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给你一只电压表,怎样粗略测量一节干电池的电动势?这个问题对学生来讲,很容易想到如图1所示电路。那么为什么它可以粗略测量干电池的电动势呢?关键要学生理解我们常用的磁电式仪表的工作原理。不管是电压表还是电流表,本质上都是通电线圈在磁场中受力偏转,而偏转角度的大小,在磁场和线圈匝数确定的条件下,决定于通过线圈电流的大小。观察如图1所示电路,电压表相当于一个电阻,干电池也有内阻,两个电阻串连,电阻两端电压和电阻成正比,一般电压表内阻很大,干电池内阻较小,所以电压表两端电压比干电池内阻两端电压要大得多,我们就可以粗略的认为电压表的读数就等于干电池的电动势。那么,如果把图1中的电压表换成电流表可以吗?如果可以,条件是什么呢?我们在什么地方这样用呢?实际上,我们在研究电磁感应现象的时候,为了确定灵敏电流计电流流入电表方向和指针偏转的方向,不就是用灵敏电流计的两端和一节旧的干电池两端瞬间相连吗?通过讨论,让学生能够比较深刻的认识到,不管是电流表、还是电压表,本质上就是一个比较特殊的电阻,特殊之处在于电流表可以读出通过其电阻的电流,电压表可以读出其电阻两端的电压。
2 将实际电路分解为测量电路和供电电路两部份
我们在高中阶段,测量电阻的基本原理是什么呢?实际上就是伏安法。也就是通过测量电阻两端的电压和电阻的电流,由欧姆定律R=UI就可知道其电阻的阻值。
2.1 测量电路
伏安法测电阻,其测量电路有两种,如图2(电流表外接法)和图3(电流表内接法)。考虑到电压表、电流表内阻的影响,为尽量减少测量的系统误差,应引导学生分析各自适用条件:电流表外接法为:Rv >> Rx ,电流表内接法为:Rx >> RA 。
2.2 供电电路
为了测量,必须给测量电路供电,为了可以多次测量,供电电路一般有两种形式,如图4(滑动变阻器限流接法)和图5(滑动变阻器分压接法)两种。为了让学生更好的理解这两个电路,我们通过具体实例来分析。
如图6所示,如果电源电动势为E,内阻不
计,Rx=100Ω,若滑动变阻器R的最大值为10Ω,则Rx两端电压取值范围是多少?若R的最大值为1000Ω,则Rx两端电压取值范围又是多少?让学生通过实际计算,有一个量化的比较。我们知道Rx两端电压变化范围为:RxER+Rx到E,如果我们希望Rx两端的电压变化范围比较大时,则需要满足R>>Rx 。
在图7中 , Rx两端电压变化范围0到E,但是如果R>>Rx ,当滑动变阻器的滑动触头滑到与Rx并联的那部分电阻较大时,以后再滑动触头时对并联部分的总电阻影响就很小,从而减缓电压的调节速度,给操作带来不方便。所以图7中 ,一般需要满足Rx>>R 。
总之,如果实验要求电压从零到某个范围可调,只能选用分压式接法;如果要求电压可调范围不大,两种接法都可以,但分压式接法中一般要选用阻值较小的滑动变阻器,限流式接法中一般要选用阻值较大的滑动变阻器。
有了上面的讨论,具体设计一个测量电阻的电路,实际上就是根据题目的条件,将上面的测量电路和供电电路进行组合。
例如1994年高考物理全国卷?第25题:图(略)为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:
(1)待测电阻Rx(约100欧);
(2)直流毫安表(量程0~10毫安,内阻50欧);
(3)直流电压表(量程0~3伏,内阻5千欧);
(4)直流电源(输出电压4伏,内阻可不计);
(5)滑动变阻器(阻值范围0~15欧,允许最大电流1安);
(6)电健一个,导线若干条。
根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
分析 测量电路应该用电流表外接法,供电电路应该用滑动变阻器分压接法。
3 电流表、电压表内阻的测量
3.1 电流表内阻的测量
测量电流表的内阻,基本电路为图8所示。如果没有电压表,就没有办法测量电流表两端的电压,怎么办呢?引导学生思考,如果增加一只变阻箱,变阻箱的电阻值是可以读出的,只要对图8稍加改进为图9,增加一个电流表A1,不就可以知道电流表两端电压了吗?
例2001年全国理综高考卷?第29题:实验室中现有器材如实物图一(略)所示,有:电池E,电动势约10V,内阻约1Ω;电流表A1,量程10A,内阻r1约为0.2Ω;电流表A2,量程300mA,内阻r2约为5Ω;电流表A3,量程250mA,内阻r3约为5Ω;电阻箱R1,最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω;滑线变阻器R2,最大阻值100Ω;开关S;导线若干。要求用图10所示的电路测定图中电流表A的内阻。
(1)在所给的三个电流表中,哪几个可用此电路精确测出其内阻?
(2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路。
(3)你要读出的物理量是_____。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是_______。
分析 该题(1)考察了实验中几只表的组合运用,由于测量精度的要求,所以只能选用电流表A2和A3;(2)考察了实物连线;(3)考察了根据具体电路的实验原理。实际上,我们还可以进一步考虑,如果没有图9中电流表A1,如图11所示,只要滑动变阻器接入电路的阻值远大于电流表的内阻,电阻箱接入前后可以认为电路中总电流基本不变。不接入电阻箱时调整滑动变阻器的阻值,让电流表满刻度,接入电阻箱后,调整电阻箱的阻值,使电流表的读数为满刻度的一半,那么电阻箱的阻值就等于电流表的内阻,这就是我们常称的电流表半偏法。
3.2 电压表内阻的测量
测量电压表的内阻,基本电路为图12所示,启发学生类比,图13、图14的原理学生就容易想通了。
例如2006年全国理综高考卷?第22题第(2)题:现要测量某一电压表V 的内阻。给定的器材有:待测电压表V (量程2V,内阻约为4kΩ);电流表mA (量程1.2mA,内阻约500Ω);直流电源E(电动势约2.4V,内阻不计);固定电阻3个:R1=4000Ω,R2=10000Ω,R3=15000Ω;电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。
i.试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图。(要求电路中各器材用题中给定的符号标出。)
ii.电路接通后,若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻RV=_______。
分析 该题答案(原理图见虚线框内图)和前面图12相比,实验不要求进行多次测量,简化了供电电路;将电阻箱变成了固定阻值的电阻,如果选择R2 或者R3 ,都将超过电压表的量程。
电阻的测量,由于涉及的因素很多,从仪表读数、仪器的选择、电路的设计到实物连线,所以学生觉得很难。但只要我们由浅入深的引导学生理解、运用、融会贯通,难点也能逐步变为不难。
[关键词]陀螺仪 工作原理 检修
[中图分类号]TF576.7 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158(2013)06-0213-01
JDT-5A型陀螺测斜定向仪是专门为竖井冻结工程的冻结孔钻孔施工以及大倾角工程孔施工定向而设计的。测斜时不用提钻具,具有高精度测斜、高精度纠偏定向、在仪器内部设计了两套相互独立的计算机数据处理系统,分别对钻孔测斜数据和定向数据进行不间断实时的数据处理并存储和打印出数据。测斜数据处理系统中,采用了适应于冻结孔测量的动态测量传感器和定轴性能极强的高速运转电机,在同样的测量情况下,与常规测斜仪相比5A型可以进行连续测量精度高,主轴动态漂移量小,测斜误差精度在1‰以内,能够满足施工要求,得到普遍使用。
一、测斜井下仪的组成与工作原理
测斜井下仪有机械部分和电器部分组成,中间通过24芯连接插头连接。其机械部分主要有陀螺房部分、倾斜传感器、修正电路部分。电器部分通过36伏500Hz变压器整流输出正负15伏及12伏直流电源、分别给修正电路[光电管、复合管、继电器]、基准信号发生电路、倾斜信号集成放大电路供电。另外通过电容给陀螺供电及修正线圈供电、及信号输出。
井下仪工作原理主要包括供电和信号输出两个方面。在地面仪和井下仪正常的工作状态下,下放测斜井下仪在钻杆内或冻结管内测斜时,倾斜传感器根据冻结孔在施工中的倾斜角度输出相应的信号,幅度经井下仪电器部分放大输出至地面仪再经过地面数据处理箱把从井下仪输出的电信号通过内部电路转换成数字信号通过数码显示管显示并输出至打印机。
1、供电。从地面电源箱输出的36伏500Hz三相交流电分别通过电解电容[50伏100微法]C1 C2 C3 C4 C5 C6输入至变压器B1 B2初级,B1次级分别输出正负20伏交流正负20伏交流经整流桥和三端稳压7815和7915集成稳压电路输出正负15伏,分别基准方波信号发生电路741和倾斜信号集成运算放大电N741供电。B2次级输出14伏交流电源,14伏交流电源经整流桥和三端稳压7812集成稳压电路输出12伏,分别给修正电路的红外接收管3DUSI继电器JRC-5M复合管3DK7 3DK4供电并给三端稳压327供电,通过317稳压输出3伏直流给修正电路的红外发射管HG412供电。另一路从耦合电容次级36伏500Hz直接到陀螺马达线圈和修正力矩线圈。
2、信号输出。井下仪陀螺马达通电一段时间后[3-10分钟]达到正常转速,此时可以下放探管至钻杆和冻结孔内进行测斜。倾斜传感器初级有方波发生器741集成电路提供27.5伏的基准信号,交流在13伏。次级x轴和y轴分别根据其摆锤的幅度输出相应微弱的电信号,再经过各自对应的放大电路741集成电路进行信号放大后,经过电感L1 L2 L3输出至地面仪。
二、故障判断和检修
根据地面仪的修正电流表和电压表的工作状态来判断故障。
1、地面仪的电流表比正常工作电流小或启动按钮按下井下仪不启动。电流表比正常工作电流小,电压表比正常工作电压高:根据故障情况判断是陀螺马达没有工作,重点检查马达游丝是否断路及相应的供电线路是否开路。启动按钮按下井下仪不启动:根据故障情况判断是三相供电线路有一相断路。重点检查线路输入部分。
2、地面仪的电流表比正常工作电流大。电压表比正常工作电压低。根据故障情况判断:一是三相供电线路相间短路或一相对地短路。重点检查线路输入部分。二是陀螺马达使用寿命要到期。[陀螺正常的使用寿命300小时]
3、正常工作时电流表显示不修正或单边修正。根据故障情况判断是修正电路工作不正常,重点检查修正电路及相应的连线及插头部分。如修正电路的12伏供电2.5伏的供电是否正常。红外发射管H412是否老化开路,红外接受管3DU51是否老化开路。继电器JRC-5M是否损坏,复合管3DK4 3DK7是否损坏等。
4、正常工作时电流表修正回位不及时。根据故障情况判断是修正电路工作不正常,重点检查马达的上下轴承和传感器的上下轴承是否转动正常。修正电路的继电器开合是否正常。
三、井下仪故障维修实例
1、启动后地面仪电流表IB中相无电流指示故障
故障分析:地面仪电流表IB中相无电流,造成此现象的电路有测井绞车滑环开路或测井电缆开路或井下仪内部三相焊接板的焊点接头开路或24芯插头开路或电缆头和井下仪之间的软连开路。
故障排除:把井下仪探管从井口扛回来,拔掉电缆头,测量电缆头至滑环插座三相都通正常,把井下仪从探管内取出,测量1、2、3三相正常没有开路的。由此判断是电缆头和井下仪之间的软连之间有问题。测量软连1线不通。剥开软连插头的包布其线头脱焊开路。焊好后通电井下仪启动正常故障排除。
检修总结:由于测井电缆头和井下仪之间的软连开路,三相36伏500赫兹的交流电压缺一相。陀螺马达启动缺相,所以中相电流小,陀螺马达不启动
2、启动后地面仪电流表指示不修正故障
故障分析:由于井下仪启动正常,电流表不修正,这只能是修正电路的故障,重点检查相应的连线,红外发射电路、红外接收电路。
故障排除:把井下仪探管从井口扛回来拔掉电缆头,把井下仪从探管内取出,安放在校验台上用校验线连接,通电启动后测量修正电路12电压伏正常,2,5伏电压正常。由此判断供电正常。停电,分别测量红外发射管H412正常红外接收管3DUSI正常。由于是两边都不修正,造成此故障只能是修正电路的公共端,仔细检查24芯插头18 19两线正常,17线不通,取出24心连线检查对应的17线,发现焊点开路。焊好后通电启动修正电路正常。有修正电缆。
检修总结:由于修正电流是两边都不修正,只有是修正电路的公共端才能造成此故障。应重点检查修正电路的公共端。
3、启动后地面仪电流表指示修正电流大有时能恢复正常故障
故障分析:井下仪启动后地面仪电流表指示修正电流大,造成此故障的电路有,测井绞车滑环3相之间短路,测井电N3芯之间是否短路,陀螺马达是否老化,陀螺马达支架上下轴承是否损坏,传感器支架上下轴承是否损坏,修正电路继电器工作是否断开不及时等。
故障排除:把井下仪探管从井口扛回,拔出电缆头,卸下绞车滑环插头,分别测量电缆头插头1、2、3相线之间的绝缘正常,分别测量电缆头插头1、2、3相线的对地绝缘正常,由此判断测井电缆和滑环正常,接着把测斜井下仪从探管内取出,放在校验台上用校验线连接,通电启动修正电流正常,此时检修陷入僵局。为彻底排除故障,把井下仪模拟实际工作状态慢慢转动,发现当井下仪转至某一方向时故障出现修正电流大,不及时修正回位。停电至陀螺马达停止运转后,用手转动整个陀螺马达支架,发现陀螺马达支架转到某一位置时有轻微卡,由此分析是轴承故障,由于陀螺马达和传感器之间是单相拨插通过上下螺丝固定,把上部传感器螺丝松开,旋转陀螺马达支架,发现故障依旧,由此判断是陀螺马达支架上下的轴承有问题,拆开马达框架取出上下轴承检查发现是下轴承不好,更换轴承,故障排除。
检修总结:由于陀螺马达支架的下轴承轻微损坏,造成马达支架在旋转到损坏的位置时其修正电流所产生的力矩抗不过此点的阻力,所以修正电流一直存在,造成修正电流大下不来的现象发生。
4、启动正常但无信号输出故障
故障分析:井下仪启动正常但是无信号输出,造成此现象的电路有,传感器的初级开路,方波信号发生器损坏,正负15伏电源故障。内部传感器焊接板的焊点接头开路、24芯插头对应的传感器初级开路。
1.(2014•宁波)如图是研究磁体周围磁场时的铁屑分布情况.实验时,a、b、c三个位置所对应的磁极可能是( )
A.N、N、N B.N、S、S
C.N、N、S D.S、N、S
2.(2014•株洲)如图可以说明巨磁电阻的特性.闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动,观察到指示灯变亮,那么( )
A.电磁铁左端为S 极
B.巨磁电阻两端的电压变大
C.巨磁电阻随磁场增强而变大
D.巨磁电阻随磁场增强而变小
3.(2014•嘉兴)如图所示的四个实验中,能确定钢棒具有磁性的是( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
4.(滚动考查流体压强与流速的关系、分子引力和验电器)(2014•白银)关于如图所示的四幅图,下面说法正确的是( )
A.甲图中风中雨伞容易“上翻”,是由于流速 大的地方压强大
B.乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码,是由于分子间有引力作用
C.丙图中导线触接电源后小磁针发生偏转,说明磁能够生电
D.丁图中绝缘棒接触验电器后验电器的金属箔张开一定角度,说明该棒带正电
5.(2014•菏泽)关于电磁铁,下面说法中正确的是( )
A.电磁铁是根据电磁感应原理制作的
B.电磁继电器中的磁体,必须用电磁铁
C.电磁继电器中的磁体,可以用永磁体,也可以用电磁铁
D.电磁铁中的铁芯,可以用钢棒代替
6.(2014•东营)1966年,华裔物理学家高锟提出光纤通信的设想.光纤通信传输信息的载体是( )
A.电波 B.超声波
C.无线电波 D.光波
7.(滚动考查摩擦力、惯性、内能的改变方式和能量的转化)(2014•宁波)如图所示,不旋转的铝块在强大压力作用下顶住高速旋转的铜块,铜块瞬间停止转动, 两者黏合在一起,这就是“旋转焊接”技术.下列对焊接过程的理解,错误的是( )
A.强大的压力可以使两者之间产生很大的摩擦力
B.使铜块高速旋转目的是为了增大铜块的惯性
C.铜块内能增加是通过做功的方式来实现
D.铜块和铝块增加的内能是由铜块的机械能转化而来
8.(2014•台州)如图为我国新型反潜巡逻机.机尾的“棍子”叫做磁异探测器,它能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化转化为强弱变化的电流,从而发现潜艇的存在.下图能解释磁异探测器工作原理的是( )
A.电磁铁左端为S 极
B.巨磁电阻两端的电压变大
C.巨磁电阻随磁场增强而变大
D.巨磁电阻随磁场增强而变小
二、填空题(每空2分,共32分)
9.(滚动考查分子动理论)(2014•南京)我国第一位“太空教师”王亚平在“天宫一号”授课时,将一个金属圈插入饮用水袋,抽出后制作了一个水膜,往水膜表面贴上一片画有中 国结图案的塑料片,水膜依然完好,如图甲所示,这表明分子之间存在________;用注射器向制作好的水球内注入少量红色液体,水球变成了一枚“红宝石”,如图乙所示,这表明分子在______________,“天宫一号”和地面之间的信息传播是通过 _______波来实现的,这种波在真空中的传播速度是_______m/s.
10.(2014•泰州)如图甲所示,接通电路时导线下方的小磁针发生偏转,改变电流方向时小磁针的偏转________方向.由此说明,通电导体周围存在_______,且其方向与_______有关.用如图乙所示的装置进行如下实验:闭合开关,让导体AB做左右运动,电流表的指针_________;闭合开关,让导体AB做上下运动,电流表的指针_______;断开开关,再让导体AB做左右运动,电流表指针________.根据这些现象,可以 得到的结论是_________________________________________________
.
11.(2014•陕西)太阳能飞机,它的动力装置由太阳能电池板,电动机等组成.机翼上的太阳能电池板面积较大是为了获得更多的________能,并将其转化为______能,使电动机带动螺旋桨转动,电动机的原理是___________________.
12.(2013•十堰)十堰市通信公司为客户推出了3G业务,通过3G网络可提供无线视频电话、无线上网等多项服务,这些服务是通过________(填“超声 波”“次声波”或“电磁波”)来传递信号的,这种波在真空中的传播速度约为_______km/s.
三、作图题(12分)
13.(滚动考 查光学、漂浮和杠杆作图)(2014•苏州)按题目要求作图:
(1光线AO从空气中斜射向水面,请画出它的反射光线和大致的折射光线.
(2)物体漂浮在水面上,请作出物体受到的重力G和浮 力F的示意图.
(3)杠杆OBA在图示位置静止,请画出作用在A点的最小力F及其力臂L.
(4)小磁针在图示位置静止,请标出通电螺线管的N极和电源的正极.
四、实验探究题(12分)
14.如图是某课外活动小组仿制的一个能产生持续电流的装置—发电机,装有手摇柄(未画出)的转轴垂直穿过圆盘中心,金属圆盘放在蹄形磁铁之间,圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑片通过金属导线与电流表相连.金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组 成的,圆盘在磁极间不断转动,每根导线都在做切割磁感线的运动,从而产生持续电流.当以某一转速匀速转动金属圆盘时,电流表有一定的示数.
根据上述材料,请完成下面的实验探究填空:
(1)手摇发电机工作时,将_______能转化为________能;
(2)换用___ ____的磁铁,其他条件不变,发现电流表读数增大,说明电流大小跟磁场强弱有关;
(3)换用一个半径大一些的金属圆盘,其他条件不变,发现电流表读数增大,说明电流大小也跟 ___________有关;
( 4)当圆盘转速增大,其他条件不变时,发现电流表读数也增大,说明电流大小还跟有关.
五、计算题(12分)
15.(滚动考查欧姆定律)如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置,R是热敏电阻,其阻值随温度变化关系如下表所示.已知继电器的线圈电阻R0=10 Ω,左边电源电压为6 V恒定不变.当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA时,继电器的衔铁被吸合,右边的空调电路正常工作.
t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
R/Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300
(1)请说明该自动控制装置的工作原理.
(2)计算说明该空调的启动温度是多少?
(3)为了节省电能,将空调启动温度设定为30 ℃,控制电路中需要串联多大的电阻?
(4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度,除此之外,请你再提出一种方便可行的调节方案
参考答案:
1.B 2.D 3.D 4.B 5.B
6.D 7.B 8.A
9. 引力 运动 电磁 3×108
10. 改变 磁场 电流方向 偏转 不偏转 偏转 导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流
11.太阳 电 通电导体在磁场中受到力的作用
12. 电磁波 3×105
13.
14.(1)机械电(2)磁性强(3)导线的长度(4)转速(或导体运动速度大小)
15.(1)随室内温度的升高,热敏电阻的阻值减小,控制电路中电流增大,当电流达到15 mA时,衔铁被吸合,右侧空调电路开始工作.当温度下降时,控制电路电阻增大,电流减小,减小到一定值,空调电路断开,这样就实现了自动控制.
(2)R总=U/I=6 V/15 mA=400 Ω
R= R总-R0=400 Ω-10 Ω=390 Ω
由表中数据可知,此时温度为25 ℃
1.1继电器的作用
继电器是一种安全控制元件,通过对电流的有效控制,减小了电气设备被损坏的几率。它里边有感应结构,能够对输入的电流进行充分反映。另外,继电器在使用中,主要通过驱动特性对相关的电路进行断开或连接控制。继电器的主要作用有:电路控制、电信号综合控制、扩大控制能力等。
1.2继电器的组成
继电器的主要组成部分有两个,其一触点,其二线圈。但根据不同使用情况,也可以加入其它构件,以提高控制功能。另外,在电力工程中,继电器通常由特定符号表示,有时用一组触点表示,有时是一个长方形或多个长方形。在有特殊要求时,在长方形内部附加“J”符号。在线圈和触点组装好之后,进行字符刻画,通常在长方形一侧,或者在控制电路中。在符号刻画时,应根据不同继电器类型,标注不同符号。一般情况下,继电器符号有H、Z、D三种类型。
1.3继电器的分类
随着电力工程不断发展,低压电器设备种类不断增加,对应的继电器种类也日益繁多。为了方便购买,有必要将他们进行分类。分类主要依据外形特征、防护类别及控制原理等。如根据工作原理,可分为温度类型继电器、高频类型继电器,固体类型继电器等。根据尺寸大小,可以分成微型继电器、小型继电器等。根据功率可以分为微功率继电器、弱功率继电器及中功率继电器等。
2继电器在电气工程自动化低压电器中的实施要点
主要表现在以下几个方面:
2.1继电器测试
在继电器使用之前,应给予测试,以保证在使用中不出现差错。继电器中,主要组件是触点,所以在使用之前,必须对其进行检测,如发现问题,及时解决。触点检测时,通常利用万能表,这时,继电器电阻值应为零,尚属正常,而触点的电阻值应为无穷大。在测量中,如果出现和上述不相符合的情况,应及时分析,找到出错点,并给予解决。
2.2线圈电阻测量
继电器线圈通常环绕在条形磁铁上,具有连接续流二极管的功能,当线圈中通电时,会在两端产生感应电动势。当断电之后,原先的电动势方向会发生变化,并对电路中的元件产生反向电压。当该电压高于元件的承受上限时,会对三极管等元件造成破坏。所以,在继电器使用时,应对线圈电阻给予测量,以免对里边的元件造成破坏。通常情况下,利用万能表进行测试,以判断线圈是否存在断路等情况。
2.3吸合电流及电压测量
在吸合电流及电压测量之前,准备好电流表和电压表及电源。然后以电源为中心,将电流表、继电器及电压表连接到电路中,组成闭合电路。电路连好之后,分别打开电流表、电压表、继电器及电源开关,使电路畅通,并经过电流。这时应观察电流表的数值及继电器的运行情况,当电流表数值较小,并且继电器运行正常时,应逐渐提高电压值,直至继电器出现吸合,此时应记录吸合时的电流值及电压值。为了使吸合测试更加准确,在电路连接之前,应对电压表及电流表进行校对,并在测试时,多测量几组数据,以计算平均值,使得吸合电流及电压更加准确。
2.4释放电流及电压测定
在使用继电器之前,释放电流及电压也应作为测定内容被给予重视。在测量时,和吸合电流及电压测量一样,也准备好电压表、电流表、电源、开关机继电器,将它们组成闭合电路,需要指出的是,在电压表及电流表连接之前,应给予校对,以增加测量准确性。测量前,检测电路是否有断路情况,无误后,闭合开关,观察电流表及电压表数值,同时对继电器运行情况给予关注,当继电器出现吸合现象之后,逐渐减小电压值,当继电器出现声响时,测量结束,将这时对电压值及电流值记录。为了取得较为准确的测量数据,应将这一步骤重复操作数次,并一一记录测量数据,以求得平均值。吸合电流及电压和释放电流及电压具有一定的联系,通过二者之间的关系便能判断出继电器能否正常运作,如当释放电压在吸合电压的10%之内时,继电器便不能正常运作;正常运作时二者的关系是:释放电压在吸合电压的10%-50%之内。超过50%或低于10%,均会影响继电器正常使用。
3结语
模块一
电磁铁
一、知识点
1.
电磁铁的来源:通电螺线管有磁性,如果在一个通电螺线管中插入一根软铁棒,螺线管的磁性会更强。
2.
定义:插入了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁。
这根软铁棒称为电磁铁的铁芯,螺线管成为电磁铁的线圈。
注意:电磁铁的铁棒(铁芯)是由软铁制成的,被磁化时显磁性,但失去外部磁场时,其磁性又立即消失。
3.
电磁铁中加铁芯的原因
通电螺线管通电后产生磁场,该磁场使其内的铁棒被磁化,铁棒磁化后的磁场极性与通电螺线管的机型完全一致,使得电磁铁的磁性比螺线管的磁性大大地增强。
4.
影响电磁铁磁性强弱的因素
(1)
电磁铁通电时产生磁性,断电时失去磁性。
(2)
电磁铁中的电流越大则电磁铁的磁性越强。
(3)
电流一定时,外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强。
(4)
电磁铁中有铁芯比无铁芯时的磁性强。
5.
电磁铁的特点
(1)
可以通过电流的通断,来控制其磁性的有无。
(2)
可以通过改变电流的方向改变磁场方向。
(3)
可以通过改变电流大小、铁芯的材质来控制磁性的强弱。
6.
电磁铁的应用
电磁起重机、电磁选矿机、电磁继电器、电铃等。
7.
电磁继电器
(1)
电磁继电器的工作电路
(2)
电磁继电器的组成
一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成。
(3)
电磁继电器的原理
利用电磁铁在通断电的情况下有无磁性来间接控制工作电路通断的开关。
(4)
电磁继电器的应用
①利用低电压、弱电流控制高电压、强电流。
②实现远距离操作。
8.
电磁阀车门
现在的公共汽车使用的都是利用压缩空气开关的自动门。其中空置压缩空气是开门还是关门的滑阀就是你用两个电磁铁来控制的。司机通过单刀双掷开关S来使线圈或通电产生磁场吸引衔铁或,从而推动滑阀使空气压缩来推开或关闭车门。其结构如下:
二、例题精讲
【例1】
通电螺线管的磁性强弱跟通过它的
及
的多少有关,另外,将
________插入通电螺线管中.它的磁性也会大大增强.
考点:
影响电磁铁磁性强弱的因素.
解析:
据上面的分析可知,通电螺线管的磁性强弱跟通过它的电流及线圈匝数的多少有关,另外,将铁芯插入通电螺线管中.它的磁性也会大大增强.
答案:
电流;线圈匝数;铁芯.
【测试题】
如图所示,若闭合电键S,则电磁铁的磁性将(
)
A.
增强
B.
减弱
C.
不变
D.
无法判断
闭合电键S1后,电路由单个的R1变为R1与R2并联,并联后的总电阻小于R1的阻值,由欧姆定律I=
可知,使得通过电磁铁线圈中的电流增大.根据影响电磁铁磁性大小的因素可知,通过线圈电流增大,电磁铁的磁性增强.
故选A
【例2】
如图所示的电磁铁,要想磁性最强,正确的方法是(
)
A.S接D,P滑至B端
B.
S接C,P滑至A端
C.
S接C,P滑至B端
D.
S接D,P滑至A端
考点:
影响电磁铁磁性强弱的因素.
解析:
滑动变阻器S接C电磁铁线圈匝数最多,滑片在A端电路电流最大,并且有铁芯,所以此时电磁铁磁性最强.
答案:
B
【测试题】
如图所示,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,悬挂磁铁的弹簧的长度(
)
A.
将变长
B.
将变短
C.
先变长后变短
D.
先变短后变长
利用安培定则可以判定电磁铁的下端为N极,上端为S极,故电磁铁与其上面的条形磁体相互吸引.当滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,所以电磁铁的磁性增强.电磁铁对条形磁体的吸引力增大,条形磁体对弹簧的拉力增大,所以弹簧伸长的长度变长.
故选A
【例3】
下列设备中利用电磁感应现象制成的是(
)
A.
电磁继电器
B.
发电机
C.
电磁铁
D.
电动机
考点:
电磁感应.
解析:
A、电磁继电器是利用电流的磁效应的原理制成的,故该选项不符合题意;
B、发电机是利用电磁感应现象的原理制成的,故该选项符合题意;
C、电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的,故该选项不符合题意;
D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的,故该选项不符合题意.
答案:
B
【测试题】
首先发现电磁感应现象的科学家是(
)
A.
法拉第
B.
安培
C.
焦耳
D.
奥斯特
A、英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象.故A正确;
B、安培发现了安培定则.故B错误;
C、焦耳发现了焦耳定律.故C错误;
D、奥斯特首先发现电流的磁效应.故D错误.
故选A
【例4】
某同学在做“研究电磁铁”实验时,连接了如图所示的电路,试判断电磁铁有无磁性或磁性强弱的变化.
(1)只闭合S1时,电磁铁
磁性.
(2)闭合S1、S2接a时,滑动变阻器的滑片向右滑动,电磁铁磁性
.
(3)S1闭合,S2由接a改为接b,调节滑动变阻器滑片P,使电流表示数不发生变化.这时电磁铁的磁性
.
(4)电磁铁在我们的日常生活中被广泛的用到,如:
.
考点:
探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验.
解析:
(1)只闭合S1时,电路中没有电流通过,电磁铁不会产生磁性,故电磁铁没有磁性;
(2)闭合S1、S2接a时,电路中有电流,电磁铁有磁性;当滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻丝变长,电路中电阻变大,电流变小,即:在匝数一定的情况下,电流减小,电磁铁磁性减小;
(3)S1闭合,S2由接a改为接b,匝数变少,又调节滑动变阻器滑片P,使电流表示数不发生变化,即:在电流一定的情况下,减小匝数,电磁铁磁性减小;
(4)电磁起重机、电磁继电器、电铃都用到了电磁铁;
答案:
(1)没有;(2)减小;(3)减小;(4)电磁起重机.
【测试题】
如图所示,A为螺线管,B为悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁,当开关S断开时,弹簧测力计的示数将
(填变大或变小),电流表的示数将
(填变大或变小).
开关S断开时,电路中的电流变小,电流表示数变小,电磁铁磁性减弱.
根据右手定则判断电螺线管的上端为N极,对条形磁铁的排斥力减小,所以弹簧测力计的示数将变大.
故答案为:变大、变小.
【例5】
如所示,闭合开关S,烧杯中水面上浮着一个空心小铁球,将盛水的容器放在电磁铁上方,此时电磁铁A端为
极,将滑片P向右滑动,空心小铁球将
.(填“上浮”“下沉”“静止”)
考点:
影响电磁铁磁性强弱的因素.
解析:
①电流由A流向B,则由右手螺旋定则可知螺线管B端为N极,则A端为S极(南极);
②当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电阻增大,则由欧姆定律可知电路中电流减小,则螺线管中的磁性减弱,故小③铁球所受磁力减小,使得铁球上浮一些,排开水的体积变小,而且由有阿基米德原理可知受到的浮力将减小.
答案:
S;上浮.
【测试题】
小利同学观察到学校楼道里的消防应急灯,平时灯是熄的,一旦停电,两盏标有“36V”灯泡就会正常发光.图所示是小利设计的四个电路,其中可以起到消防应急灯作用的电路是(
)
A.
B.
C.
D.
根据题意,分析各图可知,当照明电路正常工作时,电磁铁具有磁性,吸引衔铁,使消防应急灯所在电路断开,而当停电后,电磁铁失去磁性,衔铁在弹簧的作用下向上弹起,与触点接触,两灯泡连接,且为并联.因此,对照各图发现,只有图C符合这一要求.
故选C
【例6】
如图所示,当开关S闭合后,电磁铁A端磁极为
极,当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时,电磁铁的磁性将
(选填“增大”、“减小”或“不变”).
考点:
通电螺线管的磁场;影响电磁铁磁性强弱的因素.
解析:
(1)伸出右手,弯曲的四指与电流的方向相同,大拇指所指的方向即螺线管的左端为通电螺线管的N极,则螺线管的右端即A端是S极.
(2)滑动变阻器滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电流变大,电磁铁磁性将增大.
答案:
S;增大.
【测试题】
如图所示,下列说法正确的是(
)
A.
当S1断开S2闭合时,红灯亮
B.
当S1断开S2闭合时,绿灯亮
C.
当S1闭合S2断开时,绿灯亮
D.
当S1、S2均闭合时,绿灯亮
读图可知:
(1)当S1断开、S2断开时,左侧的控制电路无电流,电磁铁无磁性,右侧的工作电路也是断开的,所以两灯均不能工作;
(2)当S1断开、S2闭合时,左侧的控制电路无电流,电磁铁无磁性,由于弹簧的原因,动触点与绿灯的触电接触,同时由于右边的工作电路也是闭合的,所以此时的绿灯亮;故A错误、B正确;
(3)当S1、S2闭合时,左侧的控制电路有电流,电磁铁有磁性,由于弹簧的原因,动触点与红灯的触电接触,同时由于右边的工作电路也是闭合的,所以此时的红灯亮;故D错误;
(4)当S1闭合S2断开时,左侧的控制电路断开,电磁铁无磁性,同时右侧的工作电路断开,因此工作电路无电流,所以两灯都不亮,故C错误.
故选B
模块二
磁场对通电导线的作用与电动机
一、知识点
1.
当把通电导体放在磁场中时
(1)
如果通电导体中的电流方向与磁场方向平行,则通电导体不受磁场的作用力。
(2)
如果通电导体中的电流方向与磁场方向不平行,则通电导体受磁场力的作用,当通电导体中的电流方向与磁场方向垂直时,通电导体在磁场中受到的磁场力最大。
2.
影响通电导体在磁场中受到的磁场力大小的决定因素
(1)
磁场强弱:磁场越强,则通电导体在磁场中受到的磁场力越大。
(2)
电流大小:电流越大,则通电导体在磁场中受到的磁场力越大。
3.
通电导体在磁场中受到的磁场力方向决定于磁场方向、电流的方向
(1)
保持磁场方向不改变,只改变电流方向,则通电导体受到的磁场力方向反向。
(2)
保持电流方向不改变,只改变磁场方向,则通电导体受到的磁场力方向反向。
(3)
若磁场的方向、电流的方向二者同时反向,则通电导体受到的磁场力方向不变。
4.
左手定则
当通电导体与磁感线垂直时,通电导体受力方向、磁感线方向、电流方向之间的关系可用左手定则判断:伸开左手,使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直,让磁感线垂直传入手心,使四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受磁场力的方向,如下图所示。
5.
动圈式扬声器
(1)
结构:由固定的永磁体、作为银圈的线圈和锥形纸盒盆构成,如下图所示。
(2)
工作原理:当线圈通过上图中所示的电流时,线圈受到的磁体的吸引向左运动;当线圈中通过相反方向的电流时,线圈受到磁体的排斥而向右运动,由于通过线圈的电流是交变电流,它的大小和方向不断变化,线圈就不断地来回振动,带动纸盆也来回振动,于是扬声器就发出了声音。
6.
直流电动机
(1)
工作原理
直流电动机的工作原理如下图所示,其线圈两端各连一个铜制半环E和F,它们彼此绝缘,并随线圈一起转动,A和B是电刷,它们跟半环接触,使电源与线圈组成闭合电路。E和F叫做换向器,其作用是每当线圈转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈中电流的方向。
丁
丙
乙
甲
图甲是开始通电的状态,换向器与电刷接触,换向器与电刷接触。线圈的电流如图所示,左边受到向上的磁场力,右边受到向下的磁场力,于是线圈开始沿顺时针方向转动。
转过90°就到了如图乙所示的状态,这是平衡位置。线圈的惯性使它冲过平衡位置,于是换向器就改变了所接触的电刷,与接触、与接触,如图丙所示。
图丙中,线圈的电流方向如图所示,左边的受力方向变成向下,右边的受力方向变成向上。于是线圈就继续沿顺时针方向转动90°。
转到图丁中所示的位置时,又靠惯性冲过去,就回到了图甲的状态。
(2)
换向器作用:
①线圈在平衡位置时,停止对其供电。
②线圈转过平衡位置时,改变线圈中的电流方向。
(3)
转动方向和转速:转动方向与线圈中的电流方向和磁场的方向有关;转速与电流的大小和磁场强弱有关。
7.
实用电动机
(1)
基本结构:电动机是由转子和定子两大部分组成的,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。
(2)
原理:电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的,它在工作时将电能转化为机械能。
(3)
种类:直流电动机和交流电动机
二、例题精讲
【例7】
1.如图是火警自动报警原理图.发生火警时,将会发生下列变化,其变化顺序是
.
①温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲,从而接通电磁铁电路.
②接通触点使报警电路中有电流通过.
③电磁铁具有磁性.
④衔铁被吸下.
⑤红灯亮、电铃响,发出警报.
A.①②③④⑤;
B.①③④②⑤
C.①②④③⑤;
D.①④③②⑤
2.小李利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器(如图).在微机室房门处安装开关S,电铃安在传达室.当房门被推开时,开关S闭合,电流通过电磁铁,电磁铁
(填“有”或“无”)磁性,并且B端为
极,跟金属弹性片上的磁铁相互
(填“吸引”或“排斥”),电铃电路
(填“接通”或“断开”),电铃报警.
考点:
电磁继电器的组成、原理和特点;电磁铁的其他应用.
解析:
(1)读图可知,当铜铁片弯曲使控制电路接通时,电磁铁获得磁性,吸引衔铁,使触点向下,与工作电路连通,电灯与电铃同时工作,故选项B符合题意.
(2)读图可知,左侧为控制电路,当开关闭合时,电磁铁获得磁性,利用安培定则判断可知,B端为N极,因为弹簧片左侧也是N极,同名磁极相互排斥,故两触点接通,使右侧工作电路开始工作,电铃报警.
答案:
(1)B.(2)有,N,排斥,接通.
【测试题】
如图所示的A,B,C,D四个实验装置中,用来研究电磁感应现象的是
;用来研究影响电磁铁磁性强弱因素的是
;用来研究电磁继电器构造的是
;用来研究电动机原理的是
.
A装置是一个电磁继电器,即是电磁继电器应用实验;
B装置让通电导体放在磁场中,它会受到力的作用,这是用来研究磁场对电流的作用(或通电导体在磁场中受力)的实验,即电动机的原理实验;
C装置中,若开关闭合,金属棒左右切割磁感线运动,此时电路中就会产生电流,故是电磁感应实验装置.
D开关闭合后,电磁铁吸引铁钉,移动滑片的位置,可以得到电磁铁磁性强弱与电流大小的关系.
如图所示的四个实验装置中,用来研究电磁感应现象的是C;用来研究影响电磁铁磁性强弱因素的是D;用来研究电磁继电器构造的是A;用来研究电动机原理的是B.
故答案为:C;D;A;B.
【例8】
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.
只改变电流方向
B.
只改变电流大小
C.
换用磁性更强的磁铁
D.
对换磁极同时改变电流方向
考点:
直流电动机的构造和工作过程.
解析:
直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变,它的转动方向将改变.但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向,线圈的转动方向将不变.
答案:
A
【测试题】
如图所示,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间.闭合开关,当ab做切割磁感线运动时,观察到电流表的指针发生偏转.利用这一现象所揭示的原理,可制成的设备是(
)
A.
电动机
B.
发电机
C.
电磁继电器
D.
电饭煲
如图所示,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间.闭合开关,当ab做切割磁感线运动时,观察到电流表的指针发生偏转.这一现象所揭示的原理﹣﹣电磁感应现象,发电机就是根据这一原理制成的,故B正确;
电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的,不符合题意;
电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的,不符合题意;
电饭煲是根据电流的热效应来工作的,不符合题意.
故选B
【例9】
磁悬浮列车是现代高科技的应用,下列说法不正确的是(
)
A.
通过列车底部与上方轨道间的同名磁极相互排斥,使列车悬浮
B.
为产生极强的磁性使列车悬浮,制作电磁铁的线圈宜选择超导材料
C.
由于列车在悬浮状态下行驶,因而一定做匀速直线运动
D.
列车悬浮行驶时,车体与轨道间无阻力、无震动,运动平稳
考点:
磁浮列车的工作原理和特点.
解析:
磁悬浮列车是现代高科技的应用,它的工作原理是同名磁极相互排斥;列车悬浮行驶时,车体与轨道间有空隙,所以无阻力、无震动,运动平稳;产生极强的磁性使列车悬浮,制作电磁铁的线圈宜选择超导材料,因为超导材料无电阻,不会产生电流的热效应.故A、B、D不符合题意.
答案:
C
【测试题】
我国第一条磁悬浮列车已在上海建成,它利用磁极间的相互作用,将列车悬浮于轨道之上几厘米,从而大大减小摩擦,提高了行驶的速度.这里利用的“磁极间的相互作用”是指(
)
A.
同名磁极互相吸引
B.
同名磁极互相排斥
C.
异名磁极互相排斥
D.
异名磁极互相吸引
磁悬浮列车的车体和轨道是同名磁极,同名磁极互相排斥,使列车实现悬浮,从而减小列车所受的摩擦力,提高行驶速度.
故选B
模块三
电磁感应与发电机
一、知识点
1.
电磁感应
(1)
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,产生的电流叫做感应电流。
(2)
发现及意义:英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,并进一步解释了电和磁的联系,导致了发电机的发明。
(3)
感应电流的产生条件
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闭合电路的一部分。
(4)
能量转化:机械能转化为电能。
(5)
影响因素:
①导体中感应电流的方向决定于导体的运动方向、磁感线方向。两者中其一发生方向改变,感应电流方向发生改变。两者都发生改变,感应电流方向不发生改变。
②导体中感应电流的大小取决于磁场的强弱、导体切割磁感线的速度大小。磁场越强、切割磁感线的速度越大,则感应电流越大。
2.
动圈式话筒
(1)
结构图
(2)
作用:把声音转换成电流。
(3)
原理:电磁感应
(4)
工作过程:当对着话筒讲话时膜片带动线圈在磁场里振动,使得线圈切割磁感线而产生感应电流,这种感应电流再通过扬声器被还原成声音播放。
3.
发电机
(1)
工作原理:利用电磁感应现象将机械能转化为电能。
(2)
交流发电机:电流大小和方向都周期性发生变化的发电机。
(3)
交流电频率:电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。
频率的单位是赫兹,简称赫,符号位Hz。
我国使用的交流电频率是50Hz,其意义是发电机的线圈1秒内转50周,而转动一周电流方向改变两次,故频率为50Hz的交流电1秒钟内电流方向改变100次。
【例10】
如图所示,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间.闭合开关,当ab做切割磁感线运动时,观察到电流表的指针发生偏转.利用这一现象所揭示的原理,可制成的设备是(
)
A.
电动机
B.
发电机
C.
电磁继电器
D.
电饭煲
考点:
发电机的构造和原理.
解析:
如图所示,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间.闭合开关,当ab做切割磁感线运动时,观察到电流表的指针发生偏转.这一现象所揭示的原理﹣﹣电磁感应现象,发电机就是根据这一原理制成的,故B正确;
电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的,不符合题意;
电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的,不符合题意;
电饭煲是根据电流的热效应来工作的,不符合题意.
答案:
B
【测试题】
如下面左图,导体a向右运动时可以产生感应电流,若要使产生的感应电流方向与左图的方向相反,则下列哪种选项可行(
)
A.
B.
C.
D.
A、导体没有切割磁感线运动,导体中没有感应电流.不符合题意;
B、磁感线方向相反、导体运动方向相反,感应电流方向不变.不符合题意;
C、导体没有切割磁感线运动,导体中没有感应电流.不符合题意;
D、在导体运动方向不变时,磁感线方向相反,感应电流方向相反.符合题意.
故选D
【例11】
在如图所示的实验装置中,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间,铜棒的两端通过导线连接到电流表上.下列说法正确的是(
)
A.
ab棒在图中位置水平左右运动时,应观察到电流表的指针发生偏转
B.
ab棒在图中位置竖直上下运动时,应观察到电流表的指针发生偏转
C.
该装置是研究磁场对通电导体的作用力方向与磁场方向的关系
D.
该装置在实验中通过磁场对电流的作用,使电能转化为机械能
考点:
电磁感应.
解析:
AB、产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流.当ab棒在图中位置水平左右运动时,符合产生感应电流的条件,电路中有感应电流产生,灵敏电流计的指针发生偏转;当ab棒在图中位置竖直上下运动时,没有切割磁感线,因此不会产生感应电流,电流表指针不会发生偏转;故A正确,B错误;
C、该装置是研究电磁感应现象;故C错误;
D、ab棒运动时,具有机械能,产出感应电流时,电路中具有电能,产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程.故D错误.
答案:
A
【测试题】
如图所示是小明探究在“什么情况下磁可以生电”的实验装置,其中能够使电流计指针发生偏转的是(
)
A.
ab不动,磁体上下移动
B.
ab不动,磁体左右移动
C.
磁体不动,ab上下移动
D.
磁体与ab一起向右移动
本题图中蹄形磁体的磁感线方向是竖直方向.
A、ab不动,磁体上下移动,导体ab不切割磁感线,指针不发生偏转;
B、ab不动,磁体左右移动,导体ab切割磁感线,指针发生偏转;
C、磁体不动,ab上下移动,导体ab不切割磁感线,指针不发生偏转;
D、磁体与ab一起向右运动,ab与磁体保持相对静止,ab不切割磁感线,指针不发生偏转.
故选B
【例12】
关于电磁感应现象,下列说法正确的是(
)
A.
电磁感应现象中机械能转化为电能
B.
感应电流的方向只跟导体运动方向有关
C.
感应电流的方向只跟磁场方向有关
D.
导体在磁场中运动,能够产生感应电流
考点:
电磁感应.
解析:
A、电磁感应现象的条件是导体在运动,结果是产生了电流,所以是机械能转化为电能,故A正确;
B、感应电流的方向与导体运动方向、磁场方向都有关,故B错误;
C、与B同理,故C错误;
D、产生感应电流要具备三个条件,即“闭合的电路”、“一部分导体”、“切割磁感线运动”,只做运动,不一定产生感应电流,故D错误.
答案:
A
【测试题】
如图所示,将同一根磁棒静置于甲、乙、丙三位置10秒后,比较三处的感应电流,下列叙述何者正确(
)
A.
在甲位置感应电流最大
B.
在乙位置感应电流最大
C.
在丙位置感应电流最大
D.
在三个位置都没有感应电流
得到感应电流需要同时满足两个条件:①电路是闭合的;②导体要做切割磁感线运动.在此题中磁棒放在甲乙丙三个位置都是静止,所以都不满足切割磁感线这个条件,故都不产生感应电流.
故选D
【例13】
下列说法中正确的是(
)
A.
电磁铁的磁性强弱与电流大小、电流方向和线圈匝数都有关
B.
法拉第最先发现电磁感应现象,电动机就是根据电磁感应现象制成的
C.
通电导线在磁场中受力的方向与导体运动的方向和磁场的方向有关
D.
在电磁感应现象中,机械能转化为电能
考点:
电磁感应;影响电磁铁磁性强弱的因素.
解析:
A、电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数多少有关,与电流方向无关,故A错误;
B、法拉第发现电磁感应现象是正确的,利用这一现象制成的发电机,不是电动机,故B错误;
C、通电导线在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关,故C错误;
D、电磁感应现象中机械能转化为电能,通电导体在磁场中受力时电能转化为机械能,故D正确.
答案:
D
【测试题】
如图所示是探究“感应电流产生条件”的实验装置.图中a、b接线柱应连接(
)
A.
电源
B.
灵敏电流表
C.
电压表
D.
电流表
用如图所示的装置探究感应电流产生的条件时,产生的电流较小,所以电路中应串联一只灵敏电流计,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来反映是否有电流产生.
故选B
【例14】
在下图中,a表示垂直于纸面的一根导体的横截面,导体是闭合电路中的一部分,它在磁场中按如图所示的方向运动,其中不能产生感应电流的是(
)
A.
B.
C.
D.
考点:
产生感应电流的条件.
解析:
题中磁感线都是沿着竖直方向的,A、B、D三图中,导体运动的方向都能够切割到磁感线,都能够产生感应电流,只有C图中导体沿着竖直方向,它运动的方向和磁感线的方向一致,没有切割磁感线,不能产生感应电流.
答案:
C
【测试题】
如图是闭合电路的一部分导体在磁场中运动的示意图,导体中产生感应电流的是(
)
A.
B.
C.
D.
A、导体顺着磁感线的方向运动,不会产生感应电流.不符合题意;
B、导体在磁感线之间运动不会产生感应电流.不符合题意;
C、导体斜向上运动,切割磁感线运动,产生感应电流.符合题意;
D、导体顺着磁感线方向运动不会产生感应电流.不符合题意.
故选C
【例15】
下面关于电路中是否会产生感应电流的说法中正确的是(
)
A.
只要导体在磁场中作切割磁感线运动,导体中就一定会有感应电流产生
B.
只要闭合电路在磁场中作切割磁感线运动,导体中就一定会有感应电流产生
C.
只要闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动,电路中就一定会有感应电流产生
D.
只要闭合电路的一部分导体在磁场中运动,电路中就一定会有感应电流产生
考点:
产生感应电流的条件.
解析:
由产生感应电流的两个条件知,只有选项C符合.故选C.
答案:
C
【测试题】
下列说法中正确的是(
)
A.
电动机是利用电磁感应现象制成的
B.
发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
C.
动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的
D.
汽油机的做功冲程是将内能转化成机械能
A、发电机是利用电磁感应现象制成的,故A错误;
B、电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的,故B错误;
C、动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的,故C正确;
D、汽油机的做功冲程是将内能转化成机械能,故D正确.
故选CD
【例16】
如图所示,要使流过灵敏电流计的电流反向,下列措施中可行的是(
)
①只将磁场反向;
②只将线圈的运动方向反向;
③同时将磁场和线圈的运动方向反向;
④增加磁铁的磁性或线圈匝数.
A.
①②
B.
②③
C.
①③
D.
①④
考点:
探究电磁感应现象的实验;电磁感应.
解析:
要使流过灵敏电流计的电流反向,就是要改变感应电流的方向;
①只将磁场反向,就可以改变感应电流的方向,从而使灵敏电流计的电流反向;
②只将线圈的运动方向改变,就会改变感应电流的方向,从而使灵敏电流计的电流反向;
③同时改变磁场方向和线圈的运动方向,感应电流的方向时不变的;
④增加磁铁的磁性或线圈匝数,只能是电流的大小,不能改变感应电流的方向.
答案:
A
【测试题】
如图所示的装置中,所有部件都静止时,小磁针亦静止于如图所示的位置.在下述四种情况下,小磁针发生偏转的是(
)
A.
磁铁不动,导线ab向左运动
B.
导线ab不动,磁铁向下运动
C.
磁铁与导线以相同的速度同时下落
D.
磁铁与导线以相同的速度同时上升
A、磁铁不动,ab向左运动,其运动方向跟磁感线方向平行,不切割磁感线,不产生感应电流.不符合题意;
B、ab不动,磁铁向下运动,相当于ab做切割磁感线运动,产生感应电流.符合题意;