第十讲----电流的磁效应和电磁感应

-1-第十讲电流的磁效应和电磁感应一、电流的磁效应1.奥斯特实验该实验证明了通电导体周围存在磁场。2.磁场的判断：右手螺旋定则（又称安培定则）（1）通电直导线：用右手握住直导线，让大拇指指向电流方向，那么四指的弯曲方向即为磁感线的环绕方向。磁场空间分布：以直导线上每一点为圆心的同心圆，且所在平面与直导线垂直。磁场强弱与电流强弱有关，磁场方向与电流方向有关。（2）通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，四指弯向通电螺线管的电流方向，那么大拇指的所指的方向即为通电螺线管的N极。-2-通电螺线管相当于空心的条形磁铁。条形磁铁通电通电螺（外部：N极指向S极；内部：S极指向N极）磁场强弱与电流强弱和单位长度的线圈匝数有关，磁场方向与电流方向和项圈绕法有关。注意：通电螺线管插入铁芯后，就变成了电磁铁。点磁铁的磁性比原通电螺线管磁性大大增强。二、磁场对电流的作用1.通电导体在磁场中会受到力的作用。-3-受力方向的判断：左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手掌心，并使四指指向电流方向，那么拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受力的方向。受力大小与磁场强弱和电流强弱有关；受力方向与磁场方向和电流方向有关（若一个因素改变，则感应电流方向改变，若两个因素同时改变，则感应电流方向不变）。2.应用：直流电动机（1）构造：（2）工作原理：通电导体在磁场中会受到力的作用（3）能量转换：电能转换为机械能（和少部分的热能）（4）工作过程：线圈（转子）-4-（5）平衡位置：线圈面与磁感线垂直（线圈处于平衡位置时，受到平衡力的作用）（6）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，通过换向器改变电流方向，从而改变线圈的受力方向，以此保证线圈持续转动（7）注意：直流电动机的线圈转到平衡位置时，线圈中无电流，线圈上下边受到的力为平衡力）1.某同学利用如图所示装置研究磁与电的关系，请仔细观察图中的装置、操作和现象，然后归纳得出初步结论：-5-（a）未通电（b）通电（c）改变电流方向比较（a）、（b）两图可知：；比较（b）、（c）两图可知：。2.如图所示，条形磁铁放置在水平地面上，在其右端上方固定一根水平长直导线，导线与磁体垂直，当导线中通以垂直纸面向内的电流时，则（）A．磁铁对地的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力B．磁铁对地的压力减小，磁铁受到向右的摩擦力C．磁铁对地的压力增大，磁铁受到向左的摩擦力D．磁铁对地的压力增大，磁铁受到向右的摩擦力3.在图中画出螺线管B上的绕线，要求通电后使图中的A、B两个螺线管相互排斥，并分别标出A，B两螺线管的S极．4.如右图所示，在电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左适当移动的过程中，条形磁铁仍保持静止，在此过程中下列说法正确的是（）A．电磁铁磁性逐渐增强B．电磁铁左端为S极C．电磁铁周围不产生磁场D．条形磁铁与电磁铁相互吸引5.如图所示，是演示巨磁电阻(GMR)特性的原理示意图．开关S1、S2闭合时，向左稍微移动滑动变阻器的滑片P，指示灯的亮度明显变亮．-6-(1)滑动变阻器的滑片向左移动，流过电磁铁线圈的电流(选填“增大”或“减小”)，电磁铁周围的磁场(选填“增强”、“减弱”或“不变”)(2)指示灯的亮度明显变亮，表明电路中GMR的阻值显著(选填“增大”或“减小”)。6.在制作简易电动机的过程中，若要改变电动机的转动方向，可以（）A．改变通电电流的大小B．将电源的正负极对调C．换用磁性更强的磁铁D．增加电动机的线圈匝数7.图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，电磁铁得到磁性，此时电磁铁上端为极，触点B与C(填“接通”或“断开”)，汽车启动。8.电磁继电器广泛用于各种自动控制电路中，如图所示是温度自动报警器的原理图，下列说法中错误的是（）A．温度计可以用酒精温度计B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的C．电磁继电器应用了电流的磁效应D．电磁继电器是一种电路开关，它可以用一个电路控制另一个电路。9.小明同学设计了一个电动按摩棒，其结构示意图如图所示，ABO可以看做是一个杠杆．O为支点，B处有-7-一个条形磁体，A为按摩槌头．当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形磁体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动．某一时刻，电磁铁与条形磁体间的磁感线如图所示，请画出此时：（1）磁感线方向并标出电磁铁上端的磁极．（2）螺线管中的电流方向．（3）条形磁体所受磁力的示意图．10.如图所示的实验装置中，当直导线通电后，观察到直导线运动起来，利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（）A．电磁铁B．发电机C．电动机D．电磁继电器11.如图所示的四个实验装置中，能说明电动机工作原理的是（）A.B.C.D.12.如图甲一种电磁限流器的示意图．当电路中电流过大时，电磁铁吸引衔铁B，接点C、D被弹簧拉起（C、D为动触点），电路切断．图乙是某同学设计的电磁限流器．两图相比说明为什么图甲中的电磁限流器优于图乙中的．三、电磁感应-8-1.电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中产生电流（感应电流）的现象。2.感应电流（1）感应电流是指在电磁感应现象中产生的电流。（2）产生感应电流的条件：有磁场、闭合电路、一部分导体、做切割磁感线运动。（3）补充：感应电流方向的判断：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线穿过手掌心，并使拇指指向导线运动方向，那么四指所指的方向就是感应电流的方向。（4）感应电流的大小与磁场强弱和（垂直）切割速度有关；感应电流的方向与磁场方向和切割方向有关（若一个因素改变，则感应电流方向改变，若两个因素同时改变，则感应电流方向不变）。3.感应电压是指在电磁感应现象中产生的电压（产生感应电流的原因是先产生了感应电压）注意：导体切割磁感线就会产生感应电压，但不一定会产生感应电流（比如电路断开）；导体中产生感应电流，一定产生了感应电压。4.应用：交流发电机（1）构造：A是线圈（转子），B是铜环，C是电刷．-9-（2）工作原理：电磁感应（3）能量转换：机械能转换为电能（4）工作过程：在外力作用下，线圈转动一周，切割磁感线的方向改变2次，故电流方向改变2次，从而产生方向呈周期性变化的交流电。（5）大型交流发电机主要由转子和定子两部分组成，转动的称为转子，不动的称为定子。如上图中线圈为转子，磁铁为定子。但是大型交流发电机（比如三峡发电站）采用线圈不动（定子），磁铁转动（转子）的发电机进行发电，这样的交流发电机也称为旋转磁极式发电机。-10-（6）注意：除了交流发电机，还有直流发电机。两者的共同点是线圈上产生的都是交流电，但是直流发电机比交流发电机多了一个换向器，故而输出到电路中的电流方向不变，为直流电。直流发电机为蓄电池充电四、直流电和交流电1.交流电：是指电流方向变化且呈周期性变化的电流。我国家庭电路使用的是交流电，电压是220V，周期是0.02s（表示转子转一圈用时0.02s），频率是50Hz（表示1转子转动50圈），故而电流方向1s改变100次。2.直流电：是指电流方向不变的电流。1.如图所示的四个情景中，属于电磁感应现象的是（）A.B.C.D.-11-2.信用卡刷卡时，其表面的小磁体经过刷卡机的缝隙，线圈中会产生电流．如图所示，此过程主要涉及的知识是（）A．电磁感应B．磁极间的相互作用C．通电导线周围存在磁场D．通电导线在磁场中受力运动3.如图是某中学生发明的一款便携风力发电机，以保护套的形式套在手机外面，利用风为手机充电．它主要由风力机和发电机两部分组成，其中风力机实现把风能转化成叶片的，发电机利用的工作原理再把它转化为电能．4.如图所示是电学中很重要的两个实验，其中利用甲图所示的实验装置原理可以制造出机，利用乙图所示的实验装置原理可以制造出机。5.如图所示，把一条长约10m的导线两端连在灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合电路。有两个同学迅速摇动这条导线，这两个同学沿__________（填“东西”或“南北”）方向站立时，电流计指针更容易偏转。应用该原理制成了___________机。-12-6.如图所示是建郴永大道新式路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板．有关这种新式路灯说法正确的是（）A．小风扇是美化城市的时尚装饰B．小风扇是用来给太阳能电池散热C．小风扇是小型风力发电机D．太阳能电池同时向小风扇和路灯供电7.如图所示，四幅图都是反映课本内容的实验，其中表述错误的是（）A．图甲研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系B．图乙实验过程中，电能转化为机械能C．图丙研究的是磁场对电流的作用D．图丁研究的是电流的磁效应8.如图甲所示的风速计是由风叶和改装的电流表构成．风速越大，风叶转动越快，电流表读数也越大．图乙各项中与这一过程的工作原理相同的是（）A.B.C.D.9.如图所示，是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景（图中箭头表示导体的运动方向），-13-下列说法中正确的是（）A.比较图（a）和图（b）可知，感应电流的方向与磁场方向有关B.比较图（b）和图（c）可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关C.比较图（a）和图（c）可知，感应电流的方向与磁场方向无关D.由图（d）可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关10.如图所示，在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动，若导线ab水平向右运动，则灵敏电流计指针向左偏转。下列说法正确的是（）A．若导线ab水平向左运动，则灵敏电流计指针向右偏转B．若导线ab竖直向上运动，则灵敏电流计指针向左偏转C．若导线ab竖直向下运动，则灵敏电流计指针向左偏转D．若导线ab斜向上运动，则灵敏电流计指针不会偏转11.在学校实验室开放时．同学们对手摇发电机非常感兴趣，他们想：发电机产生感应电流大小跟哪些因素有关呢？于是他们开展了探究，以下是他们所用的发电机和实验记录表：（1）根据表格可知，他们准备研究发电机产生感应电流的大小是否与有关．-14-（2）手摇发电机在发电时将能转化为电能．手摇发电机的工作原理是.（3）他们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小，像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”．下列方法属于“转换法”的是______（填序号）①根据磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱；②根据能否进行新陈代谢来区分生物与非生物；③根据纯净物中元素种类的多少来区分单质与化合物．（4）判断电流大小，除了借助小灯泡观察之外，实验室常用______表来测量．12.在“探究感应电流的产生”的实验中。小颖同学的四次实验情况分别如图所示。（1）有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗?________，图__________可支持你的结论。（2）为了探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系。A．根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论：_______________________________________。B．根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论：_______________________________________。（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是___________能转化为电能。13.探究利用磁场产生电流的实验中，连接了如图所示的实验装置。-15-（1）将磁铁向下插入螺线管时，观察到灵敏电流计的指针向左偏转，这表明。在这个过程中以磁铁为参照物，螺线管是的（选择“静止”、“向上运动”或“向下运动”）；（2）将磁铁从螺线管中向上拔出，你会观察到灵敏电流计的指针（选填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）；（3）通过（1）、（2）两步实验，可以得出感应电流的方向与有关。（4）要探究感应电流方向与磁场方向的关系，你设计的实验做法是。14.如图所示,a表示垂直于纸面的一根导体,它是闭合电路的一部分,它在磁场中沿图示的方向运动时,哪种情况下不会产生感应电流（）15.如图所示，蹄形磁铁位于水平木板上，现要使电流表的指针偏转，下列做法可行的是（）A．蹄形磁铁不动，导体棒ab竖直向上运