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第十七章 從指南針到磁懸浮列車
第一節 磁是什么
第二節 電流的磁場
第三節 電動機為什么會轉動
第一節 磁是什么
1、磁現象：
（1）磁性：物體能夠吸引鐵、鈷、鎳的性質叫做磁性。
（2）磁體：具有磁性的物體稱為磁體。
（3）磁體的性質：吸鐵性、指向性。
（4）磁極：磁體上兩端磁性最強的部位叫磁極。任何磁體都有N和S極。
（5）磁極間的相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
（6）判斷一個物體是不是磁體的方法：
①根據吸鐵性。
②根據指向性。
③根據磁極間的相互作用規律。
④根據磁體兩極磁性最強，中間最弱。
（7）磁化：使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化。
（8）去磁：使具有磁性的物體失去磁性的過程叫去磁。
（9）軟磁體、永磁體：
① 容易失去磁性的物體叫做軟磁體。
② 不容易失去磁性的物體叫做永磁體或硬磁體。
2、磁場：磁體周圍存在的一種看不見、摸不著，能夠使磁針偏轉的物質。磁極間的相互作用就是通過磁場發生的。
（1）方向：放在磁場中某點的小磁針靜止時北極所指的方向就是該點的磁場方向。
（2）基本性質：磁場對放入其中的磁體產生力的作用。
（3）磁感線：為了形象直觀地描述磁場中各點的磁場方向，根據鐵屑的排列情況，在磁場中畫出的一些帶箭頭的曲線。
注意：
①磁場是真實存在于磁體周圍的一種物質；而磁感線是人們為了研究磁場方便，假想出來的一種模型，它并不真實存在。
②磁體周圍的磁感線都是從北極出發回到磁體的南極，在磁體內部磁感線從磁體的南極出發回到北極。可見磁感線是一組閉合的曲線。
③磁感線的疏密可以表示磁場的強弱，磁體兩極處磁感線最密，表示磁極處磁場最強。
④磁感線布滿磁體周圍的所有空間并且不相交。磁感線的形狀可以是直的，也可以是彎曲的。
⑤磁感線的方向：磁感線上任意一點的切線方向與放在該點的小磁針靜止時北極的指向一致也就是該點的磁場方向。
⑥不同磁體周圍磁感線以及同名磁極間、異名磁極間的磁場分布分別如圖所示。
（5）地磁場：地球周圍的磁場。地磁的兩極與地理的兩極不重合，它們之間稍有偏離，最早發現地磁的兩極與地理的兩極不重合的是我國宋代學者沈括。
第二節 電流的磁場
1、電流的磁效應：
（1）通電導線的周圍有磁場，磁場的方向跟電流方向有關，這就是電流的磁效應。
（2）奧斯特實驗：第一個揭示了電和磁有聯系的實驗，奧斯特在世界上第一個發現了電和磁之間的聯系。
奧斯特實驗表明：通電導線周圍存在磁場；電流的磁場文秘和電流的方向有關。
2、通電螺線管的磁場：通電螺線管的磁場與條形磁體相似，也有N、S極與螺線管上電流的方向有關，可以用安培定則來判斷。
3、安培定則的內容：用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。
判斷方法：
（1） 標出螺線管上電流的環繞方向。
（2） 用右握住螺線管，讓四指彎向電流的方向。
（3） 大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。
4、影響螺線管極性的因素：螺線管的極性和電流的方向與螺線管的纏繞方法有關。通電螺線管的外部磁感線由N極到S極，在內部由S極到N極。
5、關于通電螺線管的三種類型作圖：
（1）已知電源的正、負極和繞線方法來判斷螺線管的極性。
（2）已知螺線管的極性和繞線方法來判斷電源的正、負極。
（3）已知電源的正、負極和螺線管的極性畫螺線管的繞線情況。
6、磁感線方向的判斷：
①
磁場中的小磁針靜止時N極的指向為該點的磁場方向和該點的磁感線方向。
②磁感線是閉合曲線：磁體外部的磁感線都是從磁體的北（N）極出發回到磁體的南（S）極；在磁體內部磁感線從磁體的南極出發回到北極。
③對于通電螺線關健是根據N、S極或電源的“+”、“－”極，判斷出螺線管的電流方向，繞線形狀應像“S”或反“S”，螺線管朝向讀者的一側應畫導線，內側不畫導線，最后將導線跟電源連接至閉合電路。
7、電磁鐵：帶有鐵心的通電螺線管叫做電磁鐵。
（1）電磁鐵的工作原理：電磁鐵是內部插有鐵心的螺線管，當通電螺線管插入鐵心后，由于鐵心被磁化，產生了與原螺線管磁場方向一致的磁場，因而它的磁性比原來強得多。電磁鐵就是利用電流的磁效應和通電螺線管中插入鐵心生磁性大大增強的原理工作的。
（2）影響電磁鐵磁性強弱的因素：有電流的大小、線圈匝數、有無鐵心等。線圈匝數一定時，電流越大，磁性越強；結構相同的電磁鐵，電流一定，線圈匝數越多，磁性越強。有鐵芯時比無鐵芯磁性強。
電磁鐵 永磁體
相同點 都有兩極
不同點 磁性的有無 可由通斷電流來控制 不能控制
磁極的極性 可由電流的方向控制 不能控制
磁性的強弱 可由電流的大小和線圈的匝數控制 不能控制
應用 電磁起重機、電磁選礦機、電磁繼電器、電鈴、電話、揚聲器、全自動進水排水閥門、感應式沖水器閥門 指南針
8、電磁繼電器 揚聲器：
（1）電磁繼電器：是利用低電壓、弱電流電路的通斷來間接地控制高電壓、強電流電路的裝置，實質是由電磁鐵控制電路工作的開關。
① 構造：電磁鐵、銜鐵、彈簧、動觸點、靜觸點。
② 電路組成：低壓控制電路；高壓工作電路。
③ 工作原理：電磁鐵通電時具有磁性吸引銜鐵，使動觸點和靜觸點接觸，工作電路閉合，電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來切斷電路。
（2）揚聲器：是把電信號轉換成聲信號的一種裝置。
① 構造：永磁體、線圈、紙盆。
② 工作原理：當線圈中通過交變電流時，線圈的磁性大小及方向不斷變化，受到永磁體的吸引和排斥來回變化，帶動紙盆來回振動，于是揚聲器就發出了聲音。
③ 其發聲原理可表示為：變化的電流—變化的磁場—紙盆的振動—聲音。
第三節 電動機為什么會轉動
1、磁場對通電導線的作用：通電導線大磁場中要受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁感線的方向有關。當電流的方向或磁感線的方向變得相反時，通電導線受力的方向也變得相反。
2、左手定則：張開左手，讓四指與大拇指垂直，讓磁感線垂直穿過掌心，四指指向電流方向，大拇指馬提尼克指的方向就是磁場對通電導線的作用力的方向。
3、通電線圈在磁場中會受力發生轉動。
4、電動機：
（1）原理：通電線圈在磁場中受力而轉動，其能量轉化過程是電能轉化為機械能。
（2）種類：直流電動機、交流電動機
（3）直流電動機構造：磁體、線圈、換向器、電刷。
（4）換向器：由兩個銅制半環構成。作用：每當線圈剛轉過平衡位置時，自動改變線圈中電流方向使線圈能沿著同一方向連續轉動。
（5）轉速：電動機的轉速由電流大小決定。
（6）電動機的轉動的方向由電流方向和磁場方向決定。
（7）能量轉化：電能轉化為機械能。
（8）電動機優點：構造簡單；控制方便；體積小；無污染；效率高。

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