课程解读
一、学习目标:
1. 了解电磁继电器、扬声器的工作原理;
2. 知道电动机和发电机的工作原理;
3. 知道电动机能持续转动的条件和产生感应电流的条件;
4. 能够区分电动机和发电机的结构;
5. 了解交流电.
二、重点、难点:
电动机的工作原理;电磁感应
三、考点分析
此部分内容在中考物理中的要求如下:
知识点 |
考纲要求 |
题型 |
分值 |
电磁铁的应用 |
知道 |
填空、选择、作图、简答题 |
1~3分 |
磁场对电流的作用 |
理解 |
填空、选择、简答、实验题 |
1~3分 |
电磁感应 |
理解 |
填空、选择、简答、实验题 |
1~3分 |
知识梳理
一、电磁铁的应用
1. 电磁继电器:
实质 |
由电磁铁控制的开关 |
原理 |
用低电压、弱电流控制高电压、强电流,进行远距离操作和自动控制 |
结构 |
主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和触点 |
作用 |
不仅可保证操作人员的安全,而且可实现遥控和生产自动化 |
2. 扬声器:
涉及到的物理知识:(1)电能转化为机械能;(2)电信号变为声信号;(3)电流的磁效应;(4)电流周围存在磁场;(5)磁体间的相互作用;(6)物体振动发出声音;(7)磁场对电流的作用等。
二、磁场对电流的作用
1. 通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向与磁场方向和电流方向有关
2. 通电线圈在磁场中的“平衡位置”时,受平衡力作用,不会转动.
【说明】所谓的“平衡位置”,是指磁感线与线圈垂直的位置.
【注意】通电导体的受力方向和通电线圈的转动方向跟电流方向和磁场方向有关,改变二者中的任意一个,受力方向将改变;如果电流方向和磁场方向同时改变,则通电导体的受力方向不变.
3. 直流电动机
定义 |
用直流电供电的电动机 |
原理 |
根据通电线圈在磁场中转动的原理制成 |
构造 |
主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷组成 |
方向 |
转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制 |
转速 |
转速可由电流大小来控制 |
【说明】换向器的作用是当通电线圈由于惯性刚转过平衡位置时,立刻改变线圈中的电流方向,以保持线圈的持续转动.
【注意】电动机工作时,电能主要转化为机械能;用手按住通电的电动机使它不转动时,电能转化为内能,会烧坏电动机.
三、电磁感应
1. 电磁感应:
定 义 |
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流 |
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线运动 |
影响电流方向的因素 |
①磁场方向; ②导体切割磁感线运动的方向 |
应用: 发电机 |
①原理:发电机是根据电磁感应现象制成的. ②构造:主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、滑环和电刷组成. |
【注意】改变导体的运动方向或磁场方向,则感应电流发生变化.但如果同时改变导体的运动方向和磁场方向,则感应电流方向不变.
2. 交流电:
定义 |
大小和方向作周期性变化的电流 |
周期 |
电流发生一个周期性变化所用的时间,单位是秒(s). |
频率 |
电流每秒发生周期性变化的次数.单位是赫兹,符号是Hz |
【说明】(1)频率和周期的数值互为倒数;
(2)我国交流电的频率为50Hz,一秒内发生50个周期性的变化.
【易错点】交流电的频率为50Hz,在一秒的时间内电流方向改变了100次.
※区分电动机与发电机:
【易错点】判断一个电机是电动机还是发电机,关键是看它工作时,电路中有没有电源,如果有电源,则它是电动机;如果没有电源,则该电机自己充当电源,此为发电机.
3. 电话:
组成 |
话筒、听筒 |
原理 |
①话筒:电磁感应 |
②听筒:电流的磁效应、磁场对电流的作用 |
典型例题
知识点一:电磁铁的应用(电磁继电器和扬声器)
例1. (多项选择)如图是一个自动控制电路,当开关S闭合或断开时,电路中各用电器的工作情况可能是( )
A. 灯亮,电动机转动,电铃不响
B. 灯亮,电动机不转,电铃不响
C. 灯不亮,电动机转动,电铃响
D. 灯不亮,电动机不转,电铃响
解析:S闭合时,电磁铁有磁性,将衔铁吸下,灯泡与电动机断开,电铃接通;当S断开时,电磁铁没有磁性,衔铁在弹簧的作用下弹开,灯泡与电动机接通,二者工作。其中灯泡与电动机是并联,但自动开关在干路上,它们要么同时工作,要么同时不工作。
答案:AD
【针对练习】如图为钟好同学设计的一个温度报警器,请简述它的工作原理
答案:当温度逐渐升高达到限定温度(
知识点二:磁场对电流的作用(电动机)
例2.
如图所示是小明同学探究“磁场对通电导线的作用”的实验装置,A、B是一根金属棒,通过导线连接在电路中,闭合开关后,金属棒AB向左运动,要想使金属棒向右运动,下列措施不可行的是( )
A. 将接在电池正负极上的两条导线对调
B. 将蹄形磁铁的N、S极对调
C. 将金属棒AB水平翻转180°
D. 将蹄形磁铁的N、S极对调后,把连接在滑动变阻器上的两条导线也对调
解析:通电导体的受力方向与磁场方向和电流方向有关,改变其中的任意一个,受力方向就会改变。但若二者同时改变,则其受力方向不变。
答案:C
【针对练习】在物理实验课上,小明想观察直流电动机模型的工作情况,将其接入电路,各部分连接完好,结果电动机却不工作,他用手轻轻地碰了一下线圈后,直流电动机模型开始正常转动,其原因可能是( )
A. 直流电动机的铜半环与电刷接触不良
B. 电源电压太低
C. 线圈刚好处于平衡位置
D. 线圈中的电流太小
答案:C
知识点三:电磁感应(磁生电、发电机)
例3. 如图所示的闭合电路中,ab导线静止.当蹄形磁铁沿水平方向向右运动时,灵敏电流计的指针 (选填“会偏转”或“不偏转”);若磁铁运动方向不变,只对调
,就可以改变感应电流的方向.
解析:本题考查了电磁感应产生的条件和感应电流的方向与哪些因素有关,在中考中极少对教材上的结论进行直接复述,而往往以现有知识为基础,注重对实验过程的考查,所以同学们光靠死记硬背是很难应对中考的。此题中闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时会产生感应电流,此电流的方向与运动方向和磁场方向有关,改变其中任意一项,都会使电流方向改变,两项同时改变,电流方向不变.
答案:会偏转 磁极位置
【针对练习】如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置,ab是一根导体,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上.
(1)本实验中,如果
,我们就认为有感应电流产生.
(2)闭合开关后,若导体不动,磁铁左右水平运动,电路中
感应电流(选填“有”或“无”).
(3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”,小李猜想:“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关.”请你根据图示的实验装置,帮助小李设计实验来验证她的猜想,你设计的实验做法是:
.
解析:本题考查了“怎样产生感应电流”和“感应电流的影响因素”。在实际考查中,并不会直接对实验结论进行描述,这是新中考的一个方向:将以往对“结果”的考查,偏向注重“新课程”倡导的对“过程”的考查。根据教材中的相关实验,很容易获得本题答案。
答案:(1)灵敏电流计的指针偏转(2)有(3)闭合开关,保持其他条件不变,只改变导体切割磁感线运动的速度,观察灵敏电流计的指针偏转程度
提分技巧
1. 电可以生磁(奥斯特)——电动机,磁也可以生电(法拉第)——发电机;
2. 通电导线受力方向(或运动方向)由电流方向和磁场方向两个因素共同决定.这两个因素中的任一个改变时,受力方向也会改变;电磁感应现象中,导体的切割方向与磁场方向,改变其中的一个,电流方向也会改变。
3. 电动机工作时,电能转化为机械能和热能;发电机工作(电磁感应)时,实现了机械能转化为电能.
预习导学
新的一章已经结束,让我们一起来做个知识的梳理图:
同步练习
(答题时间:60分钟)
1. 如图所示,动圈式话筒的膜片与线圈固定在一起,线圈套在磁铁上。当我们对着话筒讲话时,声音使膜片振动,膜片带动线圈也一起振动,于是线圈中产生了随声音变化的电流。则下列电器的原理与动圈式话筒的原理相同的是( )
A. 电动机 B.
发电机 C.
电磁铁 D.
电铃
2. 下列说法正确的是( )
A. 奥斯特实验说明磁能生电
B. 发电机工作时将电能转化为机械能
C. 电磁继电器是由电磁铁控制的开关
D. 电动机是利用电磁感应原理制成的
3. 下列各图能说明电动机工作原理的是( )
4. 如图所示是课本中的几个实验,则演示了电磁感应的是( )
5. 在如图所示的实验装置中,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间,铜棒的两端通过导线连接到电流表上.当ab做切割磁感线运动时,能观察到电流表的指针发生偏转.利用这一现象所揭示的原理,可制成的设备是( )
A. 电熨斗 B. 电动机 C. 电磁继电器 D. 发电机
6. 如下图所示,要使流过灵敏电流计的电流反向,下列措施中可行的是:( )
①只将磁场反向
②只将线圈的运动方向反向
③同时将磁场和线圈的运动方向反向
④增加磁铁的磁性或线圈匝数
A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ①④
7. 电磁继电器是根据电流的____________效应工作的,它的实质是利用__________控制工作电路通断的开关,它可以通过控制低电压电路的通断间接地控制___________电路的通断。
8. 小明去超市,走到电梯前发现电梯运动较慢,当他站在电梯上时又快了起来.小明根据所学的知识,画出如图所示的电路(R是一个压敏电阻).小明分析:当人站在电梯上时,压敏电阻的阻值减小,则电磁铁的磁性变 ,衔铁与触点 (选填“
9. 如图是直流电动机的工作原理图,“CD”部件我们称之为____________,它的作用是当线圈转动到平衡位置时,能自动改变___________________,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时,是把电能转化为_____________。
10. 如图是安装直流电动机的电路图。由实验可观察到:电动机的转速跟_________有关,当P向右滑动时,电动机转速将______(选填“变大”或“变小”),若将电动机磁极对调的同时,电池正、负极也对调,则其转动方向将______。(选填“改变”或“不变”)
11. 市面上有一种如图所示的“一拖五耳机分线器”,它可以让MP3输出的音乐同时供五个人聆听,这五副耳机的连接方式是
;我们常用的耳机(动圈式)的工作原理是
。
12. 如图所示的两个模型,其中甲图是
机的模型,乙图是
机的模型。
13. 某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器,实现对温控箱内的温度监控.用如图所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器,正常情况下绿灯亮,当温控箱内温度升高到一定温度时,红灯亮(绿灯熄灭).请按此要求连接电路(红、绿灯的额定电压相同).
试题答案
1. B【解析】人的讲话声带动膜片,使线圈运动而产生电流,这是磁生电的过程。
2. C
3. D【解析】A是电流的磁效应;B是电磁感应(发电机的工作原理);C是探究影响电磁铁磁性强弱的因素;D为通电导体在磁场中受到力的作用(电动机的工作原理)。
4. B【解析】A和C都是电流的磁效应;B中人转动风扇,使小灯泡发光,是发电机;D中有电源,为电动机。对比BD,判断它们是电动机还是发电机,关键是看电路中有没有电源。
5. D
6. A
7. 磁;电磁铁;高压
8. 强 2
快
【解析】电动机的转速跟电流的大小和线圈匝数有关,在实际中为了方便,主要是通过改变电流的大小来控制其转速。(可以与电磁铁的磁性强弱一起来记忆)
9. 换向器;线圈中的电流方向;机械能。
10. 电流大小 变大 不变
11. 并联;通电导体在磁场中受力而运动(或:磁场对通电导体有力的作用)
【解析】耳机、喇叭、扬声器、电话的听筒,都是利用了磁场对电流的作用来工作的,属于电动机类。
12. 电动 发电
【解析】电动机与发电机无论从示意图、结构图还是实物图上,都有着很大的相似性,判断它们的一个简便的方法是看电路中有无电源:有电源的是电动机,无电源的是发电机(此时发电机充当电源)
13. 如下图: