九年级物理 第八章电磁相互作用及应用教案 教科版.doc

第八章 电磁相互作用及应用
一、[目标解读]
1．知道电磁铁的结构，了解电磁铁磁性强弱跟线圈匝数和电流大小的关系。
２、知道电磁继电器的结构和工作原理
３、知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。知道发电机的原理，以及发电机发电过程中的能量转化。
４、知道磁场对通电导线有力的作用.知道磁场对通电导线的作用力方向跟磁场方向和电流方向有关，知道电动机工作原理。
二、[知识归纳]　　　
（一）． 电磁铁
1电磁铁的构造　：电磁铁是一个带软铁芯的通电螺线管。
2．电磁铁的工作原理
利用电流的磁效应和在通电螺线管中插入一铁芯后磁场大大增强的原理。
3．电磁铁的优点
它的磁性有无、极性变化、磁性的强弱，可以通过控制电流的有无、电流的方向、电流的大小及线圈的匝数多少来控制。
4．影响电磁铁磁性强弱的因素（1）线圈的匝数。 （2）电流的大小。
5．电磁铁的应用
电磁铁最直接的应用之一是电磁铁起重机。在电动机、发电机和电磁继电器里也用到电磁铁。洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。
（二）．电磁继电器
1．电磁继电器的主要部件
电磁铁、衔铁、弹簧、触点（分动触点和静触点）。
2．电磁继电器构成的电路
（1）控制电路：它由电磁继电器中的线圈、低压电源、衔铁和开关组成。
（2）工作电路：它由电磁继电器中的触点、高压电源和高压用电器组成。
3．电磁继电器的工作原理
电磁铁通电时，把衔铁吸下来，将工作电路的触点接通，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。
4．电磁继电器的几种应用
（1）通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断；
（2）可实现远距离控制；
（3）与其他元件配合使用，实现温度或光等自动控制。
（三）．电磁感应现象
1．电磁感应现象
（1）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，这种现象叫做电磁感应。产生的电流叫感应电流。
（2）产生感应电流的条件：A．闭合电路的一部分导体；B．做切割磁感线运动。
2．发电机的原理
（1）发电机是利用电磁感应 现象制成的，它是把机械能转化为电能的装置。
（2）发电机主要由转子和定子组成。
（3）我国交流电的频率是50Hz,周期是０.０２s，在１s内电流方向改变１００次。
（四）．磁场对电流的作用
1．磁场对通电导线的作用
通电导线在磁场中受到力的作用，受力的方向与电流方向和磁感线的方向有关。
（1） 电流方向或磁感线方向改变时，受力方向也改变。
（2） 电流方向和磁感线方向都改变时，受力方向不变。
2．电动机
（1）构造：主要由能够转动的转子和固定不动的定子组成。
（2）分类：主要分为直流电动机和交流电动机。
（3）原理：电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的。
（4）能量的转化：电动机将电能转化为机械能。
（5）换向器的作用：当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。
（6）直流电动机的转动方向：改变电流方向或磁感线的方向，可以改变直流电动机的转动方向。
（7）电动机的优点：构造简单，控制方便，体积小，效率高，功率可大可小，不污染环境。3．磁场对电流的作用和电磁感应现象的区别

磁场对电流的作用
电磁感应
原因
通电导体在磁场中
闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
结果
导体受到作用力
导体中产生电流
导体中的电流
由电源供给
感应电流
能量转化
电能转化为机械能
机械能转化为电能
（五） 电话和传感器
1．电话的构造和基本工作原理
（1）简单的电话装置由话筒、听筒和电源组成。在通话的两部电话中，甲的话筒和乙的话筒则是串联在另一个电路中。
（2）话筒的组成：膜片、金属盒、碳粒等。整体作用相当于一个滑动变阻器。
（3）听筒的组成：永磁体、螺线管（它缠绕在磁铁上而不是铁芯上，这样会增强电磁铁对膜片的吸引力）、膜片等。
（4）工作原理
A．话筒的工作原理：当人对着话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧的挤压接触关不紧密的碳粒，使电阻忽大忽小，在电路中就产生了强弱按声音变化的电流。
B．听筒的工作原理：强弱变化的电流传到听筒里，使电磁铁的磁性变化起来，对膜片（薄铁片）的吸引力也忽强忽弱，这样膜片也振动起来了，发出和对说话相同的声音。因此电话工作原理是：振动——变化的电流——振动。
2．扬声器
（1）扬声器是把电信号转化成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。
（2）扬声器的工作原理：当有交变电流通过线圈时，线圈受到磁体的作用力（吸引或排斥）不断地来回振动，带动纸盆来回振动，于是扬声器就发出了声音。
3．传感器
（1）传感器是实现信息转换信号的器件。
（2）生活中常见的传感器及应用：声音传感器、温度传感器、红外线传感器、光传感器、烟气传感器、压力传感器等。
三、[学习点津]
（一）正确理解电磁感应现象与电生磁、磁场对电流的作用的区别
１、电磁感应现象与电生磁的区别
　　　电生磁是指通电导线周围存在磁场，即电流可产生磁场。这是电流的磁效应。通电导体周围的磁场方向跟电流方向有关。电生磁揭示了电与磁的联系。电磁继电器就是应用这一理论制成的。
　　　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运动时，导体中产生电流的现象，即磁可产生电。它进一步揭示了电与磁的联系。
２、电磁感应现象与磁场对电流的作用的区别
磁场对电流的作用是指通电导体在磁场里会受到力的作用（它是先有电流，后受力），受力的方向跟电流方向和磁感线方向有关。它是把电能转化为机械能。电动机就是利用这一原理制成的。
电磁感应现象是由于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时而产生电流（它是先有运动，后有电流），感应电流方向与导体运动方向和磁感线方向有关。它是把机械能转化为电能。发电机就是利用电磁感应现象制成的。
（二）正确理解电磁感应现象中各词语的含义
１、注意“闭合”二字的含义
“闭合”强调了电路的状态。如果电路不闭合，即使导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流。
２、注意“切割”二字的含义
“切割”形象地说明了导体的运动方式，切割包括垂直切割和倾斜切割，只有闭合电路的一部分导体在磁场中做垂直或倾斜切割磁感线运动时，导体中才会产生电流，若导体不切割磁感线或者顺着磁感线运动，导体中就不会有感应电流。
３、注意“部分”二字的含义
“部分”说明了切割磁感线运动的主体，也就是做切割磁感线运动的必须是电路中的部分导体，而不是全部电路。
４、注意“运动”二字的含义
“运动”是指导体和磁场之间的相对运动，若导体不动，磁体相对于导体运动，只有导体切割磁感线，导体中也会有感应电流产生。
四、[例题解析]
例１、如图１所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。
（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过______________________来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察______________________来确定。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：

电磁铁（线圈）
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引铁钉的最多数目
5
8
10
7
11
14
①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流______________________；
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数______________________。
（3） 在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
② 对此猜想是：_____________________ _。
②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法：________ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
例２、图８－２所示是研究电磁感应的实验装置．
（１)保持导线ab不动，闭合开关，灵敏电流计的指针不动，这时导线中__________电流．
(２)保持电路闭合，当导线ab向左运动和向右运动时，灵敏电流计的指针会向左和向右偏转，表明导线中的感应电流方向与____　　　　　　有关。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(３)将U形磁铁反转对调磁极，闭合开关，当导线ab向左运动和向右运动时，灵敏电流计的指针会向右和向左偏转，表明导线中的感应电流方向与______________有关．
（４）闭合开关，若让导体ab由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针　　（选填“偏转”或“不偏转”）。
（５）利用此装置，探究感应电流方向与磁场方向和切割磁感线方向之间的关系，观察到的实验现象记录如下：
实验序号
磁场方向
导体切割磁感线方向
灵敏电流计指针偏转方向
①
向下
向右
向左
②
向上
向右
向右
③
向下
向左
向右
④
向上
向左
向左
在上述四次实验中，比较　　　　两次实验，可知感应电流方向与磁场方向有关；比较　　两次实验，可知同时改变磁场方向和切割磁感线方向则感应电流方向不变。
（６）在探究中还发现，导体ab水平向右或向左缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体ab水平向右或向左快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，说明感应电流的大小与　　　　　　　　　　　有关。
（７）有同学还想探究感应电流的大小是否与磁场的强弱有关，请简要写出做法并判断。
五、同步练习
一、单项选择题
１.下列装置中，利用电磁感应现象制成的是（ ）
A.电熨斗 B.电磁铁 C.电动机 D.发电机
２.我们所使用的电冰箱、电风扇、洗衣机等家用电器，其主要部件都是用电动机来工作的，那么电动机是根据下列哪种现象制成的（ ）
A.磁场对放入其中的磁体产生力的作用　　　　B.电流周围存在着磁场
C.通电导体在磁场中受到力的作用　　　　　　D.电磁感应，
３.下列说法正确的是（ ）
A.导体在磁场中运动能产生感应电流 B.换向器能改变线圈中的电流方向
C.发电机将贮存的化学能转化成电能 D.电动机是消耗了机械能得到电能
４.下列用电器中，一定没有电磁铁的是（ ）
A.电烙铁 B.电铃 C.电磁起重机 D.电磁继电器
５.通电线圈在磁场里受到力的作用，下列装置根据这个原理制成的是（ ）
A.发电机 B.电动机 C.电话 D.电磁铁
６.如图８-３所示的几种电、磁现象中正确的是（ ）
图８-３
７.某同学在做“探究电磁铁”实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图８-４所示，下列说法正确的是（ ）
A.要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑动片向右滑动
B.电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
C.电磁铁B线圈匝数多，所以通过B的电流较小
D.若将两电磁铁上部靠近，会相互吸引
图８-４
８. 如图８-５所示，闭合电路的一部分导体在磁场中运动，不能产生感应电流的图是（ ）

图８－５
二、实验探究题：
９.如图８－６所示，当闭合开关S时，小磁针将向_________（填“顺时针”或“逆时针）方向转动，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性将________（填“增强”或“不变”“减弱”）．
图８－６ 图８－７
１０.如图８－７所示的电磁继电器，当控制电路接通时，灯_____亮．（填“L1”或“L2”）
１１.如图８-８所示的装置，当条形磁铁插人或拔出线圈时，演示电流计的指针就会发生偏转，能解释其中的道理吗？

　　　　　　　　图８-８

１２.(1)利用图８－９中提供的元件，以笔画线为导线，设计一个可以改变磁性强弱的电磁铁，并要求滑片P向右移动时电磁铁的磁性增强
(2）若要求滑片P向左移动时磁性增强，只能改动电路中的一根连接导线上的一处接头，应怎么改？

图８-９

１３、.如图８－１０所示为某校科技活动小组制作的恒温箱的电路示意图，电热丝是恒温箱的加热元件，图中的水银温度计为导电温度计，上面的金属丝A的高度可以调整，下面的金属丝B与温度计的水银接触，该温度计的水银液泡被放置到恒温箱内．请根据此电路图说明恒温箱工作的原理．

图８－１０