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第16章电磁联系第3-5节
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(一)磁场对电流的作用:
1.磁场对通电直导线有力的作用,力的方向与磁场方向和电流方向有关。
2.通电线圈能够在磁场中转动,但不能在磁场中持续转动下去。
当通电线圈的平面与磁感应线垂直时,线圈受到磁场的作用力是一对平衡力,我们把这个位置称做平衡位置。
为了使线圈能够持续转动,必须用两个半圆形的滑环,使线圈刚转过平衡位置时,立即改变其中的电流方向,通电线圈就能在磁场力的作用下继续转动下去。
3.直流电动机――用直流电源供电的电动机。
(1)原理――电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。
(2)构造――直流电动机模型主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷四部分组成,其中,最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环。
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(二)安装直流电动机模型:
1.安装要点:
(1)应按一定次序安装;
(2)电刷与换向器之间的松紧、线圈转子与定子之间的间隙要适中;
(3)安装完毕后用手拨一下转子,观察其运转是否良好,否则应加以调试。
具体步骤是:
(1)安装极靴(即弧形铁片)与磁铁,注意固定牢靠;
(2)安装电枢(即转子线圈)与电枢支架,注意要使电枢转动灵活,并不与极靴相碰;
(3)安装两个电刷,注意电刷要压紧换向器;
(4)连接电路,检查无误后通电,同时转动电枢,使电机起动。
2.实验现象:
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实验操作
观察到的现象
第1次
磁极位置不变,对调电源两极
只改变电流方向,线圈转动方向改变
第2次
电源两极不变,对调磁极位置
只改变磁场方向,线圈转动方向改变
第3次
移动变阻器滑片,使电路中电阻增大
当电流减小时,线圈转速变慢
第4次
移动变阻器滑片,使电路中电阻减小
当电流增大时,线圈转速变快
3.总结交流:
直流电动机的转速与电流大小有关;转动方向与电流方向和磁极的位置有关。
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(三)电磁感应(磁生电):
1.现象――英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象,利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。
2.感应电流――电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。
感应电流的产生条件:
(1)电路必须是闭合电路;
(2)必须有一部分导体做切割磁感应线运动。
感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关。
上述中,做切割磁感应线的部分导体相当于电源,其余只是充当导线。
3.发电机:
(1)原理――发电机是根据电磁感应现象发电的机器。
(2)构造――交流发电机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、滑环和电刷。
4.方向不变的电流叫做直流电。
交流发电机的线圈每转动一周,线圈中的电流就重复发生相同的变化,这种变化叫做周期性变化。
大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电。
交流电的周期――电流发生一个周期性变化所用的时间,其单位就是时间的单位秒(s)。
交流电的频率――电流每秒发生周期性变化的次数。其单位是赫兹,符号是Hz。我国规定,交流电的频率统一是:50Hz。频率和周期的数值互为倒数。
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二.重、难点解析:
1.磁场对电流的作用。
垂直于磁感线放置在磁场中的通电导体会受到磁场力的作用。当电流方向改变时,通电导体受力的方向也随之改变;保持电流方向不变,调换磁铁两极的位置(即改变磁场的方向),则通电导体受力的方向也将发生改变。若通电导体与磁感线不垂直(即倾斜交叉)时,仍会受到磁场力的作用。若导体与磁感线平行时,不受到磁场力的作用。
2.通电线圈在磁场中的转动。
如下图所示,矩形线圈abcd放在磁场中,给矩形线圈通电,电流方向为a到b、到c、到d,矩形线圈的各条边均可看成通电直导线,各边受磁场作用力,其结论是可能使线圈转动。
图甲中的ab段导线受磁场作用力,方向竖直向上;cd段导线电流方向与ab段电流方向相反,磁感线方向也是从右向左,它与ab段导线所受力方向相反,为竖直向下;bc段、da段导线中电流方向与磁感线方向相同或相反,不受磁场作用力,矩形通电线圈受到磁场作用力,使线圈转动,转动的方向为顺时针方向。
图乙中ab段导线、cd段导线受力情况与图甲相同,只是因为线圈平面在竖直平面,两段导线受力在同一条直线上,合力为零。ab段受力垂直纸面向外、bc段受力垂直纸面向里,合力为零。结果是矩形通电线圈仍受磁场作用力,但作用力的合力为零,线圈不会受力的作用发生转动。
图乙中线圈的位置是线圈的平衡位置,如果线圈原来静止于这个位置,那么在通电后线圈也不会转动。如果线圈原来已经在转动,线圈将依靠惯性转过这个平衡位置。
3.对电磁感应的认识。
课本上关于“电磁感应”现象的描述:“闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。”短短的一句话,精确地概括了大量的实验事实,包含了丰富的内容。
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