九年级物理电磁继电器、扬声器、电动机、磁生电
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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:C
2: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。