电磁继电器、扬声器、电动机、磁生电

电磁继电器、扬声器、电动机、磁生电一、知识和技能要求1.了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理；2.了解磁场对通电导线的作用；3.了解直流电动机的结构和工作原理；4.初步认识科学与技术的关系；5.知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件；6.知道发电机的原理，能说出发电机为什么能发电，知道发电机发电过程的能量转化；7.知道什么是交流电，知道我国供生产和生活用的交变电流的频率是50Hz，能把交变电流和直流电区分开来。二、重点难点精析1.电磁继电器根据安全用电原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体。但在很多场合电流很大，工厂中、电磁起重机中的电流一般是几十安甚至上百安，如果人靠近，很容易触电，因此需要遥控装置。常用的一种遥控装置：利用电磁铁的电磁继电器。（电磁铁的一个实际应用。）构造：如图1所示。将电磁继电器连入电路中，工作原理如图2所示。当开关S1闭合时，电磁铁通电产生磁性，将衔铁吸下,开关S的触点接通，工作电路有电流通过，电动机便转动起来。原理：低压控制高压。控制电路中的电流由人工控制，因此可以使用低压电，使电磁铁产生足够吸下衔铁的磁性即可；工作电路不是由人工直接控制，因此高压电对人体不造成危险。 因此实质上，电磁继电器是一个利用低压电路控制高压电路的装置。还可以应用在不方便人员出入的恶劣环境中，例如高温、高污染等。电磁继电器需要两个电源。2.扬声器电磁铁的另一个应用：扬声器。扬声器的构造：如图3所示。主要构造是一个永磁体和一个通电的线圈。扬声器的原理：将电信号转化成声信号。将永磁体固定在扬声器底部，线圈固定在锥形纸盆上，通过不断改变线圈中电流的流向，从而使电磁铁的磁极不断发生变化，使得电磁铁和永磁体时而吸引、时而排斥，线圈带动纸盆在磁力的作用下来回振动，发出各种声音。3.磁场对通电导线的作用奥斯特实验把电和磁联系起来，在实验中电流使小磁针发生了偏转，即电流对磁场有力的作用。因为力的作用是相互的，因此可以认为磁场对电流也有力的作用，且磁场对电流的力的作用与电流方向、以及磁场方向都有关系。4.电动机将导线换成线圈，如图4所示，线圈的左边框和右边框中，电流的方向相反（左边框向上，右边框向下），因此受力的方向相反，线圈在力的作用下开始旋转，当转过半圈时，为了使线圈继续旋转，必须改变电流方向从而改变力的方向，因此还需要一个换向器，如图5所示，即组成一个简单的电动机。电动机中旋转的部分称为转子，固定不动的部分叫做定子。构造：定子、转子、换向器。原理：磁场对通电线圈有力的作用。在电动机中，消耗电能，得到机械能，因此能量转化方向是：电能转化为机械能。5磁生电联系电和磁的实验：奥斯特实验，说明了电流能产生磁场。磁场和电场的联系很丰富，磁能生电吗？如果要证明？你需要什么器材？要检验是否形成电流，必须有一个闭合回路以及一个检流计。闭合回路可以使用矩形线圈，磁场可以用磁铁提供。在实验中发现：闭合回路的一部分导体在做切割磁感线的运动时，线圈中会产生电流，且电流方向和磁场方向以及切割磁感线的运动方向有关。这种现象最早被英国科学家法拉第发现，称为“电磁感应”，产生的电流称为“感应电流”。6发电机只有闭合电路的一部分导体切割磁感线时才有电流，如果想得到持续的电流，可以使导体在向一个方向的运动中不断切割磁感线，可以通过“旋转”这种运动达到目的。因此电动机中也有定子和转子。一般来说发电站的发电机中，定子是线圈，转子是磁铁。和电动机的区别：没有换向器，取而代之的是两个铁圈，因此发的电是交流电。发电机的原理都是相同的：线圈在磁场中转动时产生感应电流且电流方向改变；转子转动一圈，电流方向改变两次；发电机将机械能转化为电能。7交流电发电机产生的电流方向在不断改变，因此一般生活用电都是交流电。交流电：电流的大小和方向都随时间改变而改变。我国的电压：220V，频率：50HZ，说明电流方向1秒钟改变50次；周期：0.02s。三、典型例题1：电动机是一种高效率、低污染的动力设备。下面四幅实验装置图中，对电动机的发明有直接影响的是（ ） 分析与解：电与磁一章中，实验非常丰富，概念比较抽象且易混淆，因此在做此类题中一定要分辨清楚实验说明的问题。A中，实验说明闭合回路的一部分切割磁感线时会产生电流；B中，是奥斯特实验，说明通电导线会对小磁针有力的作用；C中，说明磁场会对通电导线有力的作用；D中，图示是安培定则（右手螺旋定则）。电动机是利用电流做功的机器，电能转化为机械能。答案：C2：水位自动报警装置：水位未达A时，绿灯亮，水位正常；水位达到A时，红灯亮，水位不正常。请利用图中的实验元件，连接正确的电路图，达到水位自动报警的目的，并解释电路图是如何实现自动报警的过程。分析与解：控制电路中，利用水的导电性，水位的高和低相当于开关的通和断。工作电路中，电磁继电器的触点相当于一个单刀双掷开关；红灯和绿灯之间的通断不互相影响，因此两个灯之间是并联的关系。答案：如图所示。如图所示的电路状态中，水位未到达A点，控制电路断开，电磁铁中无电流通过，因此也无磁性，触点和上方连通，绿灯所在支路连通，绿灯亮而红灯不亮；当水位上升到A点时，控制电路连通，电磁铁中有电流通过，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，断开绿灯所在支路，与下方红灯所在支路连通，绿灯灭，红灯亮，说明水位过高。做此类题的关键是分析清楚各元件之间的串、并联关系，以及开关的作用。3：某校学生开展物理课外科技活动，其内容是设计制作一个简易电铃，小华同学选择了如下器材：蹄形电磁铁，弹簧片，衔铁，螺钉，小锤，电铃，电源，开关和若干导线，如图所示。（l）请你用笔画线代替导线将电路连接好，使开关闭合时电铃能不断发声。（2）小华同学发现自制的电铃铃声很小，经检查是电磁铁的磁性不强所致，请你提出解决这一问题的两条具体措施。分析与解：这个电铃的原理是将衔铁和有弹性的金属片A相连，接通电源后，电磁铁产生磁性，将磁铁吸下，小锤敲击铃，但同时衔铁与A断开，电磁铁失去磁性，B在弹力的作用回到原位，再次形成通路，由此达到不断敲击铃的目的。答案：如图所示。