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科学八年级下册《电与磁》归纳与拓展

发布时间:2014-01-31 15:35:58  

(1)磁体——能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性,具有磁性的物体叫磁体。磁体是一种很神奇的物质,它有以至于无形的力,既能把一些东西吸过来,又能把一些东西排开。在我们周围,有很多磁体。磁场看不见、摸不着。我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。通过电流的效应认识电流也运用了这种方法。

判断物体有无磁性的方法:物体是否具有磁性的判断方法:①根据磁体的吸铁性判断。②根据磁体的指向性判断。③根据磁体相互作用规律判断。④根据磁极的磁性最强判断。

磁体分类:永磁体和软磁体。

永磁体:即能够长期保持其磁性的磁体,永磁体是硬磁体,不易失磁,也不易被磁化。 软磁体:作为导磁体和电磁铁的材料大都是,软磁体极性是随所加磁场极性而变化的。 磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。一个磁体无论多么小都有两个磁极,可以在水平面内自由转动的磁体,静止时总是一个磁极指向南方,另一个磁极指向北方,指向南的叫做南极(S极),指向北的叫做北极(N极)。之间呈现同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的现象。

磁体应用:最著名的是指南针,四大发明之一,他就是利用磁体的磁极具有指向性制成的,最早的指南仪叫司南。

现已广泛用于发电机、电动机、指南针等方面,比如磁力抽水泵。永磁体还可以用来发电,而且目前大部分的发电设备(比如火力发电,水力发电)都是用线圈切割磁体磁场来发电的。还可以做理发用的电吹风。我们能够听到磁带或唱片上的音乐,也是磁体的功劳。

(2)磁化:是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。

一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性,这种现象叫做磁化。

方法:1.用磁体的南极或北极,沿物体向一个方向摩擦几次。

2.在物体上绕上绝缘导线,通入直流电,经过一段时间后取下即可。

3.使物体与磁体吸引,一段时间后物体将具有磁性。

磁性材料:磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质.

任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。根据物质在外磁场中表现出的特性,物质可分为五类:顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁性物质,亚磁性物质,反磁性物质。

(3)磁场和磁感线

磁场:对放入其中的小磁针有磁力的作用的物质叫做磁场。

磁场是一种看不见,而又摸不着的特殊物质,磁场不是由原子或分子组成的,但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。磁铁周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。

磁力线又叫做磁感线,在磁场中画一些曲线,用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉),这些曲线叫磁感线,是用以形象地描绘磁场分布的一些曲线。磁感线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极,在磁体内部磁感线从S极到N极。人们将磁力线定义为处处与磁感应强度相切的线,磁感应强度的方向与磁力线方向相同,其大小与磁力线的密度成正比。了解磁力线的基本特点是掌握和分析磁路的的基础。

磁力线是人为的假设的曲线。磁力线有无数条,磁力线是立体的,所有的磁力线都不交叉,磁力线总是从 N 极出发,进入与其最邻近的 S 极并形成。等等这些都是人的想象。基于一个有趣的小实验的想象。这个实验只需要一个条形磁铁,一些铁屑在一块平板玻璃上就可以展示。

最早出现的几副磁场绘图之一,绘者为勒内·笛卡儿,1644年。

(4)地磁场

地球是一个巨大的磁体,它在空间产生的磁场即地磁场。

地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,比较稳定,属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于地球内部,相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。

行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时,远距离通讯将受到严重影响,甚至中断。假如没有地磁场,从太阳发出的强大的带电粒子流(通常叫太阳风),就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下,地球的大气成份可能不是现在的样子,生命将无法存在。所以地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。

地磁场发现:提出较系统的原始理论的是英国人吉尔伯特。他在1600年著的《磁体》一书中,把当时许多有关磁体性质的事实都记了下来,同时创造性地作了划时代的实验:把一块天然磁石磨制成一个大磁球,用小铁丝制的小磁针装在枢轴上,放到该磁球附近,在这磁球面上发现小磁针的各种行为与我们在地球上看到指南针的行为完全一样。吉尔伯特用石笔把小磁针排列的指向标出一条条线,画成许多子午圈,与地球经线相像,也有一条赤道,小磁针在赤道上则平行于球面。因此吉尔伯特提出了一个理论:认为地球本身就是一块巨大的磁石,磁子午线汇交于地球两个相反的端点即磁极上。

磁偏角:地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角。因指南针、磁罗盘是测定磁偏角最简单的装置,所以磁偏角的发现和测定的历史也很早。1702年,英国埃德蒙多·哈雷发表了第一幅大西洋磁偏角等值线图。根据规定,磁针指北极N向东偏则磁偏角为正,向西偏则磁偏角为负。磁偏角'是指磁针静止时,所指 的北方与真正北方的夹角。中国宋代科学家沈括(1034——1094)在公元1086年写的《梦溪笔谈》中,最早记载了地磁偏角“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”。沈括是历史上第一个从理论高度来研究磁偏现象的人。

磁场对生物的影响:

像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北,每年可旅行几千公里,中途往往还要经过汪洋大海,但是还能测定精确的位置。科学家们发现,海龟能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方向。但对于迁徙中的海龟来说,仅有“方向感”是不够的,它们可能还有一张“地图”,用于明确自己的地理位置,最终到达某个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校的肯洛曼研究小组发现,绿海龟对不同地理位置间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感”,它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。

人类早在巴比伦时期就开始利用信鸽远距离传送信件。鸽子可以从数千英里的地方找到回家的路,这是一种离奇的能力,许多世纪以来,鸽子的这种本能一直引发人类研究这种能力的兴趣。较为权威的解释包括敏锐嗅觉说和探测磁场说。如今在经过数十年的调查研究后,科学家证实了鸽子的上喙确实具有一种能够感应磁场的晶胞,正是这种器官为鸽子的飞行导航 。

鸽子长距离的归巢是靠三个阶段

1,磁场辨认归巢阶段

2,磁场盲区中间,记忆力归巢阶段

3,视力、听力辨认归巢阶段

也就是说,把放飞地,和目的地分为三段,鸽子就是靠以上三步找到家的

1因为地球的的每一个地区磁场都不一样,所以鸽子就是理由磁偏角来找家,

2.等到离家近了的时候,磁偏角会缩小,使得鸽子无法靠着磁偏角找到回家的路,鸽子只能靠着之前的记忆,靠着太阳光线,以及山,河,的走势,当做参照物,来找回家的路

3.鸽子的视力和听觉非常好,等到鸽子飞出磁场盲区的时候,已经离家很近了,这时候,他可以看见一些小时候看见的东西,比如说一些高大的建筑物之类,也可以听见一些声音,比如同群鸽子的鸣叫声音,所以鸽子会靠着视力、听力顺利归巢

----但是,当这三个环节中,无论那一个环节出错,也会导致鸽子很难顺利归巢 比如绑上一小块磁铁,这样会干扰了鸽子的磁偏角辨认,所以导致鸽子无法正常归巢,但是也不是绝对的无法归巢,也有很多经过超强训练,而且自身记忆力超强的信鸽,就可以光是凭借着视力和听觉、记忆力归巢。

地磁学专家们的研究表明:螃蟹的横行并非自愿,乃是受到地球磁场变化的影响。它是一种出现很早的节肢动物,它的祖先曾经历过多次地磁场的倒转。而每次地磁场的改变,都使螃蟹内耳中用来定方向的小磁粒跟着改变,甚至失去定向效用,从而使其经纬不分,只得权且横行。原来,螃蟹的第一蟹脚内有一个平衡囊,其内有几颗用于定向的小磁粒,好比一只只“指南针”。亿万年以前,蟹的祖先就靠这种“指南针”前爬后退,行走自如。后来,地球磁极的移动使地球的磁场发生了多次的倒转,螃蟹平衡囊内的小磁粒也随之变化,失去了定向作用。为了适应环境、减少麻烦,螃蟹不得不采取折衷的解决办法——来个既不向前,也不向后,干脆横行了。直到今天,螃蟹的后代还是横行的。如果地磁场继续改变,螃蟹也会有直行的时候。但是 蟹的胸部左右比前后宽,八只步足伸展在身体两侧,它的前足关节只能向下弯曲,这些身体上的结构特征也使螃蟹只能横着走了。

磁极颠倒:地球磁极倒转造成的后果相当严重,将影响整个自然界。专家们指出,最大的灾难莫过于强烈的太阳辐射。

平时,这些宇宙射线在太空中就被地球磁场吞没了。然而地球两极倒转过程中一旦地球磁场消失,这些太阳粒子风暴将会猛击地球大气层,对地球气候和人类命运产生致命的影响。这一天如果真的到来,一些低轨道人造卫星也将完全暴露在太阳电磁风暴的吹打中,不久就会被完全摧毁。

这些变化将给卫星等航天器带来巨大危险,因为地球磁场对于来自外太空的高能量辐射有保护作用,就好像给卫星等航天器穿上了一层防辐射服。如果地球磁场发生了变化,那么围绕地球旋转的成千上万颗卫星和其他航天器将失去地球磁场的保护,它们将毫无保护地受到外太空高能辐射。

另外,许多靠地球磁场导航的生物,诸如燕子、羚羊、鲸鱼、鸽子和趋磁性细菌等,都会迷失方向。

美国《国家地理杂志》发表文章解释了地球磁场“南北颠倒”的原因。1845年德国数学家卡尔·高斯开始记录地球磁场数据,与那时相比,今天的磁场强度减弱了近10%左右。而且这种势头还将继续。电脑模拟系统“助阵”科学家说,这

种现象并不罕见。在过去的数十亿年中,地球磁场曾多次发生翻转,这可以在地球岩石中找到大量证据。而他们在发展的电脑模拟系统,可以很好地演示这个翻转过。美国加州大学的地球科学和磁场专家加里·格拉兹迈尔说:“我们可以在岩石上看到翻转的情形,可是岩石不会告诉我们为什么。电脑模拟系统能说明这一切。”这一系统就是格拉兹迈尔和他的同事保尔·罗伯兹共同研发的。从地质记录来看,地球磁场平均大约每20万年翻转一次,不过时间也可能相差很大,并不固定,上一次磁场翻转是在78万年前。

(5)奥斯特实验:显示通电导线周围存在着磁场的实验。如果在直导线附近(导线需要南北放置),放置一枚小磁针,则当导线中有电流通过时,磁针将发生偏转。这一现象由丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian

Oersted,1777—1851)于1820年7月通过试验首先发现。

如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大,产生的磁场越强。磁场成圆形,围绕导线周围。

从判定电流周围磁场方向的安培定则——右手螺旋定则认识磁场的方向性及磁感线的特征.在此基础上,通过了解环形电流、通电螺线管磁场的磁感线,以及条形磁体和马蹄形磁体磁场的磁感线,进一步认识磁场的方向性。

磁场的方向可以根据“右手螺旋定则”又称 “安培定则一” 来确定:用右手握住直导线,让大拇指指向电流的方向,那么其余四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向。实际上,这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈NS极首尾相接的小磁铁的效果。

通电螺线管:通电螺线管外部的磁感线是从螺线管的北极发出并回到南极。但是,在通电螺线管内部的磁场方向是从螺线管的南极指向北极。通电螺线管对外相当于一个条形磁铁。通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。

判定方法:

(1)通电直导线中的安培定则:用右手握住直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线环绕方向;

(2)通电螺线管中的安培定则:用右手握住螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

通电螺线管磁性强弱的影响因素:电流的大小、线圈的匝数、是否有铁芯插入.电流越大,匝数越多,有铁芯插入,磁性越强。

通电螺线管中加入铁芯比不加铁芯时磁场大大增加的原因:铁芯会被通电螺线管的磁场磁化,也会产生磁场,并且这个磁场的方向和通电螺线管的磁场方向相同。这两个磁场相互叠加,整体的磁场就增强了。

右手定则:电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。如果是和力有关的则全依靠左手定则。即,关于力的用左手,其他的(一般用于判断感应电流方向)用右手定则。(这一点常常有人记混,可以发现“力”字向左撇,就用左手;而“电”字向右撇,就用右手)记忆口诀:左通力右生电。

可以用右手的手掌和手指的方向来记忆导线切割磁感线时所产生的电流的方向,即: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;让磁感线从手心进入,并使拇指指向导线运动方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。这就是判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则。

操作方法:

右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁感线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流(动生电动势)的方向。一般知道磁场、电流方向、运动方向的任意两个,让你判断第三个方向。

(6)电磁铁:通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组,这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性,它也叫做电磁铁(electromagnet)。我们通常把它制成条形或蹄形状,以使铁芯更加容易磁化。另外,为了使电磁铁断电立即消磁,我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性,断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用,由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。

当在通电螺线管内部插入铁芯后,铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体,这样由于两个磁场互相叠加,从而使螺线管的磁性大大增强。为了使电磁铁的磁性更强,通常将铁芯制成蹄形。但要注意蹄形铁芯上线圈的绕向相反,一边顺时针,另一边必须逆时针。如果绕向相同,两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消,使铁芯不显磁性。另外,电磁铁的铁芯用软铁制做,而不能用钢制做。否则钢一旦被磁化后,将长期保持磁性而不能退磁,则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制,而失去电磁铁应有的优点。

电磁铁是可以通电流来产生磁力的器件,属非永久磁铁,可以很容易地将其磁性启动或是消除。例如:大型起重机利用电磁铁将废弃车辆抬起。

当电流通过导线时,会在导线的周围产生磁场。应用这性质,将电流通过螺线管时,则会在螺线管之内制成均匀磁场。假设在螺线管的中心置入铁磁性物质,则此铁磁性物质会被磁化,而且会大大增强磁场。

一般而言,电磁铁所产生的磁场与电流大小、线圈圈数及中心的铁磁体有关。在设计电磁铁时,会注重线圈的分布和铁磁体的选择,并利用电流大小来控制磁场。由于线圈的材料具有电阻,这限制了电磁铁所能产生的磁场大小,但随着超导体的发现与应用,将有机会超越现有的限制。

电磁铁优点:电磁铁的磁性有无可以用通、断电流控制;磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数多少来控制;也可通过改变电阻控制电流大小来控制磁性大小;它的磁极可以由改变电流的方向来控制,等等。即:磁性的强弱可以改变、磁性的有无可以控制、磁极的方向可以改变,磁性可因电流的消失而消失。

早在1820

年春天,丹麦的奥斯特在一次偶然之中就发现了这一原理。

1822年,法国物理学家阿拉戈和吕萨克才发现,当电流通过其中有铁块的绕线时,它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年,斯特金也做了一次类似的实验:他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线,当铜线与伏打电池接通时,绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场,这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的铁块,而当电源切断后,U型铁棒就什么铁块也吸不住,重新成为一根普通的铁棒。

电磁铁的应用:

(1)起重机:利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是磁铁。接通电流,电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住,吊运到指定的地方。切断电流,磁性消失,钢铁物品就放下来了。电磁起重机使用十分方便,但必须有电流才可以使用,可以应用在废钢铁回收部门和炼钢车间等。利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。电磁起重机能产生强大的磁场力,几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料,不装箱不打包也不用捆扎,就能很方便地收集和搬运,不但操作省力,而且工作简化了。装在木箱中的钢铁材料和机器可以同样搬运。起重机工作时,只要电磁铁线圈里电流不停,被吸起的重物就不会落下,看不见的磁力比坚固的链条更可靠。如果因某种原因断了电,就会造成事故,因而有的电磁起重机上装有钢爪,待运送的重物提起后,坚固的钢爪就自动落下来紧紧地扣住它们。起重机不能搬运灼热的铁块,因为高温的钢铁不能磁化。大的电磁起重机,一下子能提起近百吨重物。

(2)电话:话筒和听筒的原理是一样的,里面都装有很多碳粒形成的碳粒团,还有一个碳粒相连接的电路;当你说话的时候,声波通过空气传导带动话筒内部碳粒震动,震动的幅度不同不断改变了听筒碳粒团整体的电阻,电阻的改变导致了话筒电路电流大小的变化;在听筒一端,到达的不断变化的电流导致产生的电磁场强度不一样,磁场吸引变化,拉动碳粒不断的震动,振动发声,就听到对方的声音了。

(3)安培计、伏特计、检流计

(4)电铃:电铃是利用电磁铁特性通电后,还必需要电磁铁和电源才能使铃发出音响信号的装置。

原理:电流的磁效应:通电时,电磁铁有电流通过,产生了磁性,把小锤下方的弹性片吸过来,使小锤打击电铃发出声音,同时电路断开,电磁铁失去了磁性,小锤又被弹回,电路闭合,不断重复,电铃便发出连续击打声了。

(5)自动化控制设备

(6)工业自动化控制、办公自动化

(7)包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械等。

(8)电磁继电器:电磁继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流、

较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

电磁继电器一般由 电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

电磁继电器优点:1.用低电压,弱电流控制,高电压,强电流的工作电路.。

2.远距离控制和自动化控制。

(9)磁悬浮列车:磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高

速度可达每小时500公里以上,比轮轨高速列车的

300

多公里还要快。磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本等发达国家以及中国都相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

(7)信息的磁记录:利用磁的性质进行信息的记录的方式。在存储和使用的时候通过特殊的方法进行信息的输入和读出,从而达到存储信息和读出信息的目的。

磁记录原理:在记录信息过程中,输入信息先转变为相应的电信号输送到磁头线圈中,使记录磁头中产生与输入电信号相应的变化磁场;此时紧靠近气隙并以恒定速度移动的磁带上的磁记录介质受到变化磁场的作用,从原来的退磁状态转变为磁化状态,即将随时间变化的磁场转变为按空间变化的磁化强度分布;磁带通过磁头后转变到相应的剩磁状态,从而记录下与气隙磁场、磁头电流和输入信号相应的信息。当需要输出信息时,

正好与上述记录过程相反。

(8)电动机

通电导体在磁场力要收大力的作用,这种力叫安培力,正比于电流大小、磁感应强度和导体长度,公式F=IBL,安培力的根源是磁场对运动电荷的洛仑兹力。磁场对电流的作用在微观上看是磁场对电荷的作用,宏观上表现为对电流或导体的作用。力的方向可以由左手定则判断。

左手螺旋定则:左手平展,让磁感线穿过手心,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,手心面向N极(叉进点出),四指指向电流所指方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向。如何记清左、右手定则,有一个记忆方法,"left"(左边)跟E和F有关用左手,“bright”right(右边)跟B和I有关,

用右手。但是当导体在马蹄形磁铁内水平转动90度后,切割磁力线并不产生电流,左手法则不适用。左手定则仍然可用于电动机的场景,因闭合电路中在磁场的作用下,产生力,左手平展,手心对准N极,大拇指与并在一起的四指垂直 ,四指指向电流方向,大拇指所指的方向为受力方向。

通电线圈在磁场中不能连续运动的原因:

把矩形线圈放在磁场中,开始时使线圈平面和平行,接通电路后,由于通电线圈的两条对边中的电流方向相反,它们所受到磁场的作用力的方向相反,但不在一条直线上,通电线圈在这两个力的作用下便发生转动。当线圈转到线圈平面与磁感线垂直的位置时,线圈的两条对边受到的力恰好在同一直线上,且大小相等,方向相反。线圈此时受到平衡力处于平衡状态,此时线圈所处的位置叫做平衡位置,线圈靠惯性越过平衡位置后,所受的磁场力又迫使线圈回到平衡位置。所以线圈只能在平衡位置附近来回摆动,不能沿一个方向持续转动。

直流电动机:直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。

基本构造:分为两部分:定子与转子。记住定子与转子都是由那几部分构成的,注意:不要把换向极与换向器弄混淆了,记住他们两个的作用。

定子包括:主磁极,机座,换向极,电刷装置等。

转子包括:电枢铁芯,电枢绕组,换向器,轴和风扇等。

直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成,下面对构造中的各部件进行详细介绍。

1.电枢铁芯部分:其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通,为了下降电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。

2.电枢部分:作用是发作电磁转矩和感应电动势,而进行能量变换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。

3.换向器又称整流子,在直流电想法中,它的作用是将电刷上的直流电源电流变换成电枢绕组内的沟通电流,是电磁转矩的倾向稳定不变,在直流发电机中,它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。

换向器由许多片构成的圆柱体之间用云母绝缘,电枢绕组每一个线圈两端区分接在两个换向片上。直流发电机中换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动热变换为电刷间的直流电动势,负载中就有电流通过,直流发电机向负载输出电功率,同时电枢线圈中也肯定有电流通过。它与磁场相互作用发作电磁转矩,其倾向与发电机相反,原想法只需抑制这一磁场转矩才华股动电枢改变。因此,发电机向负载输出电功率的还,从原想法输出机械功率,完结了直流发电机将机械能变换为电能的作用。

原理:

应用:直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成,下面对构造中的各部件进行详细介绍。

1.电枢铁芯部分:其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通,为了下降电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。

2.电枢部分:作用是发作电磁转矩和感应电动势,而进行能量变换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。

3.换向器又称整流子,在直流电想法中,它的作用是将电刷上的直流电源电流变换成电枢绕组内的沟通电流,是电磁转矩的倾向稳定不变,在直流发电机中,它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。

换向器由许多片构成的圆柱体之间用云母绝缘,电枢绕组每一个线圈两端区分接在两个换向片上。直流发电机中换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动热变换为电刷间的直流电动势,负载中就有电流通过,直流发电机向负载输出电功率,同时电枢线圈中也肯定有电流通过。它与磁场相互作用发作电磁转矩,其倾向与发电机相反,原想法只需抑制这一磁场转矩才华股动电枢改变。因此,发电机向负载输出电功率的还,从原想法输出机械功率,完结了直流发电机将机械能变换为电能的作用。

(9)磁生电:磁生电是英国科学家法拉第发现的。1831年8月,法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接电流表。他发现,当线圈A的电路接通或断开的瞬间,线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现,铁环并不是必须的。拿走铁环,再做这个实验,上述现象仍然发生,只是线圈B中的电流弱些。 为了透彻研究电磁感应现象,法拉第做 了许多实验。1831年11月24日,法拉第向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应现象”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就,是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念,支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系,为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。

原理:闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。

导体的两端接在电流表的两个接线柱上,组成闭合电路,当导体在磁场中向左或向右运动,切割磁力线时,电流表的指针就发生偏转,表明电路中产生了电流.这样产生的电流叫感应电流。我们知道,穿过某一面积的磁力线条数,叫做穿过这个面积的磁通量。当导体向左或向右做切割磁力线的运动时,闭合电路所包围的面积发生变化,因而穿过这个面积的磁通量也发生了变化。导体中产生感应电流的原因,可以归结为穿过闭合电路的磁通量发生了变化。可见,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。感应电流的方向:导体向左或向右运动时,电流表指针的偏转方向不同,这表明感应电流的方向跟导体运动的方向有关系。如果保持导体运动的方向不变,而把两个磁极对调过来,即改变磁力线的方向,可以看到,感应电流的方向也改变。可见,感应电流的方向跟导体运动的方向和磁力线的方向都有关系.感应电流的方向可以用右手定则来判定:伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁力线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向。

感应电流究竟是如何产生的呢?设均匀磁场的磁力线向下垂直于纸面,导体平放在纸面上,方向正南正北,移动方向为西方。(用右手定则判感应电流方向为南方)。当导体向西移动时,可视为导体中的电荷也向西移动,而电荷在磁场中所受作用力的方向跟磁场方向、电荷运动方向之间的关系,可以用左手定则来判定:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电荷的运动方向(西方),那么,拇指所指的方向(南方),就是电荷在磁场中的受力方向。所以电流方向应是南方。

把线圈的两端接在电流表上,组成闭合电路.当向线圈中插入或拔出磁铁时,电流表的指针偏转,表明电路中产生了感应电流。这是因为向线圈中插入磁铁时,穿过线圈的磁通量增大,从线圈中拔出磁铁时,穿过线圈的磁通量减小。穿过线圈的磁通量发生了变化,因而产生了感应电流。向线圈中插入或拔出磁铁的过程可以等效为导体切割磁力线的过程。磁通量的变化只是产生感应电流的表层的原因,真正的原因还是线圈中的电荷受洛仑兹力运动。

产生感应电流的条件是:①一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.即导体在磁场中的运动方向和磁感线的方向不平行;②电路闭合.在磁场中做切割磁感线运动的导体两端产

生感应电压,是一个电源.若电路闭合,电路中就会产生感应电流.若电路不闭合,电路两端有感应电压,但电路中没有感应电流。

影响感应电流大小的因素:①导线切割的速度大小; ②导线切割的速度方向; ③永磁体的强度; ④切割导线的条数; ⑤切割导线的有效长度.

发电机:发电机(英文名称:Generators

)是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。

因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的

发电机通常由定子、转子、

端盖及轴承等部件构成。

定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。

转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。

由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。

交流电(alternating current),简称为AC。发明者是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856—1943)。交流电也称“交变电流”,简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50Hz,日本等国家为60Hz。交流电随时间变化可以以多种多样的形式表现出来。不同表现形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。

交流直线电机,是使用交流电源的直线电动机,与一般的旋转电机相比,它的结构简单,定位精度高,反应速度快、灵敏度高,随动性好,工作安全可靠、寿命长,故障少,免维修。交流直线电机主要应用于自动控制系统、在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中,及作为长期连续运行的驱动电机使用。

交流直线电机目前已广泛用于电影胶片冲洗、轻工化纤、纺织、电缆、塑料及造纸等卷绕装置中。

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