第二讲 电磁体应用及电动机 讲义-2023-2024学年浙教版八年级下册科学

K-8 2 电磁铁应用和电动机 一、电磁铁的应用 1. 电磁铁的构造:螺线管和铁芯。 2. 电磁铁的原理:电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的。将软铁棒插入螺线管内部，当线圈通上电流时，螺线管产生磁性，线圈内部的磁场使软铁棒磁化为磁铁，使磁性增强；当电流切断时，线圈及软铁棒的磁性消失。 3. 电磁铁的优点 (1)电磁铁磁性的有无可由通断电流来控制:有电流时有磁性，无电流时无磁性。 (2)电磁铁磁性的强弱可以通过改变电流大小和线圈匝数来控制:电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。 (3)电磁铁的磁场方向可通过改变电流方向来控制:电流方向改变后，磁场方向改变。 4. 电磁继电器 （1）实质：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。 （2）主要结构： 由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。 控制电路:低压电源、电磁铁、弹簧、开关等。 工作电路:高压电源、用电器、指示灯、触点等。 （3）工作原理图： 闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。 断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→红灯亮。 （4）作用 一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。 5. 磁悬浮列车 磁悬浮列车是利用“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引”的原理，通过列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。磁悬浮列车运行时的阻力很小，因此运行速度很快。 6. 信息的磁记录 磁记录是目前信息记录的重要方式之一 7. 老式电话 二、电动机 1. 磁场对通电直导线的作用 实验表明，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。 实验结论： ①通电直导线在磁场中受到力的作用。（直导线不能与磁感线平行） ②受力方向与电流方向和磁场方向有关。 拓展：左手定则（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，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向。） ③只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线受力方向不变。 ④受力大小与电流大小和磁场强弱以及导线长度有关:电流越大，磁场越强，导线越长，受力越大。 2. 磁场对通电线圈的作用 (1)通电线圈在磁场中的运动情况 通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。 (2)通电线圈在磁场中的转动分析 甲 乙 丙 如图所示，使线圈位于磁体两磁极之间的磁场中。 ①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是由于线圈上、下两边受力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡。这个位置是线圈的平衡位置。 ②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去。因为转过平衡位置，线圈的受力如图丙所示，使得线圈受到逆时针转动的力，最终要返回平衡位置静止。 ③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈受力沿逆时针方向转动，同样，能靠惯性转过平衡位置，但同样不能持续转动，最终返回平衡位置。 (3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的。 3. 直流电动机 （1）直流电动机的工作原理 直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。 （2）直流电动机的构造 如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。 （3） 换向器的结构与作用 ①结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。 ②作用:当线圈刚转过平衡位置时，能改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。 （4） 影响直流电动机转动方向和速度的因素重点 ①转动方向与电流方向和磁场方向有关:只改变电流方向或磁场方向，转动方向改变；电流方向和磁场方向同时改变，则转动方向不变。 ②转速大小与电流大小和磁场强弱以及线圈的匝数有关:电流越大，磁场越强，匝数越多，转速越快。 （5） 直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因 1)电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良；③电源处接触不良。 2)摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。