|
电磁铁 一根条形磁体，它的周围存在着磁场。这种磁体是一种永久磁体。永久磁体可以吸引铁钉、曲别针、钢针等铁磁性材料制作的物体。如果把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性。这种磁体，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁(electromagnet)家里的一些电器，如电冰箱、吸尘器中都有电磁铁。在工地、码头，以及一些车间、货场，人们常常可以看到电磁起重机在工作(图20.3-1)。电磁起重机的主要部件之一是电磁铁。
电磁铁的磁性 实际中，根据工作的性质不同，需要电磁铁的磁性强弱也不同。那么电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关呢?我们知道，磁性强的磁体对铁磁性物质作用力大，研究电磁铁时，可以根据它吸引铁块铁钉或曲别针等的多少来判断它的磁性强弱。
首先，电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，那么电流的大小应该会影响电磁铁磁性的强弱其次，构成电磁铁的主要部件是线圈，线圈的形状和匝数可能也会影响电磁铁的磁性强弱，那么，对于外形相同的线圈，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有怎样的关系?
从实验可以看出，匝数一定时，通人的电流越大，电磁铁的磁性越强;电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强。 电磁铁的实际用途很多，最直接的应用之一是电磁起重机。电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁被放下。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。在电动机、发电机、电铃和电磁继电器里也用到电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。
目前许多国家在研制高速磁浮列车，其上所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。磁浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，磁极相对。由于磁极间的相互作用列车能够在铁轨上方几厘米的高度上飞驰(图20.3-3)，避免了来自车轮与轨道之间的摩擦力，突破了以往列车的速度极限，每小时可运行500km以上。这几乎达到了短程飞机的航速并且噪声低、动力损耗少、稳定性高。2003年，我国上海市龙阳路至浦东机场的磁浮铁路成为世界上第一条商业运营的磁浮铁路。 电磁继电器 驱动巨大机器的电流可能达到几十安、几百安。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器(图20.3-4)，难道强大的电流就在按钮下面流过?不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的，工人师傅按下的只是继电器的开关，而电源的接通和断开是由继电器控制的。
那么，什么是继电器?它是怎样工作的?继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 电磁继电器的结构如图20.3-5所示，由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 当较低的电压加在接线柱D、E两端，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作了。工人师傅的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由 B、C两个触点控制，这样人们就可以安全方便地操纵大型机械了。
结构：插入铁芯的通电螺线管磁性会有显著的增强，称为电磁铁。 电磁铁与一般的永磁体相比有以下特点： a、有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。 （为了使这一特性更显著，铁芯的应该用软磁性材料来做。否则，断电后磁性不能完全消失） b、磁性的强弱与方向可控。
实验：探究电磁铁  磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和形状有关。 我们可以设计实验进行验证。参看上面的视频： 实验中判断磁性强弱方法： 根据吸引铁钉、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。 下图是电磁铁的主要应用：
在一次实验中，小红连接了如图所示的电路．电磁铁AB正上方放有一小磁针．闭合开关，可能出现的情况是( )
A．电磁铁A端为S极 B．小磁针N极指向水平向右 C．若滑动变阻器的滑片P向右移动，电磁铁的磁性增强 D．移动滑动变阻器的滑片P，不影响电磁铁的磁性强弱 解析：根据安培定则，开关闭合后电磁铁的A端为N极，B端为S极，所以小磁针会沿着AB的磁感线呈水平方向且N端指右。向右移动滑片，电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性会减弱。答案：B 电磁继电器：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 可以达到低电压控制高电压、远距离间接控制、自动化控制等作用。 下图中，左侧部分为控制电路；右侧部分为工作电路，水位上升到一定高度控制电路接通，从而间接接通右侧电路。两个电路是分开的。
电流的磁效应的应用 通电导体可以产生磁场，在实际生活中有着广泛的应用，其中电磁铁和电磁继电器就是两种重要的应用，下面我们来分别介绍一下：
①定义： 在有电流通过时有磁性，没有电流通过时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。 电磁铁的发明历程 1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克在奥斯特实验的启发下发现，当电流通过其中有铁棒的绕线时，能使绕线中的铁棒磁化，吸引铁钉一类的东西，这是电磁铁原理的最初发现。 1831年，美国电学家亨利用绝缘导线代替裸铜导线，一圈圈紧密地绕在铁棒上制成电磁铁，由于线圈密集，产生的磁场很强，体积不大的电磁铁能吸起1吨重的铁块。 ②影响电磁铁磁性强弱的因素： 体积不大的电磁铁竟然可以吸起1吨重的铁块，那么，电磁铁的磁性强弱会与什么有关呢？ 线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强。 ③电磁铁的优点： 磁性有无可控、磁场强弱可控、磁极可变。 ④电磁铁的应用： 电磁铁在生活中已经广泛应用，最直接的应用之一就是电磁起重机。磁悬浮列车、电动机、发电机、电铃、空气开关、电控门锁、感应式阀门、洗衣机自动上水排水阀门、电磁继电器等，里面都有电磁铁。
电磁继电器的工作电路 ①概念： 电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。其主要包括电磁铁（A），衔铁（B）、弹簧（C）、动触点（D）、静触点（E）等。 ②原理： 如图，闭合低压控制电路的开关S，电流通过电磁铁A的线圈产生磁场，从而把衔铁B吸引下来，使动、静触点D与E接触，工作电路闭合，电动机工作。当断开低压开关S时，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁B在弹簧C的作用下与电磁铁A分离，使动、静触点D与E脱开，工作电路断开，电动机停止工作。 ③作用： 电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
1．下面的四个选项中，应用到电磁铁的是( ) A．试电笔 B．滑动变阻器 C．电磁起重机 D．节能型日光灯 2．关于电磁铁的叙述中，错误的是( ) A．通电螺线管中插入铁芯就构成了电磁铁 B．电磁铁的铁芯用的是铁棒而不是钢棒 C．电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 D．电磁铁的磁极方向不能用安培定则判断 3．陈华在课外活动实验中，用导线绕成一个线圈自制成一个电磁铁，实验中，他希望获得更强的磁性，设计了以下几种方案，不可能实现的是( ) A．增加电路中电池的节数 B．增加线圈匝数 C．将电源的正、负极对调 D．在线圈中插入一根铁钉 4．探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图所示电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多．此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是( )
A．电流的大小 B．线圈的匝数 C．电流的方向 D．电磁铁的极性 5．小胖将漆包线(表面涂有绝缘漆的铜线)绕在两个完全相同的铁钉上，制成了简易电磁铁甲和乙，来探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”如图所示．
(1)实验时通过观察________________，可以判断电磁铁的磁性强弱； (2)电磁铁乙的铁钉帽端为________(填“N”或“S”)极； (3)分析实验可知，电磁铁甲、乙磁性强弱不同的原因是____________． 6．通电螺线管插入铁芯后制成电磁铁，其磁性大大增强，其原因是( ) A．铁芯本身具有磁性 B．插入铁芯后，使电流增大了 C．插入铁芯后，相当于增加了线圈的匝数 D．螺线管的磁性与被磁化的铁芯的磁性共同作用 7．下面列举的设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是( ) A．电铃 B．电熨斗 C．电磁选矿机 D．电磁起重机 8．在一次实验中，小红连接了如图所示的电路．电磁铁AB正上方放有一小磁针．闭合开关，可能出现的情况是( )
A．电磁铁A端为S极 B．小磁针N极指向水平向右 C．若滑动变阻器的滑片P向右移动，电磁铁的磁性增强 D．移动滑动变阻器的滑片P，不影响电磁铁的磁性强弱 9．如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管．闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是( )
A．电压表示数变大，电流表示数也变大 B．电压表示数变小，电流表示数也变小 C．螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小 D．螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变大 10．如图是一种单元防盗门门锁的原理图．其工作过程是：当有人在楼下按门铃叫门时，楼上的人闭合开关，门锁上的电磁铁通电________衔铁，衔铁脱离门扣，这时来人拉开门，进入楼内．在关门时，开关是断开的，衔铁在________作用下，合入门扣．
11．小红在码头附近游玩时看到正在工作的电磁起重机如图所示，他的主要部件是电磁铁，与永磁体相比，它的优点是：________________________________________________(写出一条)．你知道电磁铁还有哪些应用，请举出一例：______________．
12．如图所示，电路中Rx为压敏电阻，阻值随所受压力增大而减小，开关S闭合后，螺线管的上端相当于电磁铁的________极，当压力增大时，电磁铁的磁性会________．
13．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小明用电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验．
(1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过______________来显示电磁铁磁性的强弱，下面的实验也用这种方法的是________． A．认识电压时，我们可以用水压来类比 B．用光线来描述光通过的路径 C．把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动 D．用斜面、小车研究阻力对物体运动的影响 (2)连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图甲所示的情景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图乙所示的情景．比较图甲和乙，可知________图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越________(填“大”或“小”)，磁性越强． 14、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 15．如图所示是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图．光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆．下列有关说法正确的是( )
A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 16．如图所示是王强同学在研究性学习的活动中为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内．观察电路可知，这个报警器的工作原理是：
(1)有人踩踏板时，______________________________________________. (2)无人踩踏板时，______________________________________________. 01:29 |
|
|
