逍遥学能 2013-03-15 09:50
第十六 电磁转换
知识梳理
1．磁体
A．磁性
能够吸引铁、钴、镍等物质的倥质称为磁性，它是物质的一种物理属性．
B．磁体
具有磁性的劫体称为磁体．
按磁体的可分为：天然磁体和人造磁体．
按保持磁性时间的长短可分为：硬磁体(或永磁体)和软磁体．
按磁体的形状可分为条形磁体、蹄形磁体、针形磁体等．
C．磁极
磁体的两端是磁性最强的部分，叫做磁体的两个磁极．让磁体在水平面闪能够自由转动，静止下时总是一端指南，一端指北．指南的一端叫做磁体的南极(S极)，指北的一端叫做磁体的北极(N极)．指南针(罗盘)就是根据磁体的指向性制成的．
磁极间相互作用的规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极榍互吸引．
磁体的基本性质是吸铁性和指向性．
在磁现象中发生相互吸引的原因有两种可能：①磁体的吸铁性；②异名磁极相互吸引．
判断物体是否昊有磁性的方法：①根据磁体的吸铁性；②根据磁体的指向性；③根据磁体中部磁性最弱的特点；④根据磁极间相呈作用的规律．
D．磁化
使原没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化．
能够被磁化的材料称为磁性材料，如铁、钴、镍、金属氧化物、钛钴合金、磁带上的磁粉等．
磁化的方法：①将磁铁的一极靠迸或接触铁磁性材料；②将磁铁的一极在铁磁性材料上顺同 2．磁场
A磁场
在磁体周围存在着一种能够传递磁极极相互作用的物质，这种看不见、摸不着的特殊物质叫做磁场．
磁场的基本性质是对放天其中的磁体或通电导体或运动电荷会产生磁力的作用．
我们可以根据磁场的基本性质认识磁场．
小磁针在磁场中静止时北极所指的方向规定为这一点的磁场方向．
B．磁感线
磁感线是用描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在，磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁场方向．磁场越强的地方，磁感线越密；磁场越弱的地方，磁感线越疏．
磁感线为封闭的、立体的曲线，在磁体的外部磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部是从S极指向N极．
在同一磁场中，任何两根磁感线都不相交．磁感线的走向与各点的磁场方向是两个既有联系又有区别的概念．磁感线的走向是整体形象，而磁场方向是小磁针在某点静止时北极所指方向，即经过该点的磁感线的切线方向．如同在圆形跑道上的运动员的走向或顺时针，或逆时针，但他在胞道上各点的面孔朝向是不同的．
一些常见磁体周围的磁感线如下所示：
C磁的应用和防护
a. 应用：磁化净水器、冰箱门磁封、收录机中的、磁头和磁带、计算机中的磁盘和磁鼓、磁悬浮列车、磁诊、磁疗等．
b．防垆：铁磁性材料对磁饧具有屏蔽作用．防磁手表就是根据这一原理制成的。
D. 地磁场
地球周围的磁场叫做地磁场．磁体具有指向性的原因就是因为受到地磁场的作用．
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．水平放置的磁针的指向与地球子午线之间的夹角叫做磁偏角．我国宋代的学者沈括是世界上第一个清楚地、准确地论述磁偏角的科学家．地磁南、北极的位置并不是固定不变的，因此，在地球上各个地点磁偏角的大小也不是固定不变的．
3．电流的磁场
A. 电流的磁场
通电导体跟磁体一样，周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应．它是丹麦的物理学家奥斯特于l820年首先发现的．
a．通电直导线的磁炀
通电直导线周围存在着磁场，其方向与电流方向有关．
b．通电螺线管的磁场
通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似，如图甲所示．
判定通电螺线管周围磁场的方向时，可用安培定则，即用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图乙所示。
安培定则也叫右手螺旋定则．
B电磁铁及其应用
a．电磁铁
1．组成：电磁铁是一个带有铁芯的螺线管，它由线圈和铁芯两部分组成．
ii．原理：电磁铁的原理一是电流的磁效应，二是在通电螺线管内插入铁芯后，铁芯被磁化，而使电磁铁的磁性大大增强．
iii．优点：电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强．与永磁体相北，电磁铁有很多优点：它的磁性有无可以由通、断电控制；它的磁性强弱可以由电流的强弱控制；它的南北极可以由变换电流的方向控制．
b．应用：电磁继电器、电铃、电话、电报、电磁起重机、电磁选矿机、录音机、录像机、计算机磁盘、IC卡的磁记录等．
①电磁继电器
主要部：电磁铁、衔铁、弹簧、触点．
作用：电磁继电器实质是一种用电磁铁控制的电路开关。利用它可以用低电压、弱电流去间接控制高电压、强电流的工作电路，避免人直接操作高压开关的危险；还可以帮助人们实现遥控和生产自动化。
②电话
组成：最简单的电话装置由话筒、电池和听筒所组成，这三者串联在电路里。
基本原理：人对着话筒说话时，话筒把声音引起的碳精片的振动通过碳粒松紧（电阻大小）的变化转化成强弱变化的电流，电流通过听筒，听筒通过电磁铁磁性强弱的变化转化为薄铁片的振动，使人听到声音。
③磁记录
在录音机、录像机、计算机磁盘或信用卡记录信息时，都会用到电磁铁。例如，当你对着录音机的话筒讲话时，声音信号就被转化为电信号，随着声音的变化的电流通过录音磁头的电磁铁就会产生变化的磁场。
录音带是塑料做的，上面涂着一层薄薄的磁粉，录音磁头上的电磁铁产生的磁场可以将磁粉磁化．磁粉被磁化的强弱随磁场强弱的变化而变化，磁带上磁性的分布就成了你的声音的编码，如图所示．当播放磁带时，记录的编码又转换成原的声音．同样，电磁铁也能被用在录像带上记录图像和声音，用在计算机磁盘上记录各种信息．
4．磁场对电流的作用
A. 磁场对电流的作用
当通电导体放入磁场里且电流方向与磁场方向不平行时，通电导体会受到磁场的力的作用，力的方向与电流方向和磁饧方向有关．
在磁场对电流的作用这种现象里，电能转化为机械能．
B. 直流电动机
方向不变的电流叫做直流电．用直流电供电的电动机叫做直流电动机．
i．构造：直流电、磁铁、线圈、换向器、电刷等．
ii．原理：利用磁场对电流的作用使线圈转动，每当线圈越过线圈平面与磁感线垂直的位置(平衡位置)时，利用换向器及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动．
电动机是把电能转化为机械能的机器．
iii．优点：与热机相比，电动机有很多优点：它的开动和停止都比热机方便；它的构造比热机简单；它的效率比热机高得多；它对环境的污染比热机小．
5．电磁感应
A. 电磁感应
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流．英国的物理学家法拉第于1831年首先发现了电磁感应现象．
产生感应电流的两个条：①电路要闭合；②闭合电路中的一部分导体要在磁场中做切割磁感线的运动，以产生感应电压．
感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关．
在电磁感应现象里，机械能转忧为电能．
B．交流发电机
i．构造：磁铁、线圈、铜滑环、电刷等．
ii．原理：电磁感应
线圈在磁场中转过一周时，线圈中产生的感应电流的大小和方向发生一个周期性的变化，出现两个0值，两个最大值，方向改变两次。
周期性改变大小和方向的电流叫做交流电。在交流电路中，电流经历一个周期性变化所用时间叫做交流电的周期（T），每秒电流发生周期性变化的次数叫做交流电的频率（f），
T和f互为倒数，即Tf=1. 我国交流电的周期是0.02s，频率是50Hz，即每秒钟电流方向改变100次。
发电机是把机械能转化为电能的机器．一般发电机的转子需由水轮机、汽轮机或内燃机等发动机带动．
C. 远距离输电
i.采用的方法——提高输出电压．
ii.目的——减少输电线上的电能损耗.
iii.原因——在保证输出电功率不变的情况下，提高输出电压，根据电功率的知识P=UI，可以减小输电电流，从而减少电能损耗，若输出电压变为原的n倍，输电线损耗将变为原的1/n2倍
变压器是利用电磁感应改变交流电电压的。