电磁铁及其应用专题

电磁铁及其应用专题 电磁铁及其应用专题 电磁铁及其应用专题 一、一周知识概述 本周我们将学习?8.3 电磁继电器、扬声器，?8.4 电动机，它们都是应用了电磁铁的 知识。应该说以上三类用电器中电磁铁是主要组成成份之一，还需添加一些辅助设备， 但是不可或缺的，同学们看看电磁铁是怎样在其中工作的。 二、重难点解析 (一)、电磁继电器的构造和原理 1、电磁继电器的结构 电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路包括低压电源、开关和电 磁铁，是低电压、弱电流的电路。工作电路包括高压电源、电动机(或其他用电器)和 电磁继电器触点等，是高电压、强电流的电路。 2、电磁继电器的工作原理 电磁继电器的核心是电磁铁，它实质上就是由电磁铁控制的开关，在电路中起自动 开关的作用。由于工作电路的高电压、强电流对人体有危险，所以用电磁继电器中低压 电路的通与断来间接地控制高压工作电路的通与断。可见，理解电磁继电器的作用关键 是理解电磁铁的作用。 例 1、如图所示，当工作电路发生故障而断路时，指示灯就发光报警;故障排除后，工 、 作电路接通，提示灯就熄灭。试分析其原理。 思维方式:据电磁铁的特点和作用分析 解答: 因为电磁铁上的线圈与工作电路相通，所以当工作电路断开时，电磁铁失去磁性， 衔片在弹簧弹力作用下离开电磁铁， 使控制电路中的灯泡接通而发光。 工作电路接通后， 电磁铁吸引衔片，使控制电路切断，灯泡熄灭。 例 2、肖刚同学在学习了电磁继电器后，为银行金库设计了一个自动防盗报警装置(如 、 图，当盗贼踏上踏板时，值班室里的警铃响起来，试说明理由( 分析与解答: 电磁继电器实质上是一个由电磁铁控制工作电路通断的开关( 肖刚设计的自动防盗 报警装置在无人踩踏板时， 控制电路中的上踏板与下面的静触点分离(相当于开关断开)， 电磁铁无磁性，弹簧通过杠杆把衔铁拉上去，使警铃电路的触点开关断开，警铃电路断 开警铃不响;当盗贼踏上踏板时，控制电路中的上踏板与下面的静触点接触(相当于闭 合开关)，电磁铁通电具有磁性，把衔铁吸下来，使警铃电路的触点开关闭合，警铃电 路连通，警铃通电工作，铃响报警( (二)、安培力及其方向 1、磁场对电流有安培力作用 前面已经学过，磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用。磁体与磁体之间 发生的相互作用，是通过磁体之间的磁场发生的。通有电流的导体周围也存在磁场，将 一个磁体靠近通电导体，即放入电流的磁场中，磁体受到磁力的作用。因为力的作用是 相互的，所以通电导体会受到磁铁的作用力。这种相互作用也是通过磁场而发生的。因 此，磁场对电流产生力的作用。这种磁场对电流的作用力叫做安培力。 2、安培力的方向 安培力的方向跟导体中电流方向和磁感线的方向相关。具体来说，安培力的方向既 跟电流的方向垂直，又跟磁感线方向垂直。 例 3、如图所示，一束电子从左到右从狭缝穿出，穿过磁场时受到磁场力的作用向纸外 、 偏转。则: (1)若将两个磁极对调，电子束将如何偏转, (2)若磁极不变，而把电子束换成带正电的粒子束，将如何偏转, 思维方式:据安培力方向与电流方向和磁感线方向的关系分析。 解答: 定向运动的电子束形成电流，这一电流在磁场中将受到安培力作用，从而使电子束 发生偏转。 (1)若将两个磁极对调，则磁感线方向反向，电子束受力将与原来反向，偏转方 向也反向，即向纸内偏转。 (2)若磁极不变，将电子束换成带正电粒子束，则电流方向反向，粒子将向纸内 偏转。 如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置( 当导线 ab 中有某方向电流通 例 4、 过时，它受到磁场的作用力向上( (1)如果仅将两磁极对调位置，导线 ab 受力向___________; (2)如果磁极位置不变，仅改变 ab 中的电流方向，导线 ab 受力向__________; (3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线 ab 受力向____________。 解: 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关 系(当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反(如 果电流的方向和磁感线的方向都变得相反，通电导线受力的方向不变( 由以上分析可知:(1)如果仅将两磁极对调位置，导线 ab 受力向下;(2)如果仅改变 ab 中的电流方向，导线 ab 受力向下;(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线 ab 受力向上( (三)、直流电动机的构造和原理 1、直流电动机的工作原理 所谓电动机，就是用直流电源给电动机供电，由电动机输出机械能来带动其他机器 工作。因此，从能量转化角度来看，电动机是将电能转化为机械能的装置。 电动机通电后之所以会运转，其原理就是通电线圈在磁场中受力而转动。 2、直流电动机的结构 根据直流电动机的工作原理，直流电动机应由磁极和线圈组成。此外还应有一个很 重要的部分， 这就是换向器。 根据前面的分析， 为了使电动机中的线圈通过平衡位置后， 继续向前转动，而不至于又返回到平衡位置，则当线圈每次通过平衡位置后，应及时改 变线圈中电流的方向。但直流电动机使用的是直流电源，这就需要利用换向器来及时改 变线圈中的电流方向。 3、直流电动机的功率 直流电动机工作时，若所加电压为 U，通过的电流为 I，则电动机消耗的电功率为 P0=UI;若输出的机械功率为 P，则电动机损失的功率 P′=P0,P. 例 5、一台直流电动机，额定电压是 36V，正常工作时通过的电流是 15A，它的效率是 、 80%。求电动机正常工作时输出的机械功率和损失的功率各多大, 思维方式:明确各种功率的物理意义，选择适当公式计算。 解答: 电动机正常工作时消耗的电功率为 P=UI=36×15=540(W) 因为效率 所以输出机械功率 P 机=P 有用=ηP=0.8×540=432(W) 损失功率 P 损=P,P 机=540,432=108(W) 中考解析 一、中考要求 1、掌握电磁继电器是由两部分组成:工作电路和控制电路，对工作电路的连接电路图要熟练。 2、通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向有关。 3、电动机的原理及工作过程。 二、中考新题例说 例 1、(2001，南京市)如图是王强同学在研究性学习的活动中为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放 、 在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内。观察电路可知，这个报警器的工作原理是:有人踩踏板时 __________，无人踩踏板时____________。 解答: 电磁铁有磁性，电铃电路工作，铃响报警;电磁铁无磁性，灯泡电路工作，灯亮安全。 例 2、(2001，成都市)如图所示的装置是用来演示( ) 、 A(电流的磁场 B(电磁感应现象 C(磁场对通电导线的作用 D(电磁铁原理 解析: 开关闭合时，AB 导体中有电流，且在磁场中受力会滚动，应是磁场对电流的作用，即对通电导体的作 用。 答案:C 例 3、(2002，安徽省)在下述情况发生的过程中，电能转化为机械能的是( ) 、 A(电动机运转 C(发电机发电 答案:A B(电熨斗熨烫衣服 D(蓄电池向外供电 课外拓展 判断安培力方向的左手定则 实验表明，安培力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关，其关系可以用左手定 则来判断:伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内， 将左手放入磁场中，让磁感线从手掌穿入，使伸开