初中物理电磁学知识点总结
目 录
第一节 磁现象 磁场
电与磁第二节 电生磁
第三节 电磁铁 电磁继电器 第四节 电动机 第五节 磁生电
一、磁现象
1.磁性:物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性(吸铁性)。 2.磁体:
(1)定义:具有磁性的物体叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。 (2)分类:
a.按形状分:条形磁体、蹄形磁体、针形磁体、圆形磁体等。 b.按来源分:天然磁体、人造磁体。 c.按磁性保持时间:硬磁体、软磁体。
(3)磁体的指向性:可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针,静止后总
是一个磁极指南(叫南极,用S表示),另一个磁极指北(叫北极,用N表示)。指南针就是根据磁体的指向性工作的
3.磁极:
(1)定义:磁体上磁性最强的部分叫磁极。(磁体两端最强中间最弱) (2)种类:水平面自由转动的条形磁体静止后,总是一端指南,一端指北,
指南的磁极叫南极(S),指北的磁极叫北极(N)。任何磁体都有且只有两个磁极,一个是北极(N极);另一个是南极(S极)
说明:任何形状的磁体,不论大小都有两个磁极;一个永磁体分成多部分
后,每一部分仍存在两个磁极。
(3)磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。 4.磁化
(1)定义:一些没有磁性的物体在磁体(或电流)的作用下获得磁性的现象
叫磁化。(使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。) 说明:磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后,铁钉与磁铁的接触部分间
形成异名磁极,异名磁极相互吸引的结果。
(2)软磁体和硬磁体:
铁棒被磁化后,磁性很容易消失,这种磁体称为软磁体。 钢棒被磁化后,磁性能够长期保持,称为硬磁体或永磁体。
(a)软磁性材料:被磁化后,磁性很容易消失。如:软铁。
(b)硬磁性材料:被磁化后,磁性能够保持。如:钢。(可做永磁体) (c)磁化的方法:在磁体作用下(如接触、摩擦、接近)或在电流的作
用下
制造永磁体用钢,制电磁铁的铁芯用软铁。 5,物体是否具有磁性的判断方法:
(1)根据磁体的吸铁性判断:将被测物体靠近铁类物质(如铁屑),若
能吸引铁类物质,说明该物体具有磁性,否则没有磁性。
(2)根据磁体的指向性判断:在水平面内自由转动的被测物,静止时若总是指南北方向,说明该物体具有磁性,否则便没有磁性。 (3)根据磁极间的相互作用规律判断:将被测物体分别靠近静止的小
磁针的两极,若发现有一端发生排斥现象,则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引,则该物体没有磁性。 (4)根据磁极的磁性最强判断:A、B两个外形相同的钢棒,已知其中
一个具有磁性,另一个没有磁性,具体的区分方法是:将A的一端从B的左端向右滑动,若发现吸引力的大小不变,则说明A有磁性;若吸引力由大变小再变大,则说明B有磁性。
注意:☆磁性材料在生活中得到广泛应用,音像磁带、计算机软盘上的磁性材料就具有硬磁性。
☆磁悬浮列车底部装有用超导体线圈饶制的电磁体,利用磁体之间的相互作用,使列车悬浮在轨道的上方以提高运行速度,这种相互作用是指:同名磁极的相互排斥作用。 ☆放在条形磁铁南极附近的一根铁棒被磁化后,靠近磁铁南极的一端是磁北极。
二、磁场
1.磁场:磁体周围存在着的一种看不见、摸不着的特殊物质,叫磁场。 注:磁场看不见、摸不着,但却是真实存在的。我们可以根据它对放入其中的小磁
针产生力的作用,使放入其中的小磁针偏转来认识它。这里使用的是转换法。 转换法 物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些
非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
转换法例子: 探究电磁铁磁性强弱的因素(用电磁铁吸引大头针的个数来判断其磁性强弱。) 探究声音产生的条件(通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开说明一切发声体都在振动) 探究影响导体产生电热多少的因素(通过玻璃管中液面的变化来反映知道电流产生的热量的多少)
2,磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的
相互作用就是通过磁场而发生的
3,磁场的方向: 磁场具有方向性,在磁场中的某一点,小磁针静止时北极
所指的方向(小磁针北极所受磁力的方向)规定为该点磁场的方向。
4.磁感应线:
(1)定义:在磁场中画一些有方向的曲线,任何一点的曲线方向都
跟放在该点的小磁针北极所指的方向一致,这样的曲线叫做磁感应线,简称磁感线。
(2)方向:磁感线是闭合曲线,在磁体外部是由N极到S极,在磁体
内部则是由S极到N极。(简记:北出南入,N出S入)。
(3)作用:为了描述磁场而引入的假想曲线
说明:A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的(假想的)带方向
的曲线,不是客观存在的,但磁场客观存在。用磁感线描述磁场的方法叫建立理想模型法,简称“建模法”(光线) B、磁感线是封闭的曲线。
C、磁感线立体的分布在磁体周围,而不是平面的。 D、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
E、任意两条磁感线都不会相交。
5,典型的磁感线:
6.地磁场:
(1)定义:在地球周围的空间里存在的磁场,叫地磁场。磁针指南北是因为受到
地磁场的作用。
(2) 地磁场的形状跟条形磁体的磁场很相似
(3)磁极:地磁场的北极在地理的南极附近,地磁场的南极在地理的北极附近。 (4)地磁场的磁感线从地磁北极出发回到地磁南极
(5)磁偏角:地磁南北极与地理的南北极存在一个偏角,叫磁偏角。小磁针静
止时磁针两极是沿描述地磁场的磁感线指向地磁极,而不是指向地理南、北极,这样磁针指向与正南北方向稍有偏差,它们的交角称磁偏角。我国宋代的学者沈括是世界上第一个记录这一现象的学者。
三、电生磁
1、电流的磁效应:通电导体周围有磁场,磁场方向跟电流的方向有关,这种现
象叫电流的磁效应
2,首先发现这一现象(电流的磁效应)的是丹麦的物理学家奥斯特。所以这个
实验又叫奥斯特实验。
3,奥斯特实验:如下图所示,将一根导线平行地拉在静止的小磁针的上方(乙
图),观察导线通电时(甲图)小磁针是否偏转,改变电流方向(丙图),再观察一次。
对比甲图、乙图,可以说明通电导线的周围有磁场; 对比甲图、丙图,可以说明磁场的方向跟电流的方向有关 4,奥斯特实验证明:通电导线周围存在磁场.,磁场方向跟电流方向有关 5,通电螺线管的磁场:通电螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场一样,通电螺
线管的两端相当于条形磁铁的两个极,极性与电流方向有关,可用安培定则进行判定。(螺线管的极性只与电流方向有关,与线圈绕法无关)内部的磁感线是一些与螺线管的轴线平行的直线,方向是从南极指向北极,和外部的磁感线形成封闭的曲线。 6,安培定则:用右手握螺线管,让四指弯向螺线管中电流方向,则大拇指所指
的那端就是螺线管的北极(N极)。又叫右手螺旋定则 易记易用:入线见,手正握;入线不见,手反握。大拇指指的一端是北极(N
极)。
7,安培定则的应用:判断通电螺线管的磁极、根据磁极判断电流方向、根据
磁极和电流方向判断线圈绕法。
8,典型图
四、电磁铁
1.定义:内部插入铁芯的通电螺线管。
2.构造――电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。
3.工作原理:电流的磁效应,通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。 4,影响电磁铁磁性强弱的因素:
电流的大小,铁芯的有无,线圈的匝数
5,特点――电磁铁通电时有磁性,断电时磁性消失;通过电磁铁的电流越大,
电磁铁的磁性越强;当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。即,①电磁铁磁性的有无,可由通断电来控制。
②电磁铁磁性的强弱,可由电流大小和线圈匝数来控制。 ③电磁铁的极性位置,可由电流方向来控制。
6,电磁铁的应用:电磁起重机、电动机、发电机、电磁继电器、电铃、电话、
磁悬浮列车(悬浮原理:同名磁极相互排斥)。
五、电磁继电器 扬声器
1.电磁继电器:
(1)结构:电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和触点。 低压控制电路由电磁铁、低压电源和开关组成,高压工作电路由
用电器、高压电源和电磁继电器的触点组成。
(2)原理:低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路 (3)实质:由电磁铁来控制工作电路的一种开关。
(4)作用: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。
2.扬声器:扬声器中的线圈通电时就会产生磁场,在与磁铁的磁场相互作用下,
线圈就会振动,振动就会发出声音。当交流音频电流通过扬声器的线圈(音圈)时,音圈中就产生了相应的磁场。这个磁场与扬声器上自带的永磁体产生的磁场产生相互作用力,使音圈在扬声器的自带永磁体的磁场中随着音频电流振动起来。而扬声器的振膜和音圈是连在一起的,所以振膜也振动起来。振动就产生了与原音频信号波形相同的声音。
六、电动机
1、磁场对通电导线的作用:
实验表明:(1)通电导线在磁场中要受到力的作用;
(2)力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关;
(3)当电流的方向和磁感线的方向中任意一个改变,导
线受力的方向发生改变;两个同时改变,导线受力的方向不发生改变。
2.磁场对通电线圈的作用:
通电线圈在磁场中,当线圈平面与磁感应线不垂直时,磁场力会使线圈转动;当线圈平面与磁感应线垂直时,也会受到磁场力的作用,但不会转动,这一位置叫做平衡位置。
3.直流电动机:用直流电源供电的电动机。
(1)原理:电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。 (2)能量转化:电能转化为机械能。
(3)构造:直流电动机模型主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷
四部分组成,其中,最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环,它
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。
(4)优点:电动机构造简单,控制方便(转速可由电流大小来控制,转动方
向可由电流方向和磁极的位置来控制),体积小,效率高,功率可大可小,不像内燃机那样污染环境,广泛地用于社会生活中。
4、生活中的电动机:
(1)使用直流电工作的叫直流电动机。 例:录音机、玩具、电动车等用的电动机。 (2)使用交流电工作的叫交流电动机。 例:风扇、洗衣机等用的电动机。
七、磁生电
1、电磁感应现象:
英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象,即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫做电磁感应。
2,电磁感应现象实验:
实验表明:(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
时,就会产生电流,这种现象叫做电磁感应现象。 产生的电流叫做感应电流。
(2)感应电流的方向与导体运动的方向、磁感线的方向有关。
3.感应电流:电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。
(1)感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关。 (2)感应电流的产生条件: a.电路必须是闭合电路;
b. 必须有一部分导体做切割磁感线运动。 4,发电机
(1)原理:发电机是根据电磁感应现象制成的。 (2)能量转化:机械能转化为电能。
(3)构造:交流发电机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、铜环和电刷。 (4)线圈转动一圈,电流方向改变2次。(一个来回)。
5, 直流电与交流电:
(1)方向不变的电流叫做直流电
大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电。
(2)交流电的周期:电流发生一个周期性变化所用的时间,其单位就是时间的
单位秒(s)。
(3)交流电的频率:电流每秒发生周期性变化的次数,用f表示。其单位是
赫兹,符号是Hz。频率和周期的数值互为倒数。 我国的交流电频率 f=50Hz
(4)小型发动机采用磁极不动,线圈转动的方法(称为旋转电枢式)。
大型发电机采用线圈不动,磁极转动的方法(称为旋转磁极式)。 (5)发电机发电的过程是其他形式的能转化为电能的过程。
电动机与发电机
电动机 发电机 原理 通电导线在磁场中要受到力的作用 转子:线圈和换向器 结构 定子:磁体和电刷 电磁感应现象 转子:线圈和铜环(实际生产中常采用) 定子:磁体和电刷(线圈不动、磁极旋转) 能量 电能→机械能 作用 区别 机械能→电能 电源 无换向器 线圈在磁场中转动一转,感应电流的方向改变两次。(照明电的频率50Hz表示线圈转50转/秒,电流方向改变100次/秒) 用电器 有换向器 换向器的作用: 其他 改变线圈中电流的方向。
几个重要实验
一, 奥斯特实验
1,装置:
2,实验过程:
(1)把一条直导线放在磁针上方,并与之平行。当导线中通过电流时,磁
针就发生偏转,导线中没有电流通过时,磁针又回到原来的位置。
说明:通电导线的周围有磁场(电流产生了磁场)。 (2)改变电流的方向,磁针偏转的方向随之改变,
说明:电流的磁场方向与导体中电流的方向有关。
二、 研究磁场对电流的作用
如图9所示的那样,把导体AB放到蹄形磁体两极之间,然后给AB通电,这
时我们就会看到导体AB运动起来。这个实验说明磁场对通电导体或说对电流有力的作用。导体的运动方向也就是磁场力的作用方向。
用控制变量法研究磁场对电流作用力的方向与什么有关。先改变电流方向(图10甲),导体的运动方向随之改变;再将两磁极位置对调改变磁场方向(图10乙),导体的运动方向也随之改变。因此得出结论:磁场对电流作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关系。
三、 研究感应电流
装置:如图所示,在马蹄形磁铁的两个磁极之间悬挂一根导体ab,再把导体两端跟电流表连接起来。
步骤:
(1)保持导体不动,闭合上开关,电流表的指针并不偏转。
(2)闭合开关,让导体ab在磁极间上下运动,电流表指针仍不偏转,表示电路中仍然没有电流。
(3)保持电路闭合,让导体ab在磁极间左右运动。电流表的指针来回偏转,表明电路中有了方向不断变化的电流。
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,导体中就产生电流。用控制变量法研究影响感应电流方向的因素。
(4)让导体ab向左运动,指针朝一个方向偏转;当导体向右运动时,指针又朝另一个方向移动。
结论:导体中感应电流的方向,跟导体运动方向有关。
(5)保持导体向左运动,改变磁感线方向,指针偏转方向改变。 结论:导体中感应电流的方向,跟磁感线方向有关。
四,探究影响电磁铁磁性强弱的因素
装置:
甲 乙 S a
S b
S c S d
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同,来判断它 ____的不同. (2)通过比较a和b两种情况,可以证明_____________________________. (3)通过比较b和c两种情况,可以证明_____________________________. (4)通过比较d中甲、乙两电磁铁,可以证明_________________________. 方法:控制变量法和转换法
附表 电学定律、规律和常数
欧姆定律 内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。 内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。 公式:=
IUR 焦耳定律 公式: Q=I2Rt 串联电路的规律 1、电流处处相等 2、分压作用:U=U1+U2 3、电阻:R=R1+R2 4、电压、电能、电热和电功率跟电阻成 正比 1、电压相等 2、分流作用:I=I1+I2 并联电路的规律 3、电阻:111 =+R1R2R 或:R=R1R2R1?R2 4、电流、电能、电热和电功率跟电阻成 反比