第十五章 電磁鐵與自動控制

1、第十五章 電磁鐵與自動控制【知識結(jié)構(gòu)】第十五章、電磁鐵與自動控制一從永磁體談起1、古老而年輕的磁體2、認(rèn)識磁場3、描述磁場二奧斯特的發(fā)現(xiàn)1、電流的磁場2、通電螺線管的磁場三探究電磁鐵的磁性1、什么是電磁鐵2、認(rèn)識電磁鐵3、電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)四電磁繼電器與自動控制1、認(rèn)識電磁繼電器2、用電磁繼電器進(jìn)行自動控制【中考雙向細(xì)目表】 章 節(jié) 知 識 點(diǎn)要求電磁鐵與自動控制1電流周圍存在磁場知道2通電螺線管對外相當(dāng)于一個磁體知道3用右手螺旋定則確定相應(yīng)磁體的磁極 和通電螺線管的電流方向會4電磁鐵的工作原理知道5電磁繼電器的構(gòu)造和工作原理知道【課標(biāo)要求】1知識與技能知道磁體周圍存在磁場。 知道磁

2、感線可用來形象地描述磁場，知道磁感線的方向是怎樣規(guī)定的。認(rèn)識電流的磁效應(yīng)。知道通電導(dǎo)體周圍存在著磁場；通電螺線管的磁場與條形鐵相似。理解電磁鐵的特性和工作原理。了解電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2過程與方法觀察磁體之間的相互作用，感知磁場的存在。觀察和體驗(yàn)通電導(dǎo)體與磁體之間的相互作用，初步了解電和磁之間有某種聯(lián)系。探究通電螺線管外部磁場的方向。通過閱讀說明書，知道如何使用電磁繼電器。3情感態(tài)度價值觀通過了解我國古代對磁的研究方面取得的成就，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)物理的興趣。通過認(rèn)識電與磁之間的相互聯(lián)系，使學(xué)生樂于探索自然界的奧秘。通過了解物理知識的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理知識的興趣?！局R點(diǎn)講解】第一節(jié)

3、、從永磁體談起1古老而年輕的磁體（1）、磁性：磁鐵能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)（吸鐵性）（2）、磁體： 定義：具有磁性的物質(zhì) 分類：永磁體分為 天然磁體、人造磁體（3）、 磁極：定義：磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極。（磁體兩端最強(qiáng)中間最弱） 種類：水平面自由轉(zhuǎn)動的磁體，指南的磁極叫南極（S），指北的磁極叫北極（N） 作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。說明：最早的指南針叫司南 。一個永磁體分成多部分后，每一部分仍存在兩個磁極。兩物體相互吸引要考慮六種情況，兩物體相互排斥要考慮四種情況。（4）、磁化： 定義：使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程。 磁鐵之所以吸引鐵釘是因?yàn)殍F釘被磁化后，鐵釘與

4、磁鐵的接觸部分間形成 異名磁極，異名磁極相互吸引的結(jié)果。 鋼和軟鐵的磁化：軟鐵被磁化后，磁性容易消失，稱為軟磁材料。鋼被磁化后，磁性能長期保持，稱為硬磁性材料。所以制造永磁體使用鋼 ，制造電磁鐵的鐵芯使用軟鐵。（5）、物體是否具有磁性的判斷方法：根據(jù)磁體的吸鐵性判斷。根據(jù)磁體的指向性判斷。根據(jù)磁體相互作用規(guī)律判斷。根據(jù)磁極的磁性最強(qiáng)判斷。2認(rèn)識磁場（1）、定義：磁體周圍存在著的物質(zhì)，它是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)。 磁場看不見、摸不著我們可以根據(jù)它所產(chǎn)生的作用來認(rèn)識它。這里使用的是轉(zhuǎn)換法。通過電流的效應(yīng)認(rèn)識電流也運(yùn)用了這種方法。（2）、基本性質(zhì)：磁場對放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用。磁極間的相互

5、作用是通過磁場而發(fā)生的。 （3）、方向規(guī)定：在磁場中的某一點(diǎn)，小磁針北極靜止時所指的方向（小磁針北極所受磁力的方向）就是該點(diǎn)磁場的方向。3描述磁場（1）、磁感線：定義：在磁場中畫一些有方向的曲線。任何一點(diǎn)的曲線方向都跟放在該點(diǎn)的磁針北極所指的方向一致。方向：磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來，回到磁體的南極。NSNSNNSSNS典型磁感線： 說明：A、磁感線是為了直觀、形象地描述磁場而引入的帶方向的曲線，不是客觀存在的。但磁場客觀存在。B、用磁感線描述磁場的方法叫建立理想模型法。C、磁感線是封閉的曲線。D、磁感線立體的分布在磁體周圍，而不是平面的。E、磁感線不相交。F、磁感線的疏密程度表示磁

6、場的強(qiáng)弱。（2）、磁極受力：在磁場中的某點(diǎn)，北極所受磁力的方向跟該點(diǎn)的磁場方向一致，南極所受磁力的方向跟該點(diǎn)的磁場方向相反。 （3）、地磁場： 定義：在地球周圍的空間里存在的磁場，磁針指南北是因?yàn)槭艿降卮艌龅淖饔谩?磁極：地磁場的北極在地理的南極附近，地磁場的南極在地理的北極附近。磁偏角：首先由我國宋代的沈括發(fā)現(xiàn)。【例1】如圖1所示，彈簧秤下掛一鐵球，將彈簧秤自左向右逐漸移動時，彈簧秤的示數(shù) A不變。 B逐漸減少。C先減小再增大。 D先增大再減小。 圖1 圖2【解答】C 【例2】有甲、乙兩根外形完全相同的鋼棒，一根有磁性，另一根沒有磁性，用圖2中的哪種方法可以一次就把它們區(qū)分開來？【解答】（D

7、）?！纠?】磁體周圍一條磁感線的方向如圖3所示，試確定磁體的N、S極和A點(diǎn)處小磁針的指向?！窘獯稹咳鐖D3所示 圖【作業(yè)】P92（1、2、3、4、5）第二節(jié)、奧斯特的發(fā)現(xiàn)1、電流的磁場：通電導(dǎo)線的周圍存在磁場，稱為電流的磁效應(yīng)。該現(xiàn)象在1820年被丹麥的物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)。【活動1】觀察通電直導(dǎo)線的磁場通電直導(dǎo)線跟磁體一樣，周圍也存在磁場，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線的周圍存在磁場，且磁場與電流的方向有關(guān)。2、 通電螺線管的磁場：【活動2 A】觀察通電螺線管周圍的鐵屑分布【活動2 B】利用圖中的器材研究通電螺線管的極性結(jié)論：通電螺線管周圍的磁場與條形磁鐵的磁場很相似。其兩端的極性跟電流方向有關(guān)。電流

8、方向與磁極間的關(guān)系可由右手螺旋定則來判斷。右手螺旋定則：用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中電流方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極（N極）。右手螺旋定則的易記易用：入線見，手正握；入線不見，手反握。大拇指指的一端是北極(N極)。通電螺線管的性質(zhì)：通過電流越大，磁性越強(qiáng)；線圈匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)；插入軟鐵芯，磁性大大增強(qiáng)；通電螺線管的極性可用電流方向來改變?！咀鳂I(yè)】P97（1、2、3）第三節(jié)、探究電磁鐵的磁性1、什么是電磁鐵電磁鐵A、定義：內(nèi)部插入鐵芯的通電螺線管。B、工作原理：電流的磁效應(yīng)，通電螺線管插入鐵芯后磁場大大增強(qiáng)。C、優(yōu)點(diǎn)：磁性有無由通斷電來控制，磁極由電流方向來控制，磁性強(qiáng)弱由電

9、流大小、線圈匝數(shù)、線圈形狀來控制。2、認(rèn)識電磁鐵【活動1 A】觀察電磁鐵的結(jié)構(gòu)【活動2 B】給電磁鐵充電3、電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)磁性的有無可由電流的通斷來控制；磁性的強(qiáng)弱可由改變電流大小和線圈的匝數(shù)來調(diào)節(jié)；磁極可由電流方向來改變。應(yīng)用：電話基本原理：振動強(qiáng)弱變化電流振動。錄音磁頭的工作原理（如圖13）。錄音時磁帶上一層磁材料通過與磁頭作用被磁化變成類似于圖中的小磁體，從而記錄聲音。請根據(jù)圖中小磁體的極性標(biāo)出此時磁頭電流方向。 圖13【例1】如圖1所示，當(dāng)電鍵S閉合后，小磁針的N，S極按箭頭方向轉(zhuǎn)動到與螺線管軸線方向一致時靜止不動，試判斷電源的正、負(fù)極。圖1【分析】螺線管通電后兩端出現(xiàn)N

10、，S極，根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸這一特點(diǎn)，可以判定螺線管的左端一定為N極。由安培定則畫出螺線管中的電流方向，再由電流總是由電源正極流出，通過螺線管回到電源負(fù)極，便可確定電源正、負(fù)極。【解答】電源左端為正極，右端為負(fù)極?！纠?】如圖2所示，L是電磁鐵，在電磁鐵上方用彈簧懸掛一條形磁體。當(dāng)S閉合后，彈簧的長度將_，如果變阻器的滑動片P向右移動，彈簧的長度又將_（填變長、變短或不變）。 圖2【分析】S未接通時，彈簧的彈力和磁體的重力相平衡。當(dāng)S閉合后，根據(jù)安培定則可確定通電螺線管的上方產(chǎn)生的是N極，下端是S極。由于同名磁極相互排斥，所以彈簧將變短。如果變阻器的滑動片P向右移動，變阻器接入電路中

11、的電阻增大，電路的電流強(qiáng)度減小，通電螺線管的磁性減弱，斥力減少，彈簧的長度又將變大。【解答】變?。蛔兇?。練習(xí)：1、標(biāo)出N、S極。 2、標(biāo)出電流方向或電源的正負(fù)極。 3、繞導(dǎo)線：使兩螺線管相吸第四節(jié)、電磁繼電器與自動控制1、認(rèn)識電磁繼電器電磁繼電器：實(shí)質(zhì)上是一個利用電磁鐵來控制的開關(guān)。它的作用可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，利用低電壓、弱電流來控制高電壓、強(qiáng)電流。還可實(shí)現(xiàn)自動控制。主要組成：電磁鐵、銜鐵、返回式彈簧、動觸點(diǎn)、靜觸電等。2、學(xué)習(xí)使用電磁繼電器（1）圖3是一種單元防盜門門鎖的原理圖其工作過程是：當(dāng)有人在樓下按門鈴叫門時，樓上的人閉合開關(guān)，門鎖上的電磁鐵通電銜鐵，銜鐵脫離門扣，這時來人拉開門，進(jìn)入樓

12、內(nèi)在關(guān)門時，開關(guān)是斷開的，銜鐵在 作用下，合入門扣在合入門扣的過程中 能轉(zhuǎn)化為 能圖3 圖4圖5（2）圖4是一種防盜報警器，當(dāng)有人踩到踏板時報警器通過 亮來報警。（填“燈1”、“燈2”）（3）如圖5所示的電磁繼電器，當(dāng)控制電路接通時，燈 亮。(填“L1”或“L2”)3、安裝模擬水位自動報警器【例】附圖是一種防汛報警器的原理圖。K是觸點(diǎn)開關(guān)，B是一個漏斗形的竹片圓筒，里面有個浮子A試說明這種報警器的工作原理。圖6【解答】水位升高時，浮子A會推動B一起上升，當(dāng)水位達(dá)到或超過警戒線時，使控制電路接通。這時，電流通過電磁鐵，使它吸引銜鐵，并使工作電路接通，電燈發(fā)光報警。當(dāng)水位降低時，浮子A帶動B一起下

13、降。當(dāng)水位低于警戒線時，控制電路被斷開，電磁鐵因無電流通過而停止工作，不再吸引銜鐵，使工作電路被斷開，電燈不再發(fā)光報警。【說明】電磁繼電器有的用途非常廣泛。在分析各種應(yīng)用電路工作原理時，主要應(yīng)弄清電磁鐵通斷電時觸點(diǎn)的通斷情況及其對電路的作用。閱讀短文，回答問題：新型發(fā)熱材料PTC PTC是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料，它以鈦酸鋇為主，滲入多種物質(zhì)后加工而成，目前家用的陶瓷暖風(fēng)器、陶瓷電熱水壺等就是用這種材料做成的。PTC有一個根據(jù)需要設(shè)定的溫度，低于這個溫度時，其電阻隨溫度的升高而減小，高于這個溫度時，電阻值則隨溫度的升高而增大，我們把這個設(shè)定的溫度叫“居里點(diǎn)溫度”，用PTC材料制成的電熱器具有發(fā)熱、控溫雙重功能，應(yīng)用十分廣泛。 家用固體電熱滅蚊器就使用PTC陶瓷電熱元件，圖23為其電阻隨溫度變化的圖像，由圖可知，該P(yáng)TC材料的居里點(diǎn)溫度為 。 家用固體電熱滅蚊器工作時的溫度基本恒定在165左右，若它的溫度高于165，