物体吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。具有磁性的物体称为磁体。
磁体按来源可分为天然磁体(磁铁矿)和人造磁体(钢条、铁氧体)。按磁性保持时间可分为永磁体和软磁体。
磁体上磁性最强的部分叫做磁极。每个磁体都有两个磁极:
磁极间相互作用规律:同名磁极相斥,异名磁极相吸。
磁化:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
去磁:使磁体失去磁性的过程。
地球本身就是一个巨大的磁体,周围存在地磁场。
中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了磁偏角现象。
实验现象:将通电导线平行放置在小磁针上方,小磁针会发生偏转;切断电流后,小磁针恢复原来的指向。
实验结论:通电导线周围存在磁场,即电流具有磁效应。这是人类第一次发现电与磁之间的联系。
右手握住导线,拇指指向电流方向,四指弯曲方向 = 磁感线环绕方向。
右手握住螺线管,四指指向电流方向,拇指指向 = 螺线管N极方向。
电磁铁是带有铁芯的通电螺线管。铁芯被磁化后大大增强了螺线管的磁性。
| 影响因素 | 控制变量 | 结论 |
|---|---|---|
| 线圈匝数 | 电流大小、铁芯相同 | 匝数越多,磁性越强 |
| 电流大小 | 线圈匝数、铁芯相同 | 电流越大,磁性越强 |
| 有无铁芯 | 线圈匝数、电流相同 | 有铁芯时磁性显著增强 |
电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关,实现低电压、弱电流控制高电压、强电流电路。
组成:电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点。当控制电路通电时,电磁铁吸下衔铁,使工作电路接通;断电时,弹簧拉回衔铁,工作电路断开。
将通电导体放入磁场中,导体会受到磁场力的作用而发生运动。这是将电能转化为机械能的基础原理。
受力方向与电流方向和磁场方向都有关。改变电流方向或磁场方向,导体受力方向都会改变;若两者同时改变,受力方向不变。
用于判断通电导体在磁场中受力方向:
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。
工作过程:通电线圈在磁场中受到力的作用而转动,将电能转化为机械能。
转动方向取决于电流方向和磁场方向。要改变转向,只需改变其中一个方向。
当线圈转过平衡位置时,换向器自动改变线圈中的电流方向,使线圈能够持续向同一方向转动。
换向器由两个半铜环组成,与线圈两端相连,随线圈一起转动。
实验现象:
实验结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流。这种现象叫做电磁感应。
产生感应电流必须同时满足三个条件:
用于判断导体切割磁感线时感应电流的方向:
交流发电机是根据电磁感应原理制成的。线圈在磁场中转动,切割磁感线,产生感应电流。
工作过程:将机械能转化为电能。线圈每转过半圈(经过平衡位置),感应电流方向改变一次。
中国电网交流电频率:50Hz,即线圈每秒转动50圈,电流方向每秒改变100次。
| 对比项 | 直流电动机 | 交流发电机 |
|---|---|---|
| 原理 | 通电导体在磁场中受力运动 | 导体切割磁感线产生感应电流 |
| 能量转化 | 电能 → 机械能 | 机械能 → 电能 |
| 电路特点 | 电路中有电源供电 | 电路中无电源,产生电能 |
| 判断定则 | 左手定则 | 右手定则 |
| 结构特点 | 必须有换向器 | 用铜环(滑环)引出电流 |
电动机应用
发电机应用