导图社区 九年级下册物理：第16章 电磁转换思维导图
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九年级下册物理：第16章 电磁转换思维导图
苏科版9下物理，第16章：电磁转换详细知识点梳理，包含：①磁体与磁场②电流的磁场③磁场对电流的作用 电动机④安装直流电动机模型⑤电磁感应 发电机等相关知识，使用其他版本教材的同学也可正常使用。
编辑于2023-12-18 09:30:50- 磁场
- 电磁感应
- 电磁转换
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电磁转换
磁体与磁场
认识磁体
磁性与磁体
实验探究：磁体吸引什么物质？
设计实验
取一些图钉、订书钉、大头针、镍币、细铜丝、铝片、牙签等物体，让磁体去靠近这些物体
实验现象
图钉、订书钉、大头针.镍币等物体被吸引上来，而细铜丝、铝片、牙签等物体没有被吸引
现象分析
磁体可以吸引铁、镍等制品，但不能吸引铝、铜等制品
说明
磁体能吸引铁、钴、镍以及这几种金属的一些合金和氧化物
概念
在物理学中把物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性，具有磁性的物体叫作磁体
分类
天然磁体
人造磁体
能长期保持磁性的磁体叫永磁体
人造磁体
通常是用钢或合金经过加工处理制成的，根据需要常制成各种不同的形状
磁极
实验探究：磁体的性质
①
设计实验
将一条形磁体从中间用细线悬挂起来，使它能在水平面内自由旋转，观察现象
实验现象
条形磁体最后静止下来时一端指南，一端指北，使它再慢慢动起来，静止时仍一端指南，一端指北
现象分析
磁体静止时指南北，说明磁体具有指向性
磁体具有指南北的性质，常用来制作指南针
②
设计实验
取一些铁屑均匀铺到纸上，将条形磁体放在上面后拿起来
实验现象
磁体两端吸引铁屑最多，中间几乎没有吸引铁屑
现象分析
两端吸引铁屑最多，说明磁体两端磁性最强
中间吸引铁屑很少，几乎没有，说明中间磁性最弱
磁极
磁体上磁性最强的部分叫磁极
自由旋转的磁体静止下来时
指南的那个磁极叫南极
南极（S极）
指北的那个磁极叫北极
北极（N极）
每个磁体都有两个磁极
条形磁体的磁极在两端
磁体上的磁极总是成对出现的，而且一个磁体的磁极也不会多余两个
任何一个磁体都有两个磁极，即使从中间击碎，分开之后的两个磁体都有各自的南、北极
只有单个磁极的磁体在自然界里是不存在的
如果再让断开的两段磁体互相吸引合为一体，则靠近的两个磁极便不再存在，整个磁体仍然只有两个磁极
磁极间的相互作用规律
实验探究：磁极间的相互作用规律
设计实验
将两条形磁体的两极相互靠近，如图所示
实验现象
现象分析
当N极与N极靠近时，两极会相互排斥
当S极与S极靠近时，两极也会相互排斥
当N极与S极靠近时，两极会相互吸引
规律
同名磁极相互排斥
异名磁极相互吸引
可以通过磁体的吸铁(钴、镍)性、南北指向性和磁极间的相互作用规律来判断一个物体是否具有磁性
判断物体是否具有磁性的四种方法
根据磁体的吸铁性判断
将被测物体靠近铁磁性物质(如铁屑)，若能够吸引铁磁性物质，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性
根据磁体的指向性判断
将被测物体用细线从中间水平吊起，若静止时物体总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性
根据磁极间的相互作用规律判断
将被测物体的一端分别靠近静止小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性，若与小磁针的两极均表现为相互吸引，则说明该物体没有磁性
根据磁体不同部位磁性强弱不同判断
若有A、B两个外形完全相同的钢棒，已知一个有磁性，另一个没有磁性，可以将A的一端从B的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性;若发现吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性，如图所示.也可以用A的一端接触B的中间，如果吸引则A有磁性，如果不吸引则B有磁性
磁化
定义
使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性的过程叫做磁化
软磁体和硬磁体
软磁体
铁棒被磁化后，其磁性很容易消失，称为软磁体
硬磁体
钢棒被磁化后，其磁性能够长期保持，称为硬磁体或永磁体
因为钢具有长期保持磁性的性质，所以永磁体常用钢来制作
磁性材料
能被磁化的物质叫磁性材料，如铁、钴、镍等物质，或含有铁、钴、镍的合金，或这几种金属的氧化物
磁体只能吸引磁性物质，不能吸引非磁性物质，如铜、玻璃片等
磁体吸引磁性材料，不需要直接接触，甚至隔着某些物质磁体仍有吸铁性，如磁体隔着玻璃、纸片等也能吸引铁钉
磁场
磁场
定义
磁体周围存在的一种特殊物质，叫做磁场
磁体间的相互作用就是通过磁场来实现的
磁体两极的磁场强，中间的磁场弱，一般来说，离磁体越远，磁体的磁场越弱
磁场是一种看不见、摸不着的物质，对放入其中的其他磁体有力的作用
转换法
我们常用小磁针是否受到磁场的作用力来检验小磁针所在空间是否存在磁场.但磁场的存在与是否放入小磁针无关
虽然磁场看不见、摸不着，但我们可以根据它对放入其中的小磁针产生磁力的现象来认识它，这里采用了转换法
磁场的基本性质
对放入其中的磁体产生力的作用
场源
磁体周围存在磁场
磁场具有方向
实验研究：磁场的方向
实验设计
如图所示，先在桌上放一圈小磁针，观察小磁针的指向，再把一个条形磁体放到小磁针中间，观察小磁针的指向
实验现象
放入条形磁体前，每个小磁针都是指南北的，放入条形磁体后不再指南北，而出现了图中所示的现象，移去条形磁体后，小磁针又重新指南北
实验现象分析
小磁针N极的指向不同，说明了小磁针N极的受力方向是不同的
将小磁针放在磁场中的某一点，小磁针静止时，N极所指的方向就是该点的磁场方向
基本作用
磁场是传递磁作用的一种物质，磁体间的作用都是通过磁场发生的
物质性
磁场是一种特殊的物质
磁感线
实验探究：条形磁体的磁感线分布
实验设计
在桌子上放一条形磁体，在条形磁体上放一玻璃板，将铁屑均匀撒在玻璃板上，轻轻敲击玻璃板，如图所示
实验现象图示
实验现象分析
铁屑在磁场中被磁化，每一粒铁屑都相当于一个小磁针，由于受到力的作用，铁屑排列成一条条有规律的曲线，从铁屑分布情况可以看出磁场的大致分布情况，铁屑分布较密的地方磁场较强，铁屑分布较疏的地方磁场较弱
如果将一些小磁针放在铁屑排列的一条曲线上，可观察到小磁针的N极指向沿着曲线上每点的切线方向，小磁针的N极分布显示了磁场的方向
磁感线
为了方便、形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线将铁屑的排列情况和小磁针的N极指向表示出来，这样的曲线叫作磁感线
为了描述空间磁场的分布情况，在磁场中画一些有方向的曲线
曲线上任何一点的切线方向都跟放在该点的小磁针静止时北极所指的方向一致
磁场是真实存在的一种特殊物质，而磁感线不是直实存在的，它是为了形象地描述磁场而画出的一些假想的曲线
呈立体分布的封闭曲线
磁感线的方向及表示方法
磁感线是有方向的，曲线上任意一点的切线方向就是该点的磁场的方向
常见磁体的磁感线分布
条形磁体
蹄形磁体
同名磁极
异名磁极
磁感线是一些闭合的曲线
即磁体外部的磁感线都是从磁体的北极出发，回到磁体的南极
在磁体的内部，都是从磁体的南极指向北极
①磁场中某点的磁场方向
②磁感线上该点的切线方向
③放人磁场中该点小磁针的N极所受磁场作用力的方向
④放入磁场中该点小磁针静止时N极所指的方向
四个方向是一致的
磁感线的强弱
磁感线分布的疏密可以表示磁场的强弱
磁体两极处磁感线最密，表示其两极处磁场最强
磁感线作图
磁体外部磁感线的箭头从N极指向S极，尤其要注意因为过长而仅仅画出靠近两极的那两部分的磁感线，它们虽然分为两部分，但是属于同一条磁感线，每一部分都有一个箭头
同一个磁场的磁感线在空间内不相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向
异名磁极间的磁感线是一些完整的曲线，同名磁极间的磁感线相互排斥并且分为两部分
磁体周围磁感线的分布是立体的，而不是平面的
我们在画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线分布情况
地磁场
地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫地磁场
整个地球类似一个巨大的条形磁体，磁体指南北就是受到地磁场作用的缘故
由于地球是一个巨大的磁体，所以它也有两个磁极，分别把它称作地磁的南极(S极)和地磁的北极(N极)
地磁的两极和地理的两极并不重合，地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近
小磁针所指的南、北方向，并不是地理的正南、正北方向，它们之间有一个偏差角度，我们把它称为磁偏角
电流的磁场
通电直导线周围的磁场
实验探究：电流能产生磁场吗？
①
实验探究
现象
导线中通入电流，小磁针发生偏转
分析
小磁针发生偏转，说明小磁针受到力的作用，这种力是小磁针在磁场中受到的力，即通电导线周围存在磁场
②
实验探究
现象
导线中无电流时，小磁针不发生偏转
分析
小磁针不发生偏转，说明小磁针没有受到磁场的作用，没有电流也就没有磁场
③
实验探究
现象
改变导线中通人电流的方向，小磁针发生反向偏转
分析
电流方向改变时，小磁针的转动方向发生了改变，说明磁场方向发生了改变
探究归纳
通电导线周围存在磁场
通电导线的磁场的方向与电流方向有关
电流的磁效应
通电导线周围存在磁场，其方向与电流方向有关
电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应，1820年由丹麦物理学家奥斯特首先发现
通电直导线周围的磁场分布
在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆
越靠近通电直导线，磁性越强，磁感线分布越密
通电直导线中电流方向与磁场方向关系的判断(安培定则)
用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向
电和磁的关系
奥斯特实验
奥斯特实验揭示了电现象和磁现象不是彼此孤立的，而是有密切联系的
奥斯特实验是第一个揭示电和磁有联系的实验
电和磁之间的五点相似之处
通电螺线管周围的磁场
通电螺线管
螺线管
把导线绕在圆筒上就做成了螺线管
通电螺线管
通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极
条形磁体和通电螺线管的异同
实验探究：通电螺线管周围的磁场
①
实验过程设计
如图所示，用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管.在硬纸板上均匀撒上一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击纸板，观察铁屑的排列情况
利用铁屑探究通电螺线管周围磁场的分布
实验现象
实验现象分析
由铁屑的分布情况看，通电螺线管外部磁感线的形状和条形磁体的相似
②
实验过程设计
取下铁屑将小磁针放在白纸板上不同位置，包括螺线管内部，给螺线管通电后，在硬纸板上记下小磁针在各个位置时N极的指向
实验现象
放上小磁针后看到螺线管周围的小磁针N极指向不同，内部小磁针N极指向相同，如图所示
实验现象分析
由小磁针N极指回可知通电螺线管外部的磁感线应该是从螺线管一端出来回到另一端，通电螺线管内部的磁感线是从一端进入从另一端出来.以上实验现象说明，通电螺线管有两个磁极且在螺线管两端
③
实验过程设计
在前面实验装置中，改变电流方向，对照上次实验中的现象，观察小磁针N极指向与原来是否相同
实验现象
小磁针N极指向与上次实验中小磁针N极指向刚好相反
实验现象分析
小磁针N极指向改变，说明磁感线方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了，由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关
探究归纳
①通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似
②通电螺线管的磁场方向与电流方向有关
通电螺线管的极性的判断
安培定则
通电螺线管两端的极性由环绕电流方向决定，它们的关系可用安培定则来判断
内容
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极
判断方法
①标出通电螺线管上的电流环绕方向
②用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流的方向一致
③拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示
应用
①由安培定则可知，知道了通电螺线管中电流的方向，可判断通电螺线管两端的极性
②由通电螺线管两端的极性，应用安培定则可判断螺线管中的电流方向
③根据通电螺线管的南北极以及电源的正负极，可画出螺线管的绕线方向
通电螺线管内部和外部的磁场方向
通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似，通电螺线管两端相当于条形磁体的两个磁极
外部
在通电螺线管外部，磁感线从通电螺线管的N极出来回到S极
内部
在通电螺线管内部，磁感线从S极到N极
使用安培定则的注意事项
决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管中电流的环绕方向，而不是通电螺线管中导线的绕法和电源正、负极的接法.当两个螺线管中电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性就相同
四指的指向必须与螺线管中电流的环绕方向一致.要使四指的指向与螺线管中电流的环绕方向一致，就要转动手掌，使自己四指的指尖方向与螺线管中看到的电流方向一致.如果螺线管正面的电流向上，手掌就要转动到如上图甲所示的位置;如果螺线管正面的电流向下，手掌就要转动到如上图乙所示的位置
N极和S极在通电螺线管的两端
“三步”搞定利用安培定则作图
①先看
先看清通电螺线管引入线的哪端接电源正极
②后标
根据引入线所接电源的极性，标出通电螺线管绕线中的电流方向
③再确定
运用安培定则确定通电螺线管的磁极或其他有关问题.
电磁铁
定义
电磁铁是带有铁芯的螺线管
电磁铁是内部插有铁芯的螺线管，当通电螺线管插入铁芯后，由于铁芯被磁化后产生了与原螺线管方向一致的磁场，所以它的磁性比原来强得多
构造
电磁铁由线圈和铁芯组成
电磁铁的铁芯用软铁而不能用钢
电磁铁不仅要求其磁性随着通入电流的大小而改变，而且还要求可以通过电流的通断来控制磁性的有无.软铁容易被磁化，磁性也很容易消失，而钢具有长久保持磁性的性质，钢被磁化后磁性很难消失而成为永磁体
工作原理
电磁铁是根据电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯被磁化后磁性大大增强的原理工作的
实验探究：影响电磁铁磁性强弱的因素
提出问题
电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关?
猜想与假设
根据所学知识猜想电磁铁的磁性强弱可能与线圈的匝数及线圈中的电流大小有关.
设计并进行实验
图示
步骤
①取两个线圈分别为100匝和50匝的电磁铁(外形相同)，分别接入如图所示的电路中
②利用滑动变阻器调节电路中电流的大小，使电流分别为0.8A、1.2 A、1.5 A，记下电磁铁吸引铁钉的数目并填入下表中
③整理好实验器材.
数据记录
探究分析
电磁铁磁性的强弱可以通过吸引铁钉的多少来描述，吸引铁钉越多磁性越强，反之磁性越弱
由1、2、3或4、5、6次实验可以看出，在线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强
由1、4或2、5或3、6两次实验可以看出，电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强
探究归纳
①电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数及线圈中的电流大小有关
②线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性越强
电磁铁磁性强弱的影响因素
通过电磁铁线圈的电流越大，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
电磁铁的优点
①磁性有无可控制
通过电流的通断，来控制其磁性的有无
②磁体磁极可控制
通过改变电流的方向，来改变其磁极的极性及其周围的磁场方向
③磁性强弱可控制
通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱
电磁继电器
构造
主要部分
电磁铁(A)
衔铁(B)
弹簧(C)
触点开关
动触点(D)
静触点(E)
实质
是由电磁铁控制工作电路通断的开关
工作原理
电磁继电器工作电路分为两部分
控制电路
受控电路
一般情况下，控制电路、受控电路是两个独立的电路，各自有独立的电源，需要分别连接
也有控制电路和受控电路共用一个电源的情况
电磁铁通电时具有磁性，吸引衔铁，使动触点和静触点接触，受控电路闭合，电动机工作
电磁铁断电时，失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断受控电路，电动机停止工作
主要应用
①利用低电压、弱电流电路的通断来安全地控制高电压、强电流电路的通断
②可实现远距离控制，与其他元件配合实现自动控制
电磁继电器的工作过程
磁场对电流的作用 电动机
磁场对电流的作用
实验探究：磁场对电流的作用
提出问题
通电导体在磁场中是否受力的作用
猜想与假设
因为磁场对放入其中的磁体会产生力的作用，而通电直导体周围存在磁场，那么，磁场对通电直导体也可能会产生力的作用
设计实验
取一根直导体，悬挂在支架上，将它放在磁场中，连接好电路
开关断开时，观察直导体是否运动
闭合开关，观察直导体是否运动
改变电流的方向，观察直导体的运动情况
再改变磁场的方向，观察直导体的运动情况
直导体为铝棒
实验器材
电源、开关、导线、直导体、蹄形磁铁、铁架台、滑动变阻器
实验步骤
图示
步骤
①将所需器材按如图所示的电路连接好
②将直导体悬挂都灾祚满在就场中、开关未挂起来并放在磁场中，开关未闭合，观察直导体是否运动
③闭合开关，观察直导体是否运动，运动方向如何
④改变电流的方向，观察直导体是否运动，运动方向如何
⑤保持电流方向不变，改变磁场的方向，观察直导体的运动情况
⑥同时改变电流方向和磁场方向，观察直导体的运动情况
实验记录
实验结论
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关
当电流方向或磁场方向与原来相反时，力的方向也与原来相反
当电流方向和磁场方向同时与原来相反时，力的方向不变
作用
磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关
磁场对通电直导线的作用是“力”而不是“运动”.也就是说通电直导线在磁场中会受到力的作用，但不一定运动
受力方向
当电流方向或磁场方向中的一个发生改变时，导体的受力方向随之改变;
若电流方向和磁场方向同时改变，则导体的受力方向不变
受力大小
导体中的电流越大，所在处的磁场越强，导体在磁场中受到的力越大
通电导体在磁场中受力的三个特点
①通电导体在磁场中的受力方向既跟导体中的电流方向有关，又跟磁场的方向有关，若导体中的电流方向和磁场的方向两者中有一个改变时，导体的受力方向将随之改变;若两者同时改变，导体的受力方向将保持不变
②通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向垂直，也与磁场方向垂直
③通电导体中的电流方向与磁场方向相同或相反(即两者相互平行)时，导体不受磁场力;当通电导体中的电流方向与磁场方向垂直时，导体所受磁场力最大
直流电动机的原理
实验探究：磁场对通电线圈的作用
设计并进行实验
图1
如图1所示，把一个线圈放在磁场中，接通电源，让电流流过线圈，观察发生的现象
实验现象
图2
接通电源后，线圈在磁场里发生转动，但只转了大约90°便摆动几下停在如图2所示的位置
实验现象分析
图1所示的通电线圈的ab和cd两个边在磁场中受到力的作用( ab边受力向上，cd边受力向下)，当所受力不在同一直线上时，线圈会发生转动
当线圈转到线圈平面与磁感线垂直时(图2所示位置)， ab和 cd两个边在磁场中所受的力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用于同一物体上，是一对平衡力;线圈由于惯性而越过图2所示位置，此时ab、cd两个边的受力方向不变( ab边受力向上， cd边受力向下)，这两个力使线圈逆时针转动，所以线圈会摆动几下停在图2所示的位置
探究归纳
通电线圈在磁场中受力可以转动，但不能持续转动
平衡位置
通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置
通电线圈在磁场里因受到力的作用而发生转动，当线圈由于惯性刚好转过平衡位置时，如果立即改变线圈中的电流方向，线圈由于受力方向改变，线圈就能按原方向继续转动
换向器就起到了这一作用
直流电动机的构造及工作原理
工作原理
直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的
利用磁场对电流的作用使线圈转动，利用换向器及时改变线圈中电流的方向， 以保持线圈的持续转动
基本构造
图示
直流电动机主要由磁体、线圈、电刷和换向器组成
一般认为直流电动机主要由两部分组成
能够转动的线圈
固定不动的磁体
在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动
能量转化
电动机工作时，将电能转化为机械能
换向器
构造
由两个半圆铜环组成
中间绝缘
作用
每当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动
换向器作用的理解
当线圈转到平衡位置时，两电刷刚好接触两半环间的绝缘部分，线圈中没有电流，磁场对线圈没有力的作用，但线圈由于惯性，还能稍微再转过一些
而线圈稍转过一定角度后，两个半圆铜环跟要接触的电刷发生交换，线圈中的电流方向也随之改变，从而改变了线圈的受力方向，保证线圈能持续地转动
优点
构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、价格便宜、无污染
直流电动机工作过程
线圈的ab边受到一个向上的力，cd边中的电流与ab边中的电流方向相反，磁场方向相同，故cd边受到一个向下的力，所以线圈沿顺时针方向转动
线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半圆铜环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置，继续向前转动
线圈越过平衡位置后，与甲图进行比较，磁场方向相同，但 ab边中的电流方向与图甲中ab边中的电流方向相反，故此时ab边受到向下的力;同理，cd边受到向上的力.线圈仍沿顺时针方向转动
线圈又转至平衡位置时，其情况跟图乙所示相似，线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈中的电流方向改变，其情况和图甲所示相同，这样线圈就持续地转动下去
通电线圈连续转动的原理
将线圈两端的绝缘漆全部刮去后，由于线圈中的电流方向不变，线圈转过平衡位置后，线圈会反方向转动，所以，线圈不能持续转动，只能在平衡位置摆动
若要线圈持续转动，可采取两种方法
①将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半
②将线圈两端同侧的一半绝缘漆都刮去
这样，线圈转过平衡位置后，电路断路，线圈中无电流，由于惯性线圈继续转动，当刮去绝缘漆的部分与电路接通后，线圈受力转动，这样线圈就可以持续转动
扬声器
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置
如图所示是扬声器构造示意图.当线圈中通过变化的电流时，线圈受到磁场力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆来回振动，于是扬声器就发出了声音
安装直流电动机模型
构造
安装
①把线圈固定在转轴上.
②先将支架固定在底座上，然后将转轴安装在支架上，注意使线圈和转轴能够较好地转动
③用螺钉把电刷(铜片)固定在底座上，同时使电刷与转轴上的换向器(两个半圆铜环)接触(注意:电刷与换向器间的压力要适当，以保证转轴能正常转动)
④从固定电刷的两个螺钉上引出两根导线
⑤分别把两个弧形铁片的一端用螺钉固定在底座上，另一端用磁体夹住
电动机转动
电动机能够转动，既要有足够强的磁场、足够大的电流、足够小的摩擦，还要使电路的各部分接触良好
直流电动机模型组装好以后，发现接通电源后不能正常运转，常见的原因有
①磁体的磁性太弱或通过的电流太小
②换向器与电刷接触不良或太紧
③接通电源时，线圈正好处于平衡位置
④线圈与弧形铁片安装不当发生相碰
实验探究：电动机的转向与转速
提出问题
如何改变电动机的转向与转速?
猜想与假设
因为通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向、磁场方向都有关系，改变磁场方向或电流方向，可能会改变电动机的转向，改变磁场的强弱或电流大小，可能会改变电动机的转速
实验器材
直流电动机模型、滑动变阻器、电源、开关、比模型磁体稍大的蹄形磁体、导线若干
实验过程
①改变磁场方向，观察电动机的转向与转速
②改变电流方向，观察电动机的转向与转速
③同时改变磁场方向与电流方向，观察电动机的转向与转速
④将蹄形磁体加在直流电动机的原磁体上，使磁体的磁性增强，观察电动机的转向与转速
⑤用滑动变阻器改变通过电动机的电流大小，观察电动机的转向与转速
实验记录
探究归纳
当只改变电动机的磁场方向或通过的电流方向时，电动机的转向发生改变
同时改变磁场的方向与电流的方向时，电动机的转向不变
改变磁场强弱或改变电流大小时，电动机的转速发生改变
规律总结
电动机转向与磁场方向、电流方向的关系
记住“一变就变”“全变不变”的口诀
意思是:磁场方向和电流方向有一个反向，电动机的转向就会发生改变;磁场方向和电流方向都反向，电动机的转向不发生改变
电动机转速
磁场与电流“一增则增”“全增更增”
意思是:电流增大和磁场增强都会引起电动机转速加快，如果磁场增强、电流也增大，电动机转速就会增加得更快
电磁感应 发电机
电磁感应现象
实验探究：“磁生电”现象
微型电扇的内部结构
实验过程
在微型电扇的插头处接一个发光二极管，旋转叶片，观察发光二极管发生的现象
实验现象分析
二极管会发光，说明有电流通过二极管，进而说明线圈在磁场中运动时能产生电流
探究归纳
磁能生电
发现
英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应定律
意义
进一步揭示了电和磁之间的联系，根据这个发现后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化时代
电磁感应现象
利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象
电磁感应中产生的电流叫感应电流
实验探究：感应电流产生的条件
设计实验
将导体AB、开关、小量程电流表(俗称灵敏电流计)和蹄形磁体按如图所示进行安装
进行实验
按下表要求进行实验并将实验现象填入表格.
实验现象分析
导体AB做切割磁感线运动，电流表指针偏转，说明有电流通过
只改变导体的运动方向，电流表指针的偏转方向改变，说明电流的方向发生了改变
只改变磁场方向，电流表指针的偏转方向改变，说明电流的方向发生了改变
同时改变磁场和导体运动方向，电流表指针的偏转方向不变，说明电流方向不变
导体AB在磁场中不运动，或运动但不切割磁感线时，电流表指针都不发生偏转，说明没有电流通过
电路断开，电流表指针不发生偏转，说明没有电流通过
探究归纳
①感应电流产生的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
②感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关
感应电流产生的条件
①电路必须是闭合的
如果电路不闭合，即使有一部分导体做切割磁感线运动，也不会产生感应电流，只是在导体两端产生感应电压
②一部分导体在磁场中
如果闭合电路全部在磁场中做切割磁感线运动，导体中一般不会有感应电流产生.
例如，若有如图所示的闭合线框abcd全部在垂直纸面向里的磁场中以速度v向右运动，虽然导体在做切割磁感线运动，但ab和cd在磁场中所处的情况相同，且运动方向一致，两边产生的感应电流互相抵消，闭合线框abcd中不会有感应电流
特殊情况:若闭合线框在磁场中沿某个方向转动时，可能会产生感应电流(将在发电机原理中学习)
③在磁场中的那部分导体做切割磁感线运动
切割磁感线，类似于切菜，可以是垂直切割，也可以是斜着切割，但导体运动方向不能与磁感线方向平行
另外，从运动的相对性考虑，可能是导体运动，也可能是磁场运动
磁场运动和导体运动效果是等同的
判断感应电流的方向
一般先给出已知电流方向
若只改变导体运动方向或磁场方向，感应电流方向改变，即可判断出感应电流方向与原来的相反
若导体运动方向、磁场方向同时改变，则感应电流方向不变，即感应电流方向与原来的相同
能量转化
机械能转化为电能
发电机
构造
实验用的手摇发电机
主要有磁极、线圈、铜环和电刷四个基本组成部分
实际的大型发电机
主要是由定子(固定部分)和转子(转动部分)两部分组成
多采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机
原理
发电机是利用电磁感应原理来发电的
能量转化
发电机工作时主要将机械能转化为电能
由于线圈存在电阻及转动系统存在摩擦，因此还有部分能量转化为内能
交流发电机的工作过程
交变电流
线圈在磁场中转动时，产生的感应电流的大小和方向随时间作周期性变化，这种电流叫交变电流
交变电流的周期与频率
周期和频率是用来表示交变电流特点的两个物理量
周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，所以单位是“秒”
频率是指每秒钟线圈转动的圈数，它的单位是“赫兹(Hz)”
我国供生产、生活用的交变电流每秒钟完成50个周期性变化，即周期为0.02 s，频率为50 Hz
其意义是发电机线圈转一周用时0.02 s，即1s内线圈转50圈.因为线圈每转一圈电流方向改变两次，所以频率为50 Hz的交变电流在1 s内方向改变100次
电动机与发电机的对比
电和磁之间的关系表现在三个方面
①电流周围存在磁场，即电生磁，应用它制成了电磁铁
②通电导体在磁场中受到力的作用，应用它制成了电动机
③电磁感应，即磁生电，应用它制成了发电机
远距离输电中，减小输电线上电能损失的有效方法
根据焦耳定律(①)知，要减小能量损失就需减小电流Ⅰ和电阻R，而要减小电阻R就要增加导线的横截面积，这样既浪费材料，又很难架设导线，所以，只有减小电流I
在保证输出功率一定的情况下，根据I=P/U，需升高电压，才可以减小电流，这就是高压输电的原理，即高压输电、减小电流是减小电能损失的有效方法
在输电线路中，导线上损耗的电能可用②计算，其中R是指导线的电阻
①
②
变压器
变压器是使交流电压升高或降低的装置，其工作原理是电磁感应
发电机发出的电先经升压变压器把电压升高，然后经输电线将电能送到用户附近，而用户不能使用高压电，所以再利用降压变压器把高压电变为低压电供用户使用