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    我国宋代的学术著作《梦溪笔谈》中有如下一段叙述;“方家(指精通某种学问的行家)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不令南也(不是正南方向).”以上的现象证明地球是一个______,并且以事实说明了地球的地理南北极与地磁南北极______(填“重合”、“不重合”).发电机是利用______现象制成的,直流电动机是利用通电线圈在______里受力转动的原理制成的.
    本题信息:物理填空题难度较难 来源:未知
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本试题 “我国宋代的学术著作《梦溪笔谈》中有如下一段叙述;“方家(指精通某种学问的行家)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不令南也(不是正南方向).”以上的...” 主要考查您对

磁场、地磁场

电磁感应现象

直流电动机

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  • 磁场、地磁场
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磁场:
磁体的周围存在磁场,磁场是看不见摸不着的,但它是确实存在着的,是一种物质。

地磁场:
地球周围空间存在的磁场叫地磁场。地磁北极在地理南极附近;地磁南极在地理北极附近。

磁场:
1.性质:磁场的基本性质是对放入其中的磁体能够产生磁力的作用,也就是说,磁极问的相互作用力是通过磁场来发生的,小磁针静止后一端指南,另一端指北,当把条形磁体放在小磁针附近时,会看到小磁针发生了偏转,这是因为小磁针受到了条形磁体磁场的作用。

2. 方向:小磁针放入磁场中不再指南北,N、S极各自都有新的指向,这证明了磁场具有方向性,人们规定:在磁场中的某一点,小磁针北极(N极)所指的方向就是该点的磁场方向,在磁场中不同点,磁场方向一般不同

3. 描述:磁场可借助磁感线来描述,磁感线上任何一点的切线方向就是该点的磁场方向,磁感线的疏密还可以表示磁场的强弱。磁感线在磁体外总是从N极发出.最后回到s极。几种常见磁场的磁感线如图所示。


 


理解转换法在研究磁场时的运用:
     对于不易研究或不好直接研究的物理问题,通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果来间接研究物理问题的方法,叫转换法。比如电流,看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可以通过电路中的灯泡是否发光来确定。再如磁场,既看不见又摸不着,无法直接感知它,我们可以通过磁场的效应来证明磁场的存在。在磁场周围放入小磁针,小磁针方向发生了偏转,这说明小磁针的周围存在磁场;又如电磁铁磁性的强弱可以通过吸引大头针的多少来判断,吸引的大头针越多,磁性越强。
  
  用铁屑显示永磁体的磁场分布,如图所示,通过铁屑的分布显示出磁场的存在,磁场的方向及磁场的强弱。

磁偏角:
    地磁的两极跟地理的两极并不重合,因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角,叫做磁偏角。我国宋代学者沈括(103l一1095年)是世界上最早注意到这一现象的人.比西方早了400年。
电磁感应:
定义 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象,电磁感应中产生的电流称为感应电流
产生感应电流的条件 一是“闭合电路的一部分导体”(这句话包括两层意思:①电路应该是闭合的,而不是断开的,即组成电路的各元件连接成一个电流的通路; ②要有一部分导体做切割磁感线运动,也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分);二是“做切割磁感线运动”,所谓切割磁感线,类似于切菜,可以是垂直切割,也可以是斜着切割,但导体运动方向不能与磁感线方向平行,可能是导体运动,也可能是磁场运动
与感应电流方向有关的因素 在电磁感应现象中,感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关,若改变导体运动方向与原运动方向相反,或将磁感线方向改为与原方向相反,则感应电流方向将与原方向相反;若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反,则感应电流的方向不变
能量转化 机械能转化为电能
应用 发电机、动圈式话筒、变压器等

 控制变量法研究“电磁感应”现象:
    通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关,在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时,我们都用到了控制变量思想。

例如图是探究“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____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:(1)有微弱的电流通过灵敏电流计,其指针就会摆动。
(2)由图知,导体不动,磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动,会产生感应电流。
(3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下,只改变导体切割磁感线运动的速度,然后观察电流计指针的偏转程度。

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


电磁感应部分涉及三个方面的知识:
     一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
    楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。

二是电路及力学知识。
      主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。

三是右手定则。
     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,若磁力线垂直进入手心(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的方向。电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。


电动机的原理:
工作原理 直流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,它在工作时将电能转化为机械能
基本构造 直流电动机主要由两部分组成,即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子,电动机工作时,转子在定子中飞快地转动。如图所示
能量转化 电能转化为机械能
换向器  (1)构造:由两个铜制半球环构成
(2)作用:能自动地改变线圈中的电流方向,使线圈能连续转动
优点 构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小,价格便宜、无污染

直流电动机和交流电动机的比较:
直流电动机 交流电动机
构造 相同 均由磁体,线圈组成
不同
需要换向器(两个半铜环),外电路上有电源

用两个铜环和电刷连接电路,外电路上无电源
原理 相同 均受磁场方向影响
不同 磁场对通电线圈的作用 电磁感应现象
用途 相同 两者一起帮助人类利用水能、内能、核能等
不同 电能转化为机械能机械能 转化为电能
补充:区别电动机与发电机,要分清是运动产生电,还是通电后运动,从而确定电能与机械能的转化;装置方面一个有电源,一个没有电源,电动机是通电产生运动,所以有电源的是电动机,没电源的是发电机。

直流电动机不转或转速过小的原因:
     安装直流电动机模型时,线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。

例1正确连接好直流电动机模型的电路后,合上开关,电动机不转,试列出可能产生故障的原因及相应排除故障的方法。
(1)____,排除故障的办法____;
(2)____,排除故障的办法____;
(3)____,排除故障的办法____。

解析:通电线圈在磁场作用下才能运动,如果磁铁失去磁性,电动机就不会转动。电动机靠换向器改变线圈中电流方向,使线圈连续转动,但若换向器接触不良,则不能使线圈连续转动。线圈通过平衡位置时靠的是惯性,但线圈如果原来是静止在平衡位置的,那么线圈将保持静止的状态。

答案:(1)磁铁无磁性   更换磁铁(2)线圈处于平衡位置  让线圈转过平衡位置(3)电刷与换向器接触不良 可压紧电刷与换向器

用控制变量法判断通电导体在磁场中受力情况:
      通电导体在磁场中受力情况的判定常与电动机原理对应结合,通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关:

例如图所示,导体放入(a)图磁场中的受力方向已经标出,请在(b)图、(c)图上标出它的受力方向。

解析:通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系。
比较图(a)、(b):磁感线方向相同,都是垂直纸面向里,电流方向相反,受磁场力方向也应相反,(a)图向左,则(b)图向右。
比较图(b)、(c):电流方向相同而磁场方向相反,受到磁场力的方向也应该相反,因(b)图水平向右,所以(c)图应水平向左。

答案:如图甲、乙


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