电磁相互作用及应用 知识讲解

电磁相互作用及应用
责编：武霞
【学习目标】
1、知道电磁感应现象，及产生感应电流的条件；
2、了解发电机的构造和原理；
3、了解磁场对电流的作用；
4、认识电动机的构造和原理。

【要点梳理】
要点一、电磁感应现象
1.电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流的现象。

2. 产生感应电流必须同时满足三个条件：
（1）电路是闭合的；（2）导体要在磁场中做切割磁感线的运动；（3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。

如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。

3.感应电流的方向：感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向有关。

因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁场方向反向。

但是若导体运动方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。

4.应用：发电机
(1)原理：是电磁感应。

(2)基本构造：定子（不动部分）和转子（转动部分）。

(3)能量：机械能转化为电能。

要点诠释：
发电机产生的感应电流的大小和方向也在周期性的变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流电。

要点二、电动机
1. 磁场对通电导线的作用
(1)力的方向和电流方向有关。

(2)力的方向与磁场方向有关。

2.电动机的基本构造
（1）转子：能够转动的部分。

（2）定子：固定不动的部分。

3.电动机的能量转化
电能转化为机械能。

4. 直流电动机为什么需装换向器？
当线圈转到如图所示位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。

如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。

因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。

能够完成这一任务的装置叫做换向器。

其实质是两个彼此绝缘铜半环。

要点诠释：
通电直导线在磁场中受到力的作用。

力的方向与磁场方向、导线电流方向有关。

磁场对通电导线和通电线圈作用而运动过程中，把电能转化为机械能，电动机就是从这一理论设计制造出来的。

(1)磁场对电流的作用中磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。

(2)当通电直导线的方向与磁感线的方向平行时（如图甲所示），磁场对通电直导线（图甲中直导线ab）没有力的作用。

当通电直导线的方向与磁感线的方向不平行（斜交）时，磁场对通电直导线（图乙中直导线ab）有力的作用（垂直纸面向内）。

当通电直导线的方向与磁场的方向垂直时，磁场对通电导线（图丙中直导线ab）的作用力最大（方向垂直纸面向内）。

在图丙中，保持磁感线B的方向不变，而使直导线ab内电流方向相反时，ab受力的方向也相反；保持直导线内电流方向不变，而使磁感线B的方向相反时，ab受力的方向也相反。

但如果在图丙中，同时使磁感线B的方向及ab内电流方向都变为相反，则直导线ab的受力方向不发生变化。

要点三、电话和传感器
1声信息与电信息
把声信息转换成电信息（话筒）。

把电信息转换成声信息（扬声器）。

2传感器
能够把声、光等信息转换成电信息的器件叫做传感器。

要点诠释：
扬声器：（1）构造：固定的永磁体，线圈，锥形纸盆。

（2）工作原理：它是把电信号转换成声信号的一种装置。

由于线圈中通过的电流是交变电流，它的方向不断改变，线圈就不断的被永磁体吸引和排斥使线圈来回振动，同时带动纸盆的振动，于是扬声器就发出了声。

【典型例题】
类型一、电动机
1、关于直流电动机和发电机，下列说法正确的是（）
A.电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把机械能转化为电能
B.发电机是利用法拉第的发现制成的，工作时把机械能转化为电能
C.电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能
D.交流发电机和直流电动机构造相同，因此它们的工作原理是一样的
【思路点拨】记住发电机和电动机原理。

【答案】B
【解析】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，这种现象叫做电磁感应，利用这种现象制成了发电机，实现机械能转化为电能。

通电线圈在磁场里受到力的作用，在磁场里会发生转动，利用这一现象发明了电动机，实现了电能转化为机械能。

【总结升华】本题主要考查学生对：发电机和电动机原理图的区别和联系的了解和掌握。

举一反三：
【变式】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（）
【答案】C
2.（2015•枣庄中考）如图所示是直流电动机的模型，闭
合开关后线圈顺时针转动。

现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是（）
A．只改变电流大小
B．只改变电流方向
C．对换磁极同时改变电流方向
D．换用磁性更强的磁铁
【答案】B
【解析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关，因此要改变电动机的转动方向有两种方法：①可保持磁场方向不变，改变电流方向；②可保持电流方向不变，改变磁场方向。

因此选项B符合题意。

【总结升华】知道电动机转动方向与电流方向、磁场方向有关，注意只能改变其中一个因素，如果两个因素同时改变时，线圈转动的方向不变。

类型二、磁生电
3、如图所示，闭合电路的一部分导体在磁极间运动，图中小圆圈表示导体的横截面，下列说法中正确的是（）
A.图a和图b的导线中电流方向相同
B.图b和图c的导线中电流方向相同
C.图b和图c的导线中电流方向相反
D.图a和图c的导线中电流方向相同
【思路点拨】要解答本题需掌握：感应电流的方向和磁极的方向、导体运动的方向有关。

【答案】B
【解析】感应电流产生的条件：①闭合电路里的一部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动.由图可知，a、b、c中导线都在磁场中做切割磁感线运动，且又是闭合电路里的一部分导体，所以导线中都有感生电流产生。

图a、b中导体运动方向相同，但磁感线方向相反，故电流方向相反。

图b、c中导体运动方向和磁感线方向都相同，故电流方向也相同。

【总结升华】此题考查的是产生感应电流的条件，我们要知道什么才是切割磁感线运动。

举一反三：
【变式】（2015•铁岭模拟）如图所示是小冬探究感应电流产生条件的实验装置，其中能够产生感应电流的是（）
A．ab不动，磁铁上下移动
B．ab不动，磁铁左右移动
C．磁铁不动，ab上下移动
D．磁铁和ab同时向左或右移动
【答案】B
4、下列说法中，正确的是（）
A．只要导体在磁场中运动，就会产生感应电流
B．电动机是利用电磁感应现象制成的
C．发电机是把电能转化为机械能的机器
D．电流周围存在着磁场
【答案】D
【解析】A错在不是闭合电路的部分导体；电磁感应应用是发电机，B错；发电机是把其他形式的能转化为电能的机器。

【总结升华】熟记产生感应电流的条件，理解发电机的原理。

举一反三：
【变式】小明在仔细观察如图甲所示的微型电扇结构之后，设想利用微型电扇和电流表制成简易风速计：当风吹动风扇叶片时，电流表指针偏转，且风速越大，电流表示数也越大，图示乙实验中，能说明简易风速计工作原理的是（）
【答案】A。