一、電生磁
帶電體和磁體有一些相似的性質(zhì),這些相似是一種巧合還是它們之間存在著某些聯(lián)系呢?科學(xué)家們基于這種想法,一次又一次地尋找電與磁的聯(lián)系.1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特終于用實(shí)驗(yàn)證實(shí)通電導(dǎo)體的周圍存在著磁場(chǎng).這一重大發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了科學(xué)界,使電磁學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期.
1、奧斯特實(shí)驗(yàn)
丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)的電流磁效應(yīng),是科學(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn).揭開了物理學(xué)史上的一個(gè)新紀(jì)元.奧斯特不只是一位著名的物理學(xué)家,還是一位優(yōu)秀的教師.他的講課有表演,有分析.他非常重視實(shí)驗(yàn),他說(shuō)過(guò)“我不喜歡那種沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的枯燥的講課,因?yàn)闅w根到底,所有的科學(xué)進(jìn)展都是從實(shí)驗(yàn)開始的.
物理現(xiàn)象:通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn);斷電時(shí)小磁針轉(zhuǎn)回到指南北的方向;通電電流方向相反,小磁針偏轉(zhuǎn)方向也相反.
規(guī)律:通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng).
磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān).
總結(jié)奧斯特實(shí)驗(yàn):
現(xiàn)象:導(dǎo)線通電,周圍小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn);通電電流方向改變,小磁針偏轉(zhuǎn)方向相反.
規(guī)律:通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng);磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān).
2、通電螺線管的磁場(chǎng)
(一)實(shí)驗(yàn)觀察
1、通電后,輕輕敲板,鐵屑為什么會(huì)產(chǎn)生規(guī)則排列?鐵屑的排列與什么現(xiàn)象一樣.(鐵屑磁化變成“小磁針”,輕敲使鐵屑可自由轉(zhuǎn)動(dòng).使鐵屑按磁場(chǎng)進(jìn)行排列.其排列與條形磁體的排列相同,通電螺線管相當(dāng)于條形磁體)
2、通電前小磁針如何指向,通電后發(fā)生什么現(xiàn)象.(原指南北,通電后磁針偏轉(zhuǎn))
3、改變通電方向,小磁針的指向有什么不同,說(shuō)明什么?(小磁針指向相反,說(shuō)明通電螺線管兩端的極性與通電電流有關(guān))
(二)通電螺線管的極性和電流關(guān)系——安培定則
通電螺線管相當(dāng)于一個(gè)條形磁體,其極性和電流方向的關(guān)系符合安培定則——右手螺旋定則.用右手握螺線管,讓四指彎向螺線管電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的北極.
3、電磁鐵及應(yīng)用
鐵芯插入螺線管,通電后能獲得較強(qiáng)的磁場(chǎng).我們把插入鐵芯的通電螺線管稱為電磁鐵.
電磁鐵與永磁體相比,有些什么特點(diǎn)呢?它的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)呢?
電磁鐵的磁性是由螺線管通入電流后獲得的,電磁鐵通電有磁性,斷電時(shí)無(wú)磁性;電磁鐵的磁性強(qiáng)弱和電流大小、匝數(shù)多少有關(guān).電流大,磁性強(qiáng);相同外形的螺線管,匝數(shù)多,磁性強(qiáng).
電磁鐵的優(yōu)點(diǎn):
1、磁性能快顯快消.
2、磁性強(qiáng)弱可以調(diào)節(jié).
電磁起重機(jī)
1、用于冶金、礦山、機(jī)械、交通運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)磁性材料.
2、用作電磁機(jī)械手,夾持鋼鐵等導(dǎo)磁性材料.
二、磁生電
電流的周圍存在著磁場(chǎng).既然電可以生磁,那么很可能磁也會(huì)生電.什么情況下磁場(chǎng)中的導(dǎo)線能夠產(chǎn)生電流?
1、電磁感應(yīng)
1、電磁感應(yīng):當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流,這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng).
2、感應(yīng)電流:由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流.
產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:(1)閉合電路(2)一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng).
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化:機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能.
電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中有哪些應(yīng)用?
2、發(fā)電機(jī)
在一定條件下,磁可以生電.根據(jù)這一原理可以制作出發(fā)電機(jī).那么發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)電的呢?
圖1是發(fā)電機(jī)的原理圖,放在磁場(chǎng)里的線圈,兩端各連一個(gè)銅環(huán)k和l,它們分別跟電刷a、b接觸,并跟電流表組成閉合電路.
在線圈從圖甲經(jīng)圖乙向圖丙轉(zhuǎn)的半周過(guò)程中,ab邊向下運(yùn)動(dòng),cd邊向上運(yùn)動(dòng),ab邊向下切割磁感線,ab邊中的電流由b向a ,cd邊向上切割磁感線,cd邊中的電流由d向c ,外部電路中的電流方向一直是從a流向b.
當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到丙位置時(shí),導(dǎo)線ab邊,cd邊不切割磁感線,導(dǎo)線中沒(méi)有電流.
在線圈從圖丙經(jīng)圖丁又回到圖甲位置轉(zhuǎn)過(guò)后半周的過(guò)程中,ab邊向上運(yùn)動(dòng),cd邊向下運(yùn)動(dòng),它們又都切割磁感線,線圈和外部電路中就又有了電流.外電路電流方向是由b流向a.
線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),電流方向?qū)⒅芷谛缘刂貜?fù)上述變化.每秒鐘線圈轉(zhuǎn)一周,電流變化周期就是1秒.這種周期性地改變方向和大小的電流,叫做交流電.能產(chǎn)生交流電的裝置叫交流發(fā)電機(jī).它是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的.
3、實(shí)際發(fā)電機(jī)構(gòu)造
實(shí)際的交流發(fā)電機(jī),結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但主要由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動(dòng)部分)和定子(固定部分)兩部分組成.大型發(fā)電機(jī)發(fā)出很高的電壓和很強(qiáng)的電流,要采用線圈不動(dòng)、磁極旋轉(zhuǎn)的方式發(fā)電.這種發(fā)電機(jī)叫做旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī).為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng),要把線圈嵌在定子鐵心槽里,還要用電磁鐵代替永久磁鐵作轉(zhuǎn)子.大型旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī),能夠提供幾千伏到上萬(wàn)伏的電壓,功率可達(dá)幾十萬(wàn)千瓦,甚至百萬(wàn)千瓦以上.
實(shí)際發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由水輪機(jī)、汽輪機(jī)或內(nèi)燃機(jī)來(lái)帶動(dòng).