电和磁的实验与作图
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【电和磁的实验与作图】
一. 考点摄要
1、磁场对电流的作用
2、电磁感应现象
3、直流电动机和交流发电机的工作原理
4、家庭电路的连接及电路故障原因分析
二. 知识要点：
（一）磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中受到磁力的作用，磁场对电流的作用力方向跟磁场方向、电流方向有关，三者间的关系可用左手定则来表示。
2、电动机
（1）工作原理：它是一种把电能转化为机械能的装置，是根据通电线圈在磁场中受力作用发生偏转的原理制成的。
（2）构造：定子（磁铁）、转子（电枢线圈）、换向器和电刷等。
（3）决定转动方向的因素：磁场方向和线圈中的电流方向。
（4）决定转动速度的因素：通入线圈的电流大小。
（二）磁生电——电磁感应现象
1、内容：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。
2、产生感应电流的条件：
①导体必须是闭合回路的一部分。 ②导体的运动必须切割磁感线。
3、感应电流方向：与磁场方向、导体运动方向有关。
4、交流发电机
（1）工作原理：根据电磁感应现象制成，是一种把机械能转化为电能的装置。
（2）主要构造：定子（磁铁）、转子（线圈）、滑环和电刷等。
（三）比较电生磁（电流的磁场）、磁生电（即电磁感应）、磁场对电流的作用这三种现象的区别。
电生磁 磁场对电流的作用 电磁感应
发现者
原因 导体通电 导体通电 导体作切割磁感线运动
结果 通电导体周围存在磁场 通电导体在磁场中受到
的作用而产生运动 闭合电路中产生
方向 磁场方向与
方向有关 磁力方向与 方向和 方向有关 电流方向与 方向和导体 有关
能量转化 能转化为磁场能
能转化
为 能 能转化
为 能
应用
（四）直流电动机与交流发电机的区别：
直流电动机 交流发电机
不
同
点
原理 通电线圈在磁场中受力转动 电磁感应现象
外电路构成 外电路中有电源存在 外电路由用电器（及电流表）构成
能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能
主要构造 换向器 两个铜环
外部电流 直流电 交流电
相同点 线圈中电流 交流电
（五）家庭电路 1、组成：进户线、电能表、闸刀开关、保险盒、电灯和开关、插座等组成。
安装家庭电路注意事项：
（1）控制用电器的开关一头应接在火线上，另一端与被控制的用电器采用串联的接法；
（2）各用电器的用电支路都是并联的。
（3）螺丝口灯泡的螺旋套必须接到零线上
2、电路故障：断路或短路。
（1）短路，表现的现象是保险丝烧断
（2）断路：①进户线零线断了，表现的现象是用测电笔检测氖管均发光
②进户线火线断了，表现的现象是用测电笔检测均无电。
【典型例题】
例题1. 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 中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上．
（l）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 。
解析：磁场对电流的作用力方向跟磁场方向、电流方向有关，如果只改变磁场方向或电流方向，则导体受力方向发生改变，若两者同时改变，则导体受力方向不变。
答：（1）下 （2）下 （2）向上
例题2. （04福州）如图甲所示闭合电路中的部分导体 ab 棒，在磁场中做快速切割磁感线运动时，可以观察到电流表指针发生偏转，其偏转的最大位置如图乙所示，此时的电流值为 __mA ，这时ab棒成为一个电源，其中 __ 端为正极，此过程发生的现象叫做 ___ 现象。
答：28，a（电流由电流表的正接线柱流入，因此a为正极） ;电磁感应
例题3. （04甘肃）如图所示是研究电磁感应的实验装置。
（1）保持导线 ab 不动，闭合开关，灵敏电流计的指针不动，这时导线中 电流。
（2）保持电路闭合，当导线 ab 向左运动和向右运动时，灵敏电流计的指针会向左和向右偏转，表明导线中的感应电流方向与 有关。
（3）将U形磁铁反转对调磁极，闭合开关，当导线 ab 向左运动和向右运动时，灵敏电流计的指针会向右和向左偏转，表明导线中的感应电流方向与 有关。
分析与解：产生感应电流的条件之一是电路必须闭合，因而在开关断开的情况下，无论导体ab如何运动，电流表指针都不会偏转，说明电路中没有感应电流产生。在电路闭合的情况下，ab边必须做切割磁感线运动，电路中才会有感应电流产生。从实验中可知，感应电流的方向与运动方向、磁场方向有关。
答：（1）没有；（2）导体运动方向；（3）磁场方向
例题4. 如图所示，悬挂在细金属丝上的金属棒AB处在磁场中。
（1）当C、D两个线头没有接到电池组的正、负极时，AB棒保持静止不动，而一旦使C、D两个线头接触到电池组的正、负极时，AB棒立即摆动起来，这一现象说明了 ； （2）留心的同学还会注意到，当两个线头分别接触C、D两极时，金属棒相对蹄形磁铁向里摆动，而如果将两个线头对凋一下再接触C、D两极，则看到金属棒相对蹄形磁铁向外摆动，这一现象说明了 ；
（3）如果两个线头像图示那样接触C、D，而把蹄形磁铁上下翻转一下（S极在上），则金属棒也相对蹄形磁铁向外摆动，这一现象说明了
答：（1）通电导体在磁场中受到力的作用
（2）通电导体在磁场中受到力的作用方向与电流方向有关
（3）通电导体在磁场中受到力的作用方向与磁感线方向有关
例题5. 如图所示：AB、CD、EF、GH为四条水平放置光滑裸导线。磁场方向垂直于纸面向里（图中用×来表示）。当外力使EF向左移动时，裸线围成的EFGH框内有无电流通过？GH是移动还是静止？
分析和解：这是一道把电与磁紧紧联系起来的综合题
既考察了电磁感应现象，又考察了通电导体在磁场中受力情况。EF向左移动EFGH框内产生电流，通电导线GH在磁场力的作用下运动。裸线框EFGH构成闭合回路，磁场方向与线框垂直。导线EF向左移动，即闭合回路的一部分导体在磁场做切割磁力线运动，产生感应电流。导线GH因有电流通过，所以受磁场力的作用，同时运动起来。
例题6. 如图所示是两用电机示意图，试回答下列问题：
（l）当 S1闭合、 S2断开时，表示一个什么电机？
能量如何转化？
（2）当S1断开、 S2闭合时，表示一个什么电机？能量如何转化？换向器起什么作用？
_________________________________________
答：（1）发电机；机械能转化为电能
（2）电动机；电能转化为机械能；自动改变电流方向
例题7. 一盏台灯开关是断开的，但某同学把台灯的插头插入插座后，闭合开关，发现家中的保险丝立即熔断，这是因为（ ）
A. 台灯的功率太大 B. 开关中出现短路
C. 台灯插头处短路 D. 台灯的灯座处接线短路
分析：闭合开关，保险丝立即熔断，说明电路中电流过大。电流过大的原因一般有两个：一是电路中出现短路，二是电路中用电器功率太大。由于台灯功率比较小，不可能因为多一个台灯而使保险丝熔断，所以一定是由于短路造成，如果插头处短路，则当插头插入插座，保险丝就会熔断，不会等闭合台灯开关后才熔断。
答案：D
例题8. 书写投影仪的光源是强光灯泡，发光时必须用电动机带动风扇给予降温，请设计书写投影仪的简易电路图．要求：电动机启动后，灯泡才可能发光；电动机未启动，灯泡则不可能发光。电动机的电路元件如图所示。
答：
例题9. 电与磁的联系可由三个重要实验所证实，这个实验如图所示。
（l）图甲实验是著名的 实验，它证实了 ，应用举例
（2）图乙实验证实了 ，实验过程中的能量转化是 ；应用举例
（3）图丙实验证实了 ，实验过程中的能量转化是
，应用举例
答：（1）奥斯特、电流周围有磁场、电磁铁；
（2）通电导体在磁场中要受到磁力的作用，电能转化机械能，电动机；
（3）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流；机械能转化为电能、发电机
例题10. 在“安装直流电动机模型”的实验中：
（1）根据图甲的电路用将图乙中的各元件连成电路
（2）改变直流电动机的转动方向有两种方法：
一是改变 ；二是改变
（3）要想使电动机的转速加快，可以
答：（1）线圈中的电流方向；磁感线方向 （3）增大电流
例题11. 完成图所示的家庭电路（将电灯与开关、三孔插座接到电路中）
例题12. 目前新建楼房的供电系统中已经不再使用保险丝，而是使用一种自动控制的安全电路。当用电负荷过大或发生短路时，电路会自动切断；如果站在地面上的人碰到火线而使火线与大地经人体构成通路，电路也会自动切断，以保人身安全。
小玲家新居中装的就是这样的电路。搬家后，她看到墙上的电源插孔是三线的，为了安装电视机，她买了一个接线板，插在墙上的三线插孔中，然后把电视机的插头插在接线板上的插孔内。但是，接通电视机的电源时，室内所有插座全部断电，表明电路已经自动切断了，到配电箱一看果然是“掉闸”（总开关自动切断）了。
是电视机出了故障，还是用电量太大了？用手把总开关闭合，换其他几只确保正常的用电器插到这个接线板上，直至耗电只有15瓦的小台灯，仍然是这样。但是，当把接线板插到墙上其他插孔上时，却一切正常。问题可能出在哪里呢？为什么会出现这样的现象？怎样解决？
分析：问题是施工时墙上插座内的零线和地线接错了位置。使用时用电器把火线和地线连通，
自动控制系统误认为是人体把火线和地线连通，自动切断了电路。
纠正方法：把这个插座从墙上拆下，把零线和地线的位置对调后再装回去。
