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