新人教版九年级物理第20章电与磁知识点全面总结.docx

20电与磁第1节磁现象磁场一、磁现象1、磁性：若物体能够吸引铁、钴、镍等物质，我们就说该物体具有磁性。铁、钴、镍等物质称为磁性材料。具有磁性的物体有两个特点：一是能吸引磁性材料，非磁性材料不能被吸引，如磁体不能吸引铜、铝、纸、木材等；二是吸引磁性材料时，可不直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸住铁块。2、磁体：具有磁性的物体称为磁体。3、磁极：磁体上磁性最强的部位叫做磁极，任何一个磁体，无论其形状如何，都只有两个磁极，其中一个是南极（S极），另一个是北极（N极）。磁极是磁体上磁性最强的部位。知识拓展：自然界中不存在只有单个磁极的磁体，磁体上的磁极总是成对出现的，而且一个磁体也不能有多于两个的磁极。4、磁极间的相互作用（1）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。（2）判断物体是否具有磁性的方法根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁屑，若能够吸引铁屑，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。根据磁体的指向性判断：将被测物体用细线吊起，若静止时总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体的一端分别靠近静止小磁针的两极，若发现有一段发生排斥现象，说明该物体具有磁性；若与小磁针的两极均表现为相互吸引，则说明该物体没有磁性。根据磁极的磁性最强判断：若有A、B两个外形完全相同的钢棒，已知一个有磁性，另一个没有磁性，区分它们的方法是：将A的一端从B的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若发现A、B间的作用力有大小变化，则说明B有磁性。（3）磁体和带电体的对比磁体带电体能吸引磁性材料能吸引轻小物体有南、北极之分，磁极不能单独存在有正、负电荷之分，电荷能单独存在同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引5、磁化和磁性材料（1）一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。（2）软磁体和硬磁体：铁棒被磁化后，其磁性很容易消失，称为软磁体。钢棒被磁化后，其磁性能够长期保持，称为硬磁体或永磁体。因为钢具有长期保持磁性的性质，所以永磁体常常用钢来制作。知识拓展：磁化既有有利的一面，也有有害的一面。磁化的危害实例有：机械手表被磁化后走时不准；彩色电视机被磁化后色彩失真。此话在生活中也有不少应用，如制作指南针。消磁：通过撞击、煅烧等手段使磁体失去磁性的过程。消磁可以看成是磁化的逆过程，是将磁体内部原来排列整齐有序的磁分子打乱，变得杂乱无章。注意：任何磁极靠近没有磁性的铁或钢制物体时总是互相吸引，这说明铁或钢制物体被磁化后靠近该磁极的那一端与该磁极一定是异名磁极。不是所有物体都能被磁化。例如磁体不能吸引铜、铝、玻璃等，这些物体不能被磁化。二、磁场1、磁场：磁体周围存在着我们肉眼看不见的物质，这种看不见、摸不着的物质叫做磁场。磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。2、磁场的基本性质：对放入其中的磁体产生力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。3、磁场方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。4、磁感线（1）概念：把小磁针在磁场中的排列情况，用一些带箭头的曲线画出来，可以方便，形象地描述磁场，这样的曲线叫磁感线。（2）方向：磁感线是一些有方向的曲线，磁感线上某一点的切线方向与放在该点的小磁针静止时北极的指向一致，也与该点的磁场方向一致。（3）理解磁感线时应注意的几个问题磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了直观、形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线，它并不是真实存在的。磁感线是有方向的，曲线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线分布的疏密可以表示磁场的强弱，磁体的两极处磁感线最密，表示在其两极处磁场最强。磁体周围磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极，形成一条条闭合的曲线。磁体周围磁感线的分布是立体的，而不是平面的。我们画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线的分布情况。磁体周围的任何两条磁感线都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向。如果某一点有两条磁感线相交，则该点就有两个磁场方向，这是不可能的。5、几种常见的磁感线分布三、地磁场1、地球周围存在着磁场2、地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场。整个地球类似一个巨大的条形磁体。小磁针之南北，就是因为受到地磁场的作用。3、磁偏角：地球这个巨大的磁体有两个磁极，分别把它称为地磁的南极（S）和地磁的北极（N），地磁的两极和地理的两极并不重合。地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，因此小磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离，他们之间有一个偏差角度，我们称之为磁偏角。世界长最早准确记述磁偏角的是我国宋代学者沈括。4、小磁针的工作原理：由于受地磁场的作用，小磁针静止时，南极总是指向南方（地磁北极），北极总是指向北方（地磁南极）。第2节电生磁一、电流的磁效应1、奥斯特实验：电和磁之间是否存在联系？实验探究现象分析导线通电时，小磁针发生偏转小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场的作用，进一步说明通电导线和磁体一样，周围存在磁场，即电流的磁场断电后，小磁针又回到原位断电后，导线中没有电流，导线周围的磁场消失，说明导线周围的磁场是有电流产生改变导线中通入电流的方向，小磁针发生反向偏转电流方向改变时，小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向发生了改变，进一步说明电流的磁场方向跟电流的方向有关探究归纳：电流周围存在磁场；电流的磁场方向跟电流的方向有关。注意：试验中，导线应放在小磁针上方并且两者平行，若两者垂直，通电时小磁针不会偏转。采用“触接”的方式给导线通电。用电源短路的形式可以在导线中获得较大的电流，使通电导线周围的磁场更强些，小磁针偏转更明显，但要注意闭合电路的时间一定要短，否则会烧坏电源。通电导线周围的磁场是一种看不见、摸不着的物质，把小磁针放在通电导线附近，通过小磁针的偏转来反映磁场的存在，这种方法在物理学中了叫做转换法。2、电流的磁效应：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。知识拓展：电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现的。奥斯特实验揭示了电现象和磁现象不是彼此孤立的而是密切联系的，奥斯特实验是世界上第一个揭示电和磁有联系的实验。二、通电螺线管的磁场1、把导线绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。给螺线管通电后，各圈导线产生的磁场叠加在一起，通电螺线管的周围就会产生较强的磁场。2、通电螺线管外部的磁场分布通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。注意：实验中，为使磁场加强，可以在螺线管中插入一根铁棒；可以在条件允许的情况下增大通电螺线管中的电流。2、实验探究：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系？取绕向不同的螺线管，依次设计并进行实验：向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如下表：实验现象现象分析 甲 乙 丙 丁甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同。甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同。探究归纳：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。3、通电螺线管的周围存在着磁场，其外部的磁场与条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端与条形磁体一样有两个磁极。在通电螺线管外部，磁感线从通电螺线管的N极出来回到S极；在通电螺线管的内部，磁感线从S极到N极，若改变电路方向，通电螺线管的N极和S极对调。三、安培定则1、安培定则内容判断方法应用用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。标出螺线管上的电流环绕方向用右手握住螺线管，让弯曲四指与电流方向一致拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。如下图所示根据螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流方向根据通电螺线管的南、北极以及电源的正负极，画出螺线管的绕线注意：应用安培定则时应注意以下三点：决定通电螺线管两端极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源的正负极的接法。当两个通电螺线管中电流的环绕方向一致时，这两个通电螺线管两端的极性就相同。四指的环绕方向必须是通电螺线管上电流的环绕方向。N极和S极一定在通电螺线管的两端。2、通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场辨析条形磁体通电螺线管相同点磁场在两端有N极和S极磁性具有吸铁性、指南性、磁化性，两极磁性最强不通电磁场磁极不变N极和S极随螺线管中电流方向的改变而改变磁性磁性不变只有通电时才具有磁性，且磁性随电流的大小而变化3、利用安培定则解决三类问题的方法（1）已知电流方向来确定通电螺线管的N、S极现在螺线管上标明导线中的电流方向。用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向。拇指所指的那端为N极。（2）已知磁极位置来确定电流的方向，先用右手握住螺线管，拇指指向N极。四指的指向就是电流的方向。按照四指所指的方向在螺线管上标出电流方向（3）已知电流方向和磁极来确定通电螺线管的绕线第3节电磁铁电磁继电器一、电磁铁1、构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。铁芯被磁化后的磁场与螺线管的磁场叠加，是电磁铁的磁性增强。2、特点：当有电流通过时，它会有较强的磁性，没有电流时就失去磁性。3、工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。4、电磁铁磁性极性的判断：由于电磁铁是插有铁芯的螺线管，所以电磁铁的磁性极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用安培定则来判定。二、电磁铁的磁性1、实验探究：影响电磁铁磁性强弱的因素提出问题：电磁铁磁性的强弱与那些因素有关？猜想与假设：电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小以及螺线管的线圈匝数有关。设计实验：（1）电磁铁的磁性强弱无法看见，但磁性强的磁体对磁性物质的作用力大，故可以通过吸引铁钉的多少来判断电磁铁的磁性强弱。（2）由于电磁铁的磁性强弱可能与电流大小及匝数的多少都有关系，故探究式采用控制变量法。进行试验：用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关、电源连入电路中。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，是电流表的示数增大，观察电磁铁吸引铁钉的数目有什么变化。 甲乙将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图乙，观察两个电磁铁吸引铁钉的数目有什么不同。整理好实验器材。归纳分析：甲图所示实验中，通过电磁铁的电流越大，吸引的铁钉的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；乙图所示实验中，线圈匝数多的B电磁铁吸引铁钉的数目多，说明B电磁铁的磁性比A电磁铁的磁性强。实验结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，匝数越多，电磁铁的磁性越强。注意：实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，应用了转换法和控制变量法。2、电磁铁的优点（1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。（2）可以通过改变电流的方向来改变其磁性的极性。（3）可以通过改变电流的大小或匝数的多少来控制其磁性的强弱。注意：电磁铁的铁芯用软铁而不能用钢：电磁铁要求其磁性随着通入电流的大小而发生显著变化，而且还通过电流的通断来控制磁性的有无。软铁容易被磁化，磁性也很容易消失，而钢被磁化后磁性不易消失而成为永久磁铁，所以电磁铁的铁芯用软铁而不用钢。常用的电磁铁大都做成“U”形，使它的两个磁极能同时吸引物体，吸引力会更强。3、电磁铁在实际生活中的应用（1）电磁铁可以直接对铁质物质有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。（2）电磁铁的另一个应用是产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁悬浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器等，特别是研究微观粒子用的加速器。在磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，磁悬浮列车用的磁铁大多数是通有强电流的电磁铁，控制电流的方向使车厢和铁轨磁极相对，由于磁极间的相互作用，列车能够在铁轨上方几厘米的高度上飞驰，避免了车轮与轨道之间的摩擦力，突破列车以往的速度极限。三、电磁继电器1、结构：电磁继电器的基本组成部分有电磁铁（A）、衔铁（B）、弹簧（C）、动触点（D）和静触点（E）等组成。其电路包括低压控制电路和高压工作电路。低压控制电路由电磁铁、低压电源和开关组成；高压工作电路由用电器、高压电源和电磁继电器的触电组成。2、实质：电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。3、工作原理：当闭合低压控制电路的开关，有电流通过电磁铁时，电磁铁具有磁性，把衔铁吸下，使动触点和静触点接触，高压工作电路闭合，有较大的电流通过电动机，电动机工作；断开低压控制电路的开关，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，动触点和静触点分开，切断工作电路。4、电磁继电器的工作过程：低压控制电路电磁继电器高压工作电路开关（通、断）弱电流（有、无）电磁铁（磁性有、无）衔铁动作（吸、放）动、静触点（通、断）强电流（通、断）用电器工作（是、否）低压控制电路有自动和手动控制两种方式，自动控制主要通过光控制、温度控制、水位控制等来实现；而高压工作电路又有电铃报警、彩色灯显示、电动机工作等几种情形。5、电磁继电器的应用：利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接的控制高电压、强电流工作电路的通断，使人们远离高压的危险。利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制。在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制。如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制、漏电保护器等。第4节电动机一、磁场对通电导线的作用1、提出问题：通电导线在磁场中是否受理的作用？如果受力的作用，力的方向与什么因素有关。2、猜想或假设：通电导线在磁场中受力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。3、设计并进行实验：实验：按照图所示装置，用两根平行的金属导轨，把一根直导线ab支起来，并且让指导线位于蹄形磁体两极之间的磁场中，接通电源，观察现象。实验现象：直导线ab向左运动。实验分析：ab开始运动，说明ab通电后在磁场中受到力的作用。实验：保持N极、S极位置不变，改变通过ab的电流方向，观察实验现象。实验现象：直导线ab向右运动。实验分析：ab中电流方向改变，ab的运动方向也该变，表明电流方向改变后，ab受力方向也改变了，说明ab受力方向与ab中的电流方向有关。实验：保持ab中的电流方向与实验中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，观察实验现象。实验现象：直导线ab向右运动。实验分析：改变磁感线方向，ab运动方向也改变，说明ab受力方向与磁感线方向有关。实验：同时改变ab的电流方向和对调磁体的两个磁极，观察实验现象。实验现象：直导线ab向左运动。实验分析：同时改变电流方向和磁感线方向时直导线向左运动，说明当电流方向与磁感线方向同时反向时，ab受力方向不变。知识拓展：（1）磁场为什么会对电流产生力的作用。我们知道磁体周围有磁场，电流周围也存在着磁场，我们可以把通电导线看成一个磁体，当通电导线靠近磁体时，他们之间的作用通过磁场而发声。因此，磁场对电流的作用，其实质也是磁体和磁体之间通过磁场而发生的作用。（2）通电导线在磁场中的受力情况与磁感线的方向、电流的方向以及它们之间的相对位置有关。当电流方向与磁感线方向平行时，通电导线不受力；当通电导线与磁感线方向垂直时，受力最大。（3）通电导线在磁场中受力运动时，消耗了电能，得到了机械能。注意：（1）实验探究磁场对通电导线的作用时，是通过力的作用效果来显实力的存在，即通过导线ab在导轨上发生了运动来说明导线ab受到了力的作用。（2）磁场对通电导线的作用是“力”而不是“运动”，即通电导线在磁场中会受到力的作用，但不一定会运动，所以要想办法增大导线运动的灵敏度，尽量选用轻质、光滑的直导线，减小导线与金属轨道间的摩擦，使实验现象更明显。可以采用“滚动法”，也可以采用“悬吊法”。（3）在探究通电导线在磁场中受力的方向与电流的方向、磁感线的方向之间的关系时，要注意控制变量法的应用。5、磁场对通电线圈的作用实验探究：把线圈放在磁场里，给线圈通电后，观察到通电线圈在磁场中会转过一个角度，但不能持续转动。实验结论：通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。二、电动机的基本构造1、电动机的基本构造：电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体组成。在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子。电动机工作时，转子在定子中飞快的转动。2、探究通电螺线管在磁场中会怎样运动。探究实验：如图所示，把一个线圈放在磁场里，接通电源，让电流通过线圈，观察发生的现象。探究发现：接通电源，会看到线圈开始转动，但是不能连续转动，在图乙所示位置左右摆几下，最后停在图乙所示位置。甲：线圈受到的力使它顺时针转动乙：线圈由于惯性会越过平衡位置丙：线圈受到的力使它逆时针转动探究分析：在图甲中，线圈开始通电时，ab和cd两边在同一磁场中，电流方向相反，因此受到磁场的作用力方向相反。ab受到向上的力，cd边收到向下的力，这两个力不在同一直线上，于是就使线圈开始运动。当转到图乙所示位置时，线圈受到的两个力在同一直线上，大小相等，方向相反，彼此平衡，这一位置称为线圈的平衡位置。但由于惯性线圈会越过平衡位置转到图丙所示位置，此时，ab边受到向上的力，cd边收到向下的力，两个力大小相等、方向相反，不能使线圈继续顺时针转动，反而要使线圈反向转动，使其在回到图乙所示位置。2、人们通常处理垃圾的方法有填埋或焚烧。原因剖析：线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力要阻碍它的转动。要使线圈连续转动起来，必须使线圈越过平衡位置时，即使改变线圈中两边的受力方向。二、问答：解决方案：线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周，这样线圈的转动不平稳，动力弱。在线圈转动的后半期，设法改变电流的方向，使线圈在后半周也获得同方向转动的动力，线圈会平稳、有力的转动下去，实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。3、换向器10、由于人口迅速增长、环境污染和全球气候变暖，世界人均供水量自1970年以来开始减少，而且持续下降。（1）构造：如图所示，换向器由两个铜半环E、F组成，两个铜半环与线圈相连接，可随线圈一起转动。A和B是电刷，他们分别跟两个彼此绝缘的铜半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。6、月球是一个不发光、不透明的球体，我们看到的月光是它反射太阳的光。（2）作用：每当线圈转过平衡位置时，自动改变通入线圈中的电流方向，使线圈连续转动起来。1、月球是地球的卫星，月球围绕着地球运动，运动的方向是逆时针方向。注意：理解换向器的作用6、化学变化伴随的现象有改变颜色、发光发热、产生气体、产生沉淀物。当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直时（这个位置是线圈得平衡位置），两电刷刚好接触两半环间的剧院部分，线圈由于惯性，还能稍微再转过一些。而线圈稍微转过一定角度后，两半环接触的电刷就调换了，线圈中的电流方向也随之改变，从而保证了线圈能不停的转动下去。4、直流电动机（1）定义：利用直流电源供电的电动机叫直流电动机。12、淡水在自来水厂中除了沉淀和过滤之外，还要加入药物进行灭菌处理，这样才能符合我们使用的标准。（2）原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。它在工作时将电能转化为机械能。（3）构造：直流电动机主要由磁体、线圈、换向器和电刷等构成。（4）工作过程：如下表所示为直流电动机的工作过程7、月球的明亮部分，上半月朝西，下半月朝东。6、化学变化伴随的现象有改变颜色、发光发热、产生气体、产生沉淀物。甲20、在观星过程中，我们看到的天空中有一条闪亮的“银河”光带，实际是由许许多多的恒星组成的一个恒星集团，被人们称为银河系。我们生活的地球在银河系。乙丙丁线圈处于此位置时，半环2跟电刷4接触，半环1跟电刷3接触，通电后电流从半环2流入线圈，线圈的AB边受到一个向上的力，CD边中的电流方向与AB边中的电流方向相反，磁场方向相同，故CD边受到一个向下的力，所以线圈沿顺时针方向转动线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置，继续向前转动线圈越过平衡位置后，半环1跟电刷4接触，半环2跟电刷3接触，电流从半环1流入线圈与甲图进行比较，磁场方向相同，但AB边中的电流方向与图甲中AB边中电流方向相反，故此时AB边受到向下的力；同理，CD边受到向上的力，线圈仍沿顺时针方向转动线圈又转至平衡位置时，其情况跟图乙所示相似。线圈由于惯性越过平衡位置后，其情况又和图甲所示相同，这样线圈就能不停地转动下去（5）直流电动机的转向与转速的调节：若要改变直流电动机的转向，只要改变电流的方向或磁感线的方向即可。若要改变直流电动机的转速，只要改变电流的大小或磁场的强弱即可。知识拓展：（1）构造：实际的电动机为了转动平稳，转子有许多组线圈组成，并均匀的镶嵌在圆柱铁芯上；定子由机壳和磁体（或用电磁铁产生更强的磁场）组成，两个电刷用石墨和铜粉压制而成。（2）电动机的优点：电动机构造简单，控制方便，体积小，效率高，功率可大可小。对环境造成的污染小。（3）电动机的应用：在家庭中，电动机被广泛应用在电风扇、洗衣机等用电器中；在工农业中，电动机应用也极为广泛，如工厂中的各种各样的机床；在交通运输中吗，电动自行车、电动汽车也都是用电动机提供动力的。知识拓展：扬声器是怎样发声的（1）作用：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。（2）构造：由永久磁体、线圈、锥形纸盆等构成。（3）原理：利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的。当线圈中通过如图所示的电流时，线圈受到磁体的作用向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁体的作用向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的大小和方向不断变化，电流的方向影响纸盆运动的方向；电流的大小影响纸盆振动的幅度，于是扬声器就发出了随电流变化的声音。第5节磁生电一、什么情况下磁能生电1、实验探究：什么情况下磁场里的导线能够产生电流？探究过程：在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表连接，如图所示，进行如下操作，注意观察电流表指针是否发生偏转。让导线在磁场中静止，电流表指针不动，说明无电流产生。让导线在磁场中沿竖直方向上下运动（与磁感线平行），电流表指针不动，说明无电流产生。让导线在磁场中沿水平方向里外运动（与ab方向平行），电流表指针不动，说明无电流产生。让导线在磁场中沿水平方向左右运动（切割磁感线），电流表指针偏转，说明有电流产生。断开导线a端与电流表相连的导线，重复步骤中操作，电流表指针不动，说明无电流产生。探究归纳：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。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。知识拓展：电磁感应现象是英国物理学家法拉第在1831年最先发现的，法拉第由电能生磁想到磁能否生电，这属于逆向思维法，逆向思维是发明创造的重要方法之一。2、产生感应电流的条件：导线是闭合回路的一部分；导体在磁场中做切割磁感线运动。注意：（1）产生感应电流的两个条件缺一不可。如果电路不闭合，导体做切割磁感线运动时，能产生感应电压，不会产生感应电流。（2）所谓切割磁感线，类似于切菜，垂直切割或斜着切割都可以。这就是说，闭合电路的一部分导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度，而不是与磁感线平行，否则无法切割磁感线。（3）“切割磁感线运动”指的是导体与磁场的相对运动。磁场不运动导体运动时，导体能切割磁感线，能产生感应电流；导体不运动磁场运动时，导体也能切割磁感线，同样能产生感应电流。3、探究感应电流的方向与什么因素有关实验序号图示试验方法现象1闭合开关，让导体向右运动电流表指针向右偏转2闭合开关，让导体向左运动电流表指针向左偏转3闭合开关，将磁体的N、S极对调，让导体向右运动电流表指针向左偏转4闭合开关，将磁体的N、S极对调，让导体向左运动电流表指针向右偏转探究分析：比较序号为1、2的实验可知，在磁场方向不变时，导体做切割磁感线运动的方向相反，感应电流的方向相反，说明感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。比较序号为1、3的实验可知，调换磁体N、S极的位置，导体做切割磁感线运动的方向相同，感应电流方向相反，说明感应电流的方向与磁场的方向有关。比较序号为1、4的实验可知，调换磁体N、S极的位置，同时使导体做切割磁感线运动的方向反向，感应电流的方向相同，说明同时使磁场方向和导体做切割磁感线运动的方向反向时，感应电流方向不变。探究归纳：在电磁感应中，感应电流的方向跟导体在磁场中做切割磁感线运动的的方向和磁场的方向有关。只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向，感应电流的方向改变；若同时将磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方向反向，则感应电流的方向不变。知识拓展：影响感应电流大小的因素：导体做切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大；磁场越强，感应电流越大；线圈匝数越多，感应电流越大。注意：（1）切割磁感线的导线，要尽量选用电阻较小的，以便使感应电流较大，实验现象明显。（2）由于一根导线产生的感应电流较小，电流表的指针片转不明显，故可以用导线制成矩形的多匝线圈代替单根导线，且切割时运动要迅速，这样产生的感应电流会大些。（3）在探究感应电流的方向与哪些因素有关时，要正确运用控制变量法。4、电磁感应和磁场对电流的作用的区别区别项目电磁感应磁场对电流的作用实验装置图现象条件闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动通电导线（线圈）在磁场中，且与磁感线不平行结果产生感应电流受到力的作用（运动、转动）能量转化机械能电能电能机械能力的性质外力磁场的作用力导体中的电流因电磁感应而产生由电源供给方向感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关导体受力的方向与电流方向和磁感应线方向有关主要应用发电机电动机二、发电机1、实验探究（1）把手摇发电机和电流表、灯泡用导线连接起来，组成闭合电路。摇动手柄带动线圈在磁场力转动，观察灯泡是否发光，电流表指针是否偏转。（2）用不同速度摇动手柄，观察灯泡亮度的变化。（3）探究结论：灯泡发光说明线圈中有电流产生；电流表的指针左右来回摆动，说明线圈内产生的电流大小和方向是变化的；摇动速度越大，灯泡越亮，说明电流大小与发电机的转速有关。2、交变电流及其频率（1）交变电流：交流发电机产生的感应电流的大小和方向做周期性变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流。（2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国电网以交流供电，频率为50赫兹，即每秒钟电流方向改变100次。知识拓展：周期和频率是用来表示交变电流特点的两个物理量，周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，单位是“秒”；频率是指每秒内线圈转动的周数，他的单位是“赫兹”。我国使用的交变电流周期为0.02s，频率是50Hz，其意义是发电机线圈转一周所用的时间为0.02s，即1s内线圈转50周。因为线圈每转一周电流方向改变两次，所以，频率为50Hz的交变电流在1s内电流方向改变100次。3、发电机的构造、原理及种类（1）构造：主要有磁体、线圈、铜环和电刷四个基本组成部分。概括的讲是由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成，实际上大型发电机多采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。（2）原理：是利用电磁感应制成的，发电机发电过程中，机械能转化为电能。（3）发电机的种类：交流发电机和直流发电机交流发电机线圈内产生的是交流，向外供电也是交流；直流发电机线圈内产生交流，而向外供电是直流。4、交流发电机的工作原理如图所示，当线圈转动时，ab边和cd边做切割磁感线运动，线圈中就产生感应电流，当线圈按如图甲方向转动时，ab边向下运动，cd边向上运动，被切割的磁感线方向相同，故产生的感应电流方向相反，ab边中电流方向为ba，cd边中电流方向为dc，故外电路电流由滑环K到电刷A到用电器经电刷B到滑环L，形成回路；当转过中心位置再到图乙所示位置时，情况正好与上述相反，电流方向发生改变，由dcba变为abcd。取ab边为研究对象，可以看出ab边时而向上转动，时而向下转动，在磁场中做周期性切割磁感线运动，因而线圈中感应电流方向以及外部电路中电流的方向都做周期性变化，产生交变电流。5、直流电动机与交流发电机的区别直流电动机交流发电机原理图原理利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成利用电磁感应制成构造与电刷接触的是换向器与电刷接触的是两个滑环能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能在电路中的应用用电器电源区分关键先电后动先动后电三种电磁现象辨析比较电流的磁场电磁感应磁场对电流的作用实验装置图发现者奥斯特法拉第/能量转化电能磁能机械能电能电能机械能方向磁场的方向与电流的方向有关感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关通电导体受力方向与电流方向和磁场方向有关应用电磁铁、电磁继电器发电机、动圈式话筒电动机、扬声器