说明,通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。通电螺线管的极性跟电流方向的关系,可以用安培定则来判定。照图3那样,用右手握螺线管,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。你能用这个方法判定图2中螺线管的N、S极吗?图3 安培定则用小磁针探
7、查通电螺线管的磁场,发现当螺线管内插入铁芯时,由于铁芯被磁化,磁场大大增强图4,因此,人们在利用通电螺线管得到强磁场时,一般都要把螺线管紧密地套在一个铁芯上,这样就构成了一个电磁铁。图4 铁芯使通电螺线管的磁性增强电磁铁有什么特点?它的磁性强弱跟哪些因素有关系呢?请你自己做实验来研究,给你的实验器材是:一个线圈匝数可以改变的电磁铁、电源、开关、滑动变阻器、电流表和一小堆大头针。1. 电磁铁的磁性跟电流的通断有关系吗?把电磁铁和电源、开关串联起来。观察通电和断电时电磁铁对大头针的作用。2. 电磁铁的磁性强弱跟电流的大小有关系吗?把电源、开关、滑动变阻器、电流表和电磁铁上匝数较少的线圈串联起来。调
8、整变阻器的滑片,使通电时电路中的电流较小。观察通电时电磁铁吸引大头针的数目。然后移动变阻器的滑片,使电流增大,观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化?3. 对于外形相同的螺线管,电磁铁的磁性强弱跟线圈的匝数有关系吗?改变电磁铁的接线,增加通电线圈的匝数,同时调整变阻器的滑片,使电流保持不变。观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化。将你的实验结果填入下面的空白处:(1)电磁铁通电时 磁性,断电时 磁性。(2)通入电磁铁的电流越大,它的磁性越 。(3)在电流一定时,外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越 。电磁铁在实际中用处很多,它的最直接的应用之一是电磁起重机。工厂里搬运钢铁的电磁起重机安装在
9、吊车上,可以上下移动,还可以跟吊车一起移动。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。电磁铁在电铃、发电机、电动机、自动控制上都有应用。人直接操作高压电路的开关是很危险的,因此我们希望通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断。利用电磁铁制成的电磁继电器,帮助我们解决了这个问题。 图5 电磁继电器的结构和工作电路A:电磁铁 B:衔铁 C:弹簧 D:动触点 E:静触点工作原理:电磁铁通电时,把衔铁吸下来,使D和E接触,工作电路闭合,电磁铁断电时失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路。电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。图5中的虚线部分是电磁继电器的结构和工作电路示意图。把图和实物结合
10、起来,认识它的各个部分,弄懂它的工作原理,然后做下面的实验。实验:把继电器线圈接到电源上,组成控制电路,观察通电和断电时触点闭合和断开的情况,再用一个电源和小灯泡组成一个工作电路,使继电器通电时小灯泡亮,断电时小灯泡灭。上面的实验用继电器控制小灯泡,似乎没有必要。但如果工作电路是对人有危险的高压电路,就很有必要了。由人直接操作的继电器控制电路只需要低压就可以工作,不会有危险。如果生产场所温度高或环境不好,还可以把继电器留在那里,而把控制电路的开关安装在远离该处的地方,进行远距离操作(图6)。在继电器控制电路中接入对温度或光照敏感的元件,用这些元件操纵控制电路的通断,还可以实现温度自动控制或光自
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