山東科學(xué)技術(shù)出版社同學(xué)們，本書將引領(lǐng)你暢游物理世界，成為你探索物理的好朋友。本書倡導(dǎo)自主、合作、探究式的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)與實(shí)際、科學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系。為了方便同學(xué)們對(duì)物理課程的學(xué)習(xí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下欄目：觀察與實(shí)驗(yàn)展示一些物理現(xiàn)象及事實(shí)，構(gòu)架動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口的平臺(tái)。想想議議設(shè)計(jì)課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)同學(xué)們的思考與討論、交流與合作。科學(xué)世界有關(guān)物理知識(shí)的拓展性內(nèi)容。科學(xué)技術(shù)社會(huì)介紹和探討科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間相互關(guān)聯(lián)的問題。相關(guān)鏈接提供形式多樣的科學(xué)信息，擴(kuò)大同學(xué)們的視野，提高自主學(xué)習(xí)的能力。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理設(shè)計(jì)有助于完成學(xué)習(xí)任務(wù)的探究活動(dòng)和作業(yè)，深化對(duì)知識(shí)的鞏固和理解、遷移和運(yùn)用。做中學(xué)提供動(dòng)手動(dòng)腦的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，學(xué)習(xí)應(yīng)用物理知識(shí)解決生活實(shí)際問題的方法，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和探究能力。學(xué)到了什么引導(dǎo)同學(xué)們學(xué)會(huì)梳理、反思和整合。致同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)這些欄目的目的，是希望同學(xué)們掌握打開科學(xué)殿堂大門的金鑰匙，學(xué)到科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)方法，提高科學(xué)素養(yǎng)，逐步樹立科學(xué)的價(jià)值觀。祝同學(xué)們快樂學(xué)習(xí)，健康成長！山東科學(xué)技術(shù)出版社目錄第十六章電磁現(xiàn)象.1第一節(jié).磁現(xiàn)象.2第二節(jié).電生磁.9第三節(jié).電磁鐵.12第四節(jié).電動(dòng)機(jī).17第五節(jié).磁生電.20第六節(jié).發(fā)電機(jī).23第十七章電磁波.29第一節(jié).電.話.30第二節(jié).電磁波的產(chǎn)生與傳播.34第三節(jié).無線電通信.37第四節(jié).現(xiàn)代通信.42第十八章物態(tài)變化.49第一節(jié).溫.度.50第二節(jié).熔化和凝固.55第三節(jié).汽化和液化.60第四節(jié).升華和凝華.65山東科學(xué)技術(shù)出版社第十九章熱和能.71第一節(jié).物質(zhì)的分子構(gòu)成.72第二節(jié).分子熱運(yùn)動(dòng).74第三節(jié).內(nèi)能及其改變.78第四節(jié).比熱容.81第五節(jié).熱.機(jī).85第六節(jié).能量的轉(zhuǎn)化和守恒.90第二十章能源與可持續(xù)發(fā)展.96第一節(jié).能.源.97第二節(jié).核.能.100第三節(jié).太陽能.104第四節(jié).能源革命.108第五節(jié).能源與環(huán)境.109電磁現(xiàn)象第十六章中國，上海。一條高架軌道上，列車疾駛而來，轉(zhuǎn)瞬而去，像傳說中的神龍一樣。坐在車廂里向外望去，工廠、樓房、田野，向后飛逝，眨眼間便退出了視野。它，就是會(huì)“飛”的列車有“零高度飛行器”美譽(yù)的磁浮列車。如果說汽車的出現(xiàn)讓人們的短途出行變得舒適而快捷，火車的發(fā)明讓人們的長途旅行不再無奈，那么，磁浮列車的問世則徹底改變了人們對(duì)車的認(rèn)識(shí)：車，也可以不用車輪跑，而是“飛”。磁浮列車是電磁理論應(yīng)用的又一輝煌成就。在未來的社會(huì)中，電磁理論應(yīng)用的成就將會(huì)更加輝煌。第十六章電磁現(xiàn)象2山東科學(xué)技術(shù)出版社第一節(jié)磁現(xiàn)象觀察基本的磁現(xiàn)象圖16-1-1的一組實(shí)驗(yàn)演示了基本的磁現(xiàn)象。做一做，并與其他同學(xué)交流。圖16-1-1基本的磁現(xiàn)象磁性磁極在2000多年前的春秋時(shí)期，我們的祖先就發(fā)現(xiàn)了天然磁鐵礦石吸鐵的現(xiàn)象。物體吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性（magnetism），具有磁性的物體叫做磁體（magnet）。人類最先認(rèn)識(shí)的天然磁鐵礦石屬于天然磁體，后來又學(xué)會(huì)了制造人造磁體。天然磁體稱為“磁石”，人造磁體稱為“磁鐵”，它們都能夠長期保持磁性，通稱永磁體。人們可以根據(jù)需要將人造磁體制成各種形狀，通常我們看到的蹄形磁鐵、條形磁鐵、磁針等都是人造磁體。觀察與實(shí)驗(yàn)3第一節(jié)磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-1-3形形色色的磁體圖16-1-2磁石中含有磁鐵礦石任何一個(gè)磁體，不管形狀如何，它上面總有兩個(gè)部位磁性最強(qiáng)。磁體上磁性最強(qiáng)的部位叫做磁極（magneticpole）。能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，如懸吊著的磁針，靜止時(shí)總是一端指南，一端指北。指南的那個(gè)磁極叫做南極（southpole），又叫S極；指北的那個(gè)磁極叫做北極（northpole），又叫N極。同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。磁化鋼棒、鐵棒被磁化如圖16-1-4所示，用條形磁鐵的一端靠近一根原來沒有磁性的鐵棒，觀察所發(fā)生的現(xiàn)象。再用鋼棒、銅棒替換鐵棒，觀察現(xiàn)象。圖16-1-4磁化我們看到，銅棒沒有獲得磁性，不能吸起鐵屑，而鐵棒、鋼棒獲得了磁性，能吸起下面的鐵屑。這種使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫做磁化（magnetization）。觀察與實(shí)驗(yàn)鐵棒銅棒第十六章電磁現(xiàn)象4山東科學(xué)技術(shù)出版社我國古代的磁學(xué)成就指南針是我國古代四大發(fā)明之一，它的產(chǎn)生經(jīng)歷了很長的歷史過程。最早的指南儀叫司南。公元1世紀(jì)，東漢學(xué)者王充在論衡中對(duì)司南做了比較具體的描述。圖16-1-5是按古代記載仿制的司南模型：用天然磁石琢磨而成的勺子放在刻有方位的銅盤上，勺子可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)勺子靜止時(shí)，勺柄指南。由于存在較大的摩擦阻力，司南的準(zhǔn)確性較差。到公元4世紀(jì)的西晉時(shí)代，有了指南魚（最早見于西晉崔豹古今注）。指南魚是將剪成魚形的薄鐵片燒熱后放在地磁場中磁化制成的，可以浮在平靜的水面上，魚頭指南。指南魚轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性比司南好，但磁性較弱，不易保存。之后，人們又用磁石磨針的方法來制作指南針。11世紀(jì)末北宋學(xué)者沈括在他的著作夢溪筆談中介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發(fā)現(xiàn)等，還總結(jié)了四種指南針的裝置方法。我國發(fā)明指南針后，很快將之應(yīng)用到航海上，并發(fā)明了航海羅盤。宋代，中國的商船經(jīng)常往返于東亞、東南亞和印度洋航線上，商船常搭載有阿拉伯人。中國的航海羅盤技術(shù)大約在12世紀(jì)末被阿拉伯人學(xué)會(huì)，又通過他們傳給歐洲人。從此，羅盤被許多國家采用，推動(dòng)了航海事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和文化的交流，為人類的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。相關(guān)鏈接圖16-1-6小磁針的N極在哪一端圖16-1-5司南模型磁場磁場如圖16-1-6所示，一根條形磁體外面包著一塊布放在桌面上。它的N極在哪端？用一只磁針探測一下。如果把幾只小磁針放在條形磁體周圍不同的地方，磁針?biāo)傅姆较蛳嗤瑔幔坑^察與實(shí)驗(yàn)5第一節(jié)磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社條形磁體周圍的小磁針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，不再指南北，而是有了新的指向，這是怎么回事？原來，磁體周圍存在著一種物質(zhì)，能使磁針偏轉(zhuǎn)。這種物質(zhì)看不見、摸不著，我們把它叫做磁場（magneticfield）。磁體間的相互作用就是通過磁場發(fā)生的。在物理學(xué)中，對(duì)于許多看不見、摸不著的物質(zhì)，可以通過它們對(duì)其他物體的作用來認(rèn)識(shí)。比如，電流看不見、摸不著，我們可以根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來認(rèn)識(shí)它。像磁場這種物質(zhì)，我們可以通過小磁針的偏轉(zhuǎn)來感知它，從而知道磁場是真實(shí)存在的。磁場的方向在一塊玻璃板上均勻地撒一些鐵屑，把玻璃板放在條形磁體上，然后在條形磁體的周圍放置一些小磁針。連續(xù)地輕輕敲擊玻璃板，觀察鐵屑的排列情況和小磁針N極的指向。換用蹄形磁體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察鐵屑的排列情況和小磁針N極的指向。觀察與實(shí)驗(yàn)在條形磁體周圍的不同地方，小磁針指示著不同的方向。為了形象地描述磁場，可以用鐵屑和小磁針顯示磁體周圍磁場的分布和方向。在物理學(xué)中，把小磁針靜止時(shí)北極所指的方向定為該點(diǎn)磁場的方向。如果在磁體周圍沿鐵屑排列形狀放許多小磁針，這些小磁針在磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣我們就能知道磁體周圍各點(diǎn)的磁場方向了。圖16-1-7條形磁體和蹄形磁體的磁場分布第十六章電磁現(xiàn)象6山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-1-9地球是一個(gè)巨大的磁體（示意圖）圖16-1-8條形磁體和蹄形磁體的磁感線分布甲條形磁體乙蹄形磁體我們把小磁針在磁場中的偏轉(zhuǎn)情況用一些帶箭頭的曲線畫出來，可以方便、形象地描述磁場，這樣的曲線叫做磁感線（magneticinductionline）。磁感線可以方便地描述磁場的強(qiáng)弱和方向，但磁體周圍并不存在這樣的線，就像人們用光線表示光的傳播方向，但實(shí)際并不存在光線，用經(jīng)線、緯線定位，但地球表面并沒有這樣的線一樣。圖16-1-8是用磁感線描述的條形磁體和蹄形磁體的磁場。由圖16-1-8可以看出，在用磁感線描述磁場時(shí)，磁體外部的磁感線都是從磁體的N極出發(fā)，回到S極。地磁場能水平轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針就能指示方向。拿來幾個(gè)小磁針放在桌面上，你可以發(fā)現(xiàn)，靜止時(shí)它們都指向同一方向，即磁針的N極總是指向北方。這是什么原因呢？原來，地球周圍存在著磁場地磁場（geomagneticfield）。在地球表面及空中的不同位置測量地磁場的方向，畫出的地磁場的磁感線如圖16-1-9所示。我們發(fā)現(xiàn)地磁場跟條形磁體的磁場很相似。不過，地理的兩極和地磁的兩極并不重合，磁針?biāo)傅哪媳狈较蚺c地理的南北方向稍有偏離。世界上最早記述這一現(xiàn)象的人是我國北宋學(xué)者沈括（1031-1095），這個(gè)發(fā)現(xiàn)比西方早了400多年。磁軸地軸SN7第一節(jié)磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社科學(xué)世界動(dòng)物羅盤大家都知道，信鴿具有卓越的飛行本領(lǐng)，它能從2000km以外的地方飛回家。實(shí)驗(yàn)證明，如果把一塊小磁鐵綁在鴿子身上，它就會(huì)驚慌失措，立即失去定向的能力；而把銅棒綁在鴿子身上，卻看不出對(duì)它有什么影響。當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈磁暴的時(shí)候，或者在強(qiáng)大無線電發(fā)射臺(tái)附近，鴿子也會(huì)失去定向的能力。這些事實(shí)說明了鴿子是靠地磁場來導(dǎo)航的。綠海龜是著名的航海能手。在巴西，有一種綠海龜，每到春季產(chǎn)卵時(shí)，它們就從巴西沿海向坐落在南大西洋的“滄海一粟”阿森松島游去。這座小島很小，距非洲大陸1600km，距巴西2200km。但是，綠海龜卻能準(zhǔn)確無誤地遠(yuǎn)航到達(dá)。產(chǎn)卵后，它們又渡海而歸，踏上返回巴西的征途。據(jù)研究，綠海龜也是利用地磁場進(jìn)行導(dǎo)航的。魚兒能在波濤洶涌的海洋中按一定的方向航行，這比鳥的遷徙能力更為奇特。海水是導(dǎo)電的，在地球的磁場中，海水流動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電流，于是，魚兒便利用這種電流信號(hào)，敏感地校正自己的航行方向。有人對(duì)鰻鱺（mnl）進(jìn)行了細(xì)致的觀察，初步發(fā)現(xiàn)，其大腦能對(duì)微弱的電磁場做出反應(yīng)，地磁場是為鰻鱺提供信息的信息源。因此，美洲的鰻鱺能夠航行很遠(yuǎn)的距離后到達(dá)產(chǎn)卵場所，產(chǎn)卵后又返回它原來的“基地”。雖然人們已經(jīng)知道鳥類、魚類等動(dòng)物能夠利用地磁場導(dǎo)航，但是還沒有弄清楚這個(gè)“導(dǎo)航系統(tǒng)”究竟是怎樣工作的，迄今為止還沒有從這些動(dòng)物身上找到與“指南針”作用相似的器官。第十六章電磁現(xiàn)象8山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-1-12標(biāo)出磁極的名稱和A、B兩點(diǎn)的磁場方向圖16-1-10哪一塊是磁鐵圖16-1-11小指南針3.請(qǐng)找兩根縫衣針、一個(gè)按扣、一根大頭針和一塊橡皮，做一個(gè)指南針。用橡皮和大頭針制作指南針的底座。將兩根縫衣針磁化后，分別穿過按扣的兩個(gè)孔，放在底座的針尖上，這就是一個(gè)小指南針，如圖16-1-11所示。如果圖中指南針靜止下來后針尖指北，針尖是N極還是S極？4.圖16-1-12中的兩個(gè)圖分別畫出了兩個(gè)磁極間的磁感線。請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出磁極的名稱，并畫出位于圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。1.關(guān)于磁場和磁感線，下列說法中正確的是（）。A.磁場看不見、摸不著，所以是不存在的B.磁感線是由鐵屑組成的C.磁體周圍的磁感線都是從磁體的N極出發(fā)，回到S極D.小磁針在磁場中靜止時(shí)，S極所指的方向就是該點(diǎn)的磁場方向2.如圖16-1-10所示，兩塊外形完全相同的長方體，其中一塊是鐵塊，另一塊是磁鐵，怎樣將它們區(qū)分開？和同學(xué)交流你所用的方法和依據(jù)的道理。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理按扣9第二節(jié)電生磁山東科學(xué)技術(shù)出版社第二節(jié)電生磁電流的磁效應(yīng)在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，人們認(rèn)為電和磁是互不相關(guān)的。到了19世紀(jì)初，一些科學(xué)家意識(shí)到各種自然現(xiàn)象之間存在著相互聯(lián)系，并進(jìn)行了長期的探索。1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特（HansChristianOersted，1777-1851）在做實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)：當(dāng)導(dǎo)線中通過電流時(shí)，它旁邊的磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。這個(gè)意外的現(xiàn)象引起了奧斯特極大的興趣。他又繼續(xù)做了許多實(shí)驗(yàn)，終于證實(shí)電流的周圍存在著磁場，他也因此成為世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)電與磁之間聯(lián)系的科學(xué)家。圖16-2-1奧斯特實(shí)驗(yàn)示意圖觀察與實(shí)驗(yàn)電流的磁效應(yīng)如圖16-2-2所示，在磁針上面放一根平行于磁針的直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線觸接電池通電時(shí)，你能看到什么現(xiàn)象？改變電流的方向，又能看到什么現(xiàn)象？圖16-2-2導(dǎo)線通電時(shí)，磁針會(huì)動(dòng)嗎實(shí)驗(yàn)表明：導(dǎo)線通電時(shí)，磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；導(dǎo)線中的電流方向改變時(shí)，磁針向相反的方向偏轉(zhuǎn)。通電導(dǎo)線的周圍有磁場，磁場的方向跟電流的方向有關(guān)。這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。甲通電乙斷電丙改變電流方向觸接觸接10第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社通電螺線管的磁場是什么樣的如圖16-2-4所示，在螺線管的兩端各放一個(gè)小磁針，并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑。通電后觀察小磁針的指向，輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況。改變電流方向，再觀察一次。跟圖16-1-7對(duì)比，通電螺線管外部的磁場跟哪種磁體的磁場相似？把通電螺線管看做一個(gè)磁體，根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在下面兩幅圖上分別標(biāo)出通電螺線管的N極和S極，并畫出磁感線的方向。圖16-2-5通電螺線管有兩種可能的電流方向甲乙觀察與實(shí)驗(yàn)圖16-2-4通電螺線管的磁場實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場一樣。通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁體的兩個(gè)極，它們的極性可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)中小磁針的指向確定。改變電流方向，通電螺線管的N極、S極正好對(duì)調(diào)，這說明，通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關(guān)。通電螺線管的磁場把導(dǎo)線均勻、規(guī)則地繞在圓筒上，就做成了螺線管（solenoid，圖16-2-3）。給螺線管通電時(shí)，各條導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加在一起，磁場就會(huì)強(qiáng)得多。我們已經(jīng)通過磁感線的分布了解了條形磁體、蹄形磁體周圍的磁場，那么，通電螺線管的磁場是什么樣的？圖16-2-3一種螺線管11第二節(jié)電生磁山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-2-6螺帽的前進(jìn)方向和它的旋轉(zhuǎn)方向有什么關(guān)系圖16-2-6是通常見到的正旋絲螺栓，螺帽的前進(jìn)方向和它的旋轉(zhuǎn)方向有什么關(guān)系？這與螺線管中電流的方向與其N極方向的關(guān)系是否相同？圖16-2-7安培定則想想議議通電螺線管的極性跟電流方向的關(guān)系，可以用安培定則來判定。如圖16-2-7所示，用右手握螺線管，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。1.請(qǐng)你根據(jù)圖16-2-8所示通電螺線管中的電流方向判定螺線管的極性。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理2.如圖16-2-9所示，按小磁針的指向判定螺線管的極性、電流的方向和電源的“+”“-”極。3.如圖16-2-10所示，開關(guān)閉合后，位于螺線管右側(cè)的小磁針的狀態(tài)將怎樣變化？圖16-2-9圖16-2-10圖16-2-8甲乙12第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社第三節(jié)電磁鐵在通電螺線管中插入軟鐵棒，就做成了電磁鐵（electromagnet）。有電流通過時(shí)，電磁鐵就有了磁性；沒有電流時(shí)，電磁鐵就失去磁性。電磁鐵在實(shí)際中的用途很多，電磁起重機(jī)（圖16-3-1）是其中的一種。把電磁鐵安裝在吊車上，通電后電磁鐵會(huì)吸起大量廢鋼鐵，移動(dòng)到另一個(gè)位置后切斷電流，就可把廢鋼鐵放下。大型電磁起重機(jī)一次可以吊起幾噸甚至幾十噸廢鋼鐵。在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電磁繼電器里也用到電磁鐵。全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水閥門，衛(wèi)生間里感應(yīng)式?jīng)_水器的閥門，也都是由電磁鐵控制的。圖16-3-1電磁起重機(jī)影響通電螺線管磁性強(qiáng)弱的因素4.圖16-2-11是牽牛花莖的照片。觀察自然界中纏繞植物的莖和攀緣植物的卷須，它們的纏繞方向和生長方向有什么關(guān)系？這跟螺線管中電流的方向與其N極方向的關(guān)系是否相同？對(duì)于不同的植物，這種關(guān)系都一樣嗎？我們已經(jīng)知道，通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場一樣，那么，通電螺線管的磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)呢？圖16-2-11牽牛花的莖13第三節(jié)電磁鐵山東科學(xué)技術(shù)出版社觀察與實(shí)驗(yàn)探究影響通電螺線管磁性強(qiáng)弱的因素把電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表和一定匝數(shù)的線圈串聯(lián)起來，組成如圖16-3-2所示的電路。閉合開關(guān)，線圈會(huì)把大頭針吸起來，通過觀察線圈吸起的大頭針的多少，我們可以判斷線圈磁性的強(qiáng)弱。圖16-3-2探究影響通電螺線管磁性強(qiáng)弱因素的電路比較線圈中有鐵芯與無鐵芯時(shí)磁性的強(qiáng)弱；用滑動(dòng)變阻器改變電路中電流的大小，比較線圈磁性的強(qiáng)弱；改換不同匝數(shù)的線圈，比較線圈磁性的強(qiáng)弱。將探究結(jié)果填入下表中：保持不變的因素變化的因素吸起大頭針的多少磁性強(qiáng)弱匝數(shù)、電流鐵芯有無匝數(shù)、有鐵芯電流大小電流、有鐵芯匝數(shù)多少實(shí)驗(yàn)表明，鐵芯的有無、電流的大小、線圈的匝數(shù)都會(huì)影響通電螺線管的磁性強(qiáng)弱。電流越大，匝數(shù)越多，插入鐵芯，通電螺線管的磁性越強(qiáng)；電流越小，匝數(shù)越少，抽去鐵芯，通電螺線管的磁性越弱。14第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社電磁繼電器驅(qū)動(dòng)巨大機(jī)器的電流可能達(dá)到幾十安、幾百安。在工廠里，我們常常看到工人師傅利用按鈕來控制機(jī)器。用手直接控制強(qiáng)大電流或操作高壓電路是很危險(xiǎn)的，工人師傅按下的只是繼電器的開關(guān)，而電源的接通和斷開是由繼電器控制的。圖16-3-3工人師傅手中的按鈕是繼電器的開關(guān)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(qiáng)電流電路通斷的裝置。電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。電磁繼電器是由電磁鐵、銜鐵、彈簧等組成的，它的結(jié)構(gòu)如圖16-3-4所示。某種電磁繼電器的外形如圖16-3-5所示。圖16-3-4電磁繼電器的構(gòu)造圖16-3-5一種電磁繼電器15第三節(jié)電磁鐵山東科學(xué)技術(shù)出版社磁浮列車列車運(yùn)行的阻力有一大部分來自車輪與軌道之間的摩擦。如果能使列車從軌道上“浮”起來，就可以避免這種摩擦，從而大幅度提高列車速度。磁浮列車?yán)么艠O間的相互作用規(guī)律實(shí)現(xiàn)了車體的懸浮（圖16-3-7）。磁浮列車消除了車體與軌道之間的摩擦，所以突破了輪軌列車的速度極限，最高速度可達(dá)500kmh，幾乎達(dá)到了短程飛機(jī)的航速。磁浮列車具有噪聲低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，目前許多國家都在進(jìn)行磁浮列車的研制。電磁繼電器的電路由低壓控制電路和高壓工作電路構(gòu)成（圖16-3-6）。閉合低壓控制電路中的開關(guān)，使線圈中有了較小的電流時(shí)，電磁鐵把銜鐵吸下，使B、C兩個(gè)接線柱所連的觸點(diǎn)接通，較大的電流就可以通過B、C帶動(dòng)機(jī)器工作了。低壓控制電路中的開關(guān)只控制電磁鐵線圈中電流的通斷，而高電壓、強(qiáng)電流電路的通斷則由B、C兩個(gè)觸點(diǎn)間的電路通斷控制。這樣，工人師傅就可以安全方便地操縱大型機(jī)械了。圖16-3-6電磁繼電器的工作電路圖16-3-7吸引式磁浮列車如果在繼電器控制電路中接入對(duì)溫度或光照敏感的元件，用這些元件操縱低壓控制電路的通斷，還可以實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制或光自動(dòng)控制。高壓工作電路低壓控制電路直流電源電動(dòng)機(jī)電源ABC16第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社科學(xué)技術(shù)社會(huì)磁記錄鐵棒本來不能吸引鐵，當(dāng)磁體靠近它或者與它接觸時(shí)，它便有了吸引鐵的性質(zhì)，也就是被磁化了。軟鐵磁化后，磁性很容易消失，稱為軟磁性材料。而碳鋼等物質(zhì)被磁化后，磁性能夠保持，稱為硬磁性材料。硬磁性材料可以做成永磁體，還可以用來記錄信息。錄音機(jī)的磁帶上就附有一層硬磁性材料制成的小顆粒。錄音時(shí)，聲音先轉(zhuǎn)變成強(qiáng)弱變化的電流，這樣的電流通過錄音圖16-3-9自動(dòng)取款機(jī)（ATM）放音時(shí)，磁帶貼著放音磁頭運(yùn)動(dòng)，磁性強(qiáng)弱變化的磁帶使放音磁頭中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流，電流經(jīng)放大后使揚(yáng)聲器發(fā)聲，便“讀”出了磁帶中記錄的信息。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，磁記錄與人們的關(guān)系越來越密切。錄音帶、電腦中的磁盤、打電話的磁卡、銀行卡以及磁卡式車票等，都是用磁來記錄信息的。磁記錄技術(shù)提高了工作效率，給我們的生活帶來了很大的方便。圖16-3-8錄音磁頭的工作原理1.圖16-3-10是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。水位沒有到達(dá)金屬塊A時(shí)，綠燈亮；水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，紅燈亮。請(qǐng)說明它的工作原理。（注意：純凈的水是不導(dǎo)電的，但一般的水都能導(dǎo)電。）動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理磁頭，產(chǎn)生了強(qiáng)弱變化的磁場。磁帶劃過磁頭時(shí)，磁帶上的小顆粒被強(qiáng)弱不同地磁化，于是記錄了一連串有關(guān)磁性變化的信息（圖16-3-8）。17第四節(jié)電動(dòng)機(jī)山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-3-10水位自動(dòng)報(bào)警器圖16-3-11溫度自動(dòng)報(bào)警器磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用我們知道，磁體在磁場中會(huì)受到力的作用。通電的螺線管有磁性，這是不是意味著通電導(dǎo)線也會(huì)受到磁場的作用力？第四節(jié)電動(dòng)機(jī)我們的生活已經(jīng)離不開電動(dòng)機(jī)了，工廠、田野、學(xué)校、商場電動(dòng)機(jī)無處不在。同學(xué)們，你能找出身邊的電動(dòng)機(jī)嗎？為什么給電動(dòng)機(jī)通電它就能轉(zhuǎn)動(dòng)？2.圖16-3-11是一種溫度自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。制作水銀溫度計(jì)時(shí)，在玻璃管中封入一段金屬絲，并有導(dǎo)線與水銀柱相連。當(dāng)溫度達(dá)到金屬絲下端所指的溫度時(shí)，電鈴就響起來，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。請(qǐng)說明它的工作原理。圖16-3-12巨磁電阻特性原理電磁鐵指示燈GMRPS1S23.法國科學(xué)家阿爾貝費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)而榮獲2007年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巨磁電阻效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場中急劇減小的現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)大大提高了磁、電之間信號(hào)轉(zhuǎn)換的靈敏度，從而引發(fā)了現(xiàn)代硬盤生產(chǎn)的一場革命。圖16-3-12是說明巨磁電阻特性原理的示意圖，圖中GMR代表巨磁電阻。如果閉合S1、S2并使滑片P向左滑動(dòng)，指示燈的亮度會(huì)有什么變化？18第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社觀察與實(shí)驗(yàn)通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)換向器如果把一個(gè)通有電流的線圈放到磁場中，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線在磁場中會(huì)受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁場的方向都有關(guān)系。當(dāng)電流的方向或者磁場的方向反向時(shí)，通電導(dǎo)線受力的方向也變得相反。如果電流的方向和磁場的方向都變得相反，通電導(dǎo)線受力的方向則不變。如圖16-4-2所示，使線圈位于磁體兩極間的磁場中。使線圈靜止在圖16-4-2乙所示位置上，閉合開關(guān)，觀察線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。使線圈靜止在圖16-4-2甲所示位置上，閉合開關(guān)，觀察線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。使線圈靜止在圖16-4-2丙所示位置上，閉合開關(guān)，觀察線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。觀察與實(shí)驗(yàn)通電導(dǎo)線在磁場中受力如圖16-4-1所示，把導(dǎo)線ab放在磁場里，瞬間接通電路，讓電流通過導(dǎo)線ab，觀察它的運(yùn)動(dòng)。把電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)后接入電路，使通過導(dǎo)線ab的電流方向與原來相反，觀察導(dǎo)線ab的運(yùn)動(dòng)方向。保持導(dǎo)線ab中的電流方向不變，把蹄形磁體上下磁極調(diào)換一下，使磁場方向與原來相反，觀察導(dǎo)線ab的運(yùn)動(dòng)方向。同時(shí)改變導(dǎo)線ab中的電流方向和磁場方向，觀察導(dǎo)線ab的運(yùn)動(dòng)方向。圖16-4-1通電導(dǎo)線在磁場中受力瞬間通斷19第四節(jié)電動(dòng)機(jī)山東科學(xué)技術(shù)出版社使線圈靜止在圖乙位置，閉合開關(guān)，會(huì)發(fā)現(xiàn)線圈并沒有運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)榫€圈上下兩個(gè)邊受力大小一樣、方向卻相反。這個(gè)位置是線圈的平衡位置。使線圈靜止在圖甲位置，閉合開關(guān)，線圈受力沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，能靠慣性越過平衡位置，但不能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去，最后要返回平衡位置。使線圈靜止在圖丙位置，這是剛才線圈沖過平衡位置以后所能到達(dá)的位置。閉合開關(guān)，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，說明線圈在這個(gè)位置所受到的力是阻礙它沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力。線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)榫€圈越過了平衡位置以后，受到磁場對(duì)它的力阻礙了它的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在越過了平衡位置后及時(shí)改變電流方向，線圈不就能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去了嗎？那么，用什么方法改變電流方向呢？直流電動(dòng)機(jī)是通過換向器來實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能的。換向器的構(gòu)造如圖16-4-3所示，兩個(gè)銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，它們彼此絕緣，并隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)。A和B是電刷，它們跟半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。這樣，無論線圈的哪個(gè)邊，只要處于靠近磁體S極的一側(cè)，其中的電流都是從左向右流去，這時(shí)它的受力方向總是相同，線圈就可以不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去了。直流電動(dòng)機(jī)有多個(gè)線圈，每個(gè)線圈都接在一對(duì)換向片上。有的直流電動(dòng)機(jī)還用電磁鐵來產(chǎn)生強(qiáng)磁場。圖16-4-2通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)乙線圈在平衡位置甲線圈受到的力使它順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)丙線圈受到的力使它逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)AEFB圖16-4-3換向器NS+-20第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社第五節(jié)磁生電奧斯特的實(shí)驗(yàn)表明，電流的周圍存在著磁場。既然電可以生磁，那么磁能否生電呢？英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)過10年的探索，在1831年發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。法拉第的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電和磁之間的聯(lián)系。下面，我們就沿著法拉第的腳印來探究磁怎樣生電。動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1.電動(dòng)機(jī)有哪些組成部分？它的工作原理是什么？2.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓是220V，額定功率是5.5kW，它正常工作時(shí)的電流有多大？連續(xù)工作2h耗電多少？3.設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使電動(dòng)機(jī)在人的操作下既能正轉(zhuǎn)，也能反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的符號(hào)是“”。M生活中的電動(dòng)機(jī)觀察電動(dòng)機(jī)，可以看到它由兩部分組成：能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈和固定不動(dòng)的磁體。在電動(dòng)機(jī)里，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫做轉(zhuǎn)子，固定不動(dòng)的部分叫做定子。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子在定子中飛快地轉(zhuǎn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。圖16-4-4電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡單、控制方便、體積小、效率高、功率可大可小，廣泛應(yīng)用在社會(huì)生活中。電灌站、機(jī)床都由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力；電車、電力機(jī)車也都以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)不像內(nèi)燃機(jī)那樣污染環(huán)境，應(yīng)該提倡以電為動(dòng)力。目前，由太陽能或蓄電池提供能源的電動(dòng)汽車的研究已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)和人類的關(guān)系將越來越密切。21第五節(jié)磁生電山東科學(xué)技術(shù)出版社探究什么情況下磁可以生電如圖16-5-1所示，在蹄形磁體的磁場中懸掛一根導(dǎo)線，導(dǎo)線的兩端跟電流表連接，組成閉合電路。1.保持導(dǎo)線在磁場中靜止，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)；換用靈敏電流表，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)；換用強(qiáng)磁體，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)；換用多匝線圈，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)。2.讓導(dǎo)線在磁場中上下運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)、斜向運(yùn)動(dòng)，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)。若偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的方向是否相同？3.保持磁場方向不變，改變導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向是否相同；保持導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向不變，改變磁場方向，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向是否相同；同時(shí)改變磁場方向、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向是否變化。圖16-5-1什么情況下在磁場中的導(dǎo)體能夠產(chǎn)生電流觀察與實(shí)驗(yàn)什么情況下磁能生電上述實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)線在磁場中靜止、上下運(yùn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生電流，左右運(yùn)動(dòng)或傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了電流。導(dǎo)線中電流的方向，跟導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向、磁場的方向有關(guān)。如圖16-5-2所示，如果把磁感線想象成一根根實(shí)實(shí)在在的線，把運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線AB想象成一把刀，描述起來就方便了。因此，當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線中就會(huì)產(chǎn)生電流。圖16-5-2導(dǎo)線在磁場中怎樣運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生感應(yīng)電流電磁感應(yīng)現(xiàn)象閉合電路的一部分導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)（electromagneticinduction）現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流（inductioncurrent）。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。22第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社相關(guān)鏈接法拉第邁克爾法拉第（MichaelFaraday，1791-1867），英國物理學(xué)家、化學(xué)家，是自學(xué)成才的科學(xué)家。法拉第生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧苦鐵匠家庭，僅上過小學(xué)。1831年，他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，極大推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程。法拉第專心從事科學(xué)研究，淡泊名利。許多大學(xué)欲授予他名譽(yù)學(xué)位，他均婉言拒絕，也謝絕封爵。圖16-5-3法拉第科學(xué)技術(shù)社會(huì)地磁場能發(fā)電嗎閉合電路的一部分導(dǎo)線只要在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生電流。地球是一個(gè)大磁體，在地磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線會(huì)不會(huì)也能產(chǎn)生電流呢？答案是肯定的。但是由于地磁場太微弱，產(chǎn)生的電流很小，人們感覺不到。有的海魚游動(dòng)時(shí)能感知海水在地磁場中流動(dòng)產(chǎn)生的微弱電流，依靠這種電流確定洄游的方向。1992年7月31日，美國“亞特蘭蒂斯”號(hào)航天飛機(jī)升空成功，并于升空后的第四天（8月4日）進(jìn)行了一次衛(wèi)星懸繩發(fā)電試驗(yàn)。宇航員從航天飛機(jī)上釋放了一顆衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星像風(fēng)箏一樣，被一根長長的導(dǎo)體系繩拴著，在太空中飄游。導(dǎo)線在切割磁感線時(shí)，必須將這一導(dǎo)線構(gòu)成一個(gè)閉合電路，電路中才會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流。怎樣才能構(gòu)成閉合電路呢？航天飛機(jī)上裝有一個(gè)電子槍，把電子發(fā)射到電離層，這樣就形成一個(gè)閉合電路，導(dǎo)體系繩中就不斷有電流流過，電流的大小可由電子槍發(fā)射電子的多少來控制。這是人類首次利用繩系衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)在太空發(fā)電的夢想。然而，試驗(yàn)的過程并不像預(yù)想的那樣順利。由于繩索纏繞，航天員不得不終止了試驗(yàn)，并于8月6日上午安全返回地面。盡管試驗(yàn)未能完成預(yù)定的任務(wù)，但系繩放出250m時(shí)，在系繩上已產(chǎn)生了40V的電壓，至少證明利用繩系衛(wèi)星發(fā)電是可能的。23第六節(jié)發(fā)電機(jī)山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-5-4甲乙丙丁1.圖16-5-4中的a表示垂直于紙面的一根導(dǎo)線，它是閉合電路的一部分。它在磁場中按箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在哪種情況下會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？2.閉合電路中，有電源才有電流。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，你認(rèn)為哪一部分電路相當(dāng)于電源？動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理第六節(jié)發(fā)電機(jī)法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，進(jìn)一步揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。之后，人們發(fā)明了各種發(fā)電機(jī)。現(xiàn)在，電能已經(jīng)廣泛應(yīng)用在社會(huì)生活的方方面面。那么，發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)電的呢？手搖發(fā)電機(jī)圖16-6-1是實(shí)驗(yàn)室用的手搖發(fā)電機(jī)，觀察它的構(gòu)造。把手搖發(fā)電機(jī)跟燈泡連接起來，使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察燈泡是否發(fā)光。把手搖發(fā)電機(jī)跟電流表連接起來，使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察電流表的指針怎樣擺動(dòng)。觀察與實(shí)驗(yàn)圖16-6-1手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)原理圖16-5-2是一個(gè)最簡單的發(fā)電裝置的示意圖。當(dāng)導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表指針偏轉(zhuǎn)，表明電路中產(chǎn)生了電流；當(dāng)導(dǎo)線向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表指針向另一方向偏轉(zhuǎn)，表明產(chǎn)生了另一方向的電流。如果導(dǎo)線左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電流表指針來回?cái)[動(dòng)，就產(chǎn)生了交變電流（alternatingcurrent）。交變電流簡稱交流（AC）。24第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社實(shí)驗(yàn)表明，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，燈泡發(fā)光，表明電路中有了電流；電流表的指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而左右擺動(dòng)，表明發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流的方向是變化的。為了把線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流輸送給用電器，還要用銅環(huán)和電刷把線圈和用電器連接起來（圖16-6-2）。圖16-6-2交流發(fā)電機(jī)原理圖16-6-3交流發(fā)電機(jī)的工作過程交流發(fā)電機(jī)的工作過程如圖16-6-3所示。甲圖中，線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab邊向左運(yùn)動(dòng)，cd邊向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線不切割磁感線，電路中沒有電流。乙圖中，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的前半周中，ab邊向下運(yùn)動(dòng)，cd邊向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線，電路中有電流，這時(shí)外部電路中的電流由A到B。丙圖中，線圈轉(zhuǎn)到12周時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，cd邊向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線不切割磁感線，電路中沒有電流。丁圖中，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的后半周中，ab邊向上運(yùn)動(dòng)，cd邊向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線，電路中有電流，這時(shí)外部電路中的電流由B到A。甲丁乙丙dNcbaABScdbaABNScdbaABNScdbaABNS25第六節(jié)發(fā)電機(jī)山東科學(xué)技術(shù)出版社圖16-6-4發(fā)電機(jī)生活中的發(fā)電機(jī)實(shí)際的發(fā)電機(jī)比模型式發(fā)電機(jī)復(fù)雜得多，但總體上仍是由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）和定子（固定部分）兩部分組成。大型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓很高、電流很強(qiáng)，一般采取線圈不動(dòng)、磁極旋轉(zhuǎn)的方式來發(fā)電，為了得到較強(qiáng)的磁場，還要用電磁鐵代替永磁體（圖16-6-4）。發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程是能量轉(zhuǎn)化的圖16-6-5各種發(fā)電機(jī)水力發(fā)電機(jī)組家用小型發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)過程。實(shí)際的發(fā)電機(jī)靠內(nèi)燃機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)等機(jī)械帶動(dòng)，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。26第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社相關(guān)鏈接第一臺(tái)發(fā)電機(jī)1.發(fā)電機(jī)的工作原理是什么？2.發(fā)電機(jī)有哪些組成部分？發(fā)電機(jī)工作時(shí)能量怎樣轉(zhuǎn)化？3.電池產(chǎn)生的電流方向不變，稱為直流。觀察手搖發(fā)電機(jī)燈泡的發(fā)光與手電筒燈泡的發(fā)光，能看出它們有什么不同嗎？動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理圖16-6-6法拉第演示圓盤發(fā)電機(jī)指針偏向一邊，說明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。法拉第圓盤發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有人說它像一個(gè)簡陋的兒童玩具，產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光。但這是世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)，它揭開了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。后來，人們根據(jù)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的基本原理電磁感應(yīng)原理，制成了功率較大的、各種各樣的發(fā)電機(jī)。當(dāng)法拉第在英國皇家學(xué)會(huì)上表演他的發(fā)電機(jī)時(shí)，一位貴夫人問他：“這玩意兒有什么用呢？”法拉第回答：“夫人，您不應(yīng)當(dāng)問一個(gè)剛出生的嬰兒會(huì)有什么出息，誰也不能預(yù)料嬰兒長大成人之后會(huì)怎么樣。”近兩個(gè)世紀(jì)過去了，正是當(dāng)初這簡陋的、不成熟的圓盤發(fā)電機(jī)把人類帶入了電氣時(shí)代。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久，又發(fā)明了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。這臺(tái)發(fā)電機(jī)的構(gòu)造跟現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)不同，在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的不是線圈，而是一個(gè)紫銅做的圓盤。圓心處固定一個(gè)搖柄，圓盤的邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼，用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來；紫銅圓盤放置在蹄形磁鐵的磁場中（圖16-6-6）。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，使紫銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來時(shí)，電流表的27做中學(xué)山東科學(xué)技術(shù)出版社讓線圈轉(zhuǎn)起來！工具與材料漆包線1.5m，小刀1把，硬金屬絲約1m，木板1塊，干電池2節(jié)，電池盒1個(gè)，導(dǎo)線2條，條形磁鐵1塊。制作方法1.把一段漆包線繞成3cm2cm的矩形線圈，漆包線在線圈的兩端各伸出約3cm（圖16-1甲）。然后，用小刀刮兩端引線的漆皮，一端全部刮掉（圖16-1乙），另一端只刮上半周或下半周（圖16-1丙）。2.用硬金屬絲做兩個(gè)支架，固定在木板上。兩個(gè)支架分別與電池的兩極相連（圖16-2）。做中學(xué)3.把線圈放在支架上，磁鐵放在線圈下。用手輕推一下線圈，線圈就會(huì)不停地轉(zhuǎn)下去。交流與思考為什么漆包線的一端只刮掉半圈呢？圖16-1小小電動(dòng)機(jī)的線圈圖16-2小小電動(dòng)機(jī)甲乙丙28第十六章電磁現(xiàn)象山東科學(xué)技術(shù)出版社學(xué)到了什么奧斯特法拉第磁現(xiàn)象電生磁磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用磁生電電磁現(xiàn)象瞬間通斷從古至今，人類的活動(dòng)離不開信息的收集、傳遞與使用。從烽火狼煙到驛站快馬，從鴻雁傳書到電報(bào)電話，從收音機(jī)到電視機(jī)，這些是信息傳播手段、方式、內(nèi)容的一次次革命。而這一切，離不開物理學(xué)研究的重大突破，也離不開科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。電磁波第十七章第十七章電磁波30山東科學(xué)技術(shù)出版社在我國古代，曾經(jīng)流傳著“順風(fēng)耳”的神話傳說，反映了人們想要沖破空間的阻隔互通信息的美好向往。1876年，貝爾發(fā)明了電話（圖17-1-2），人們的這一愿望得以實(shí)現(xiàn)。100多年來，電話技術(shù)有了很大的發(fā)展。現(xiàn)在，我們的生活已經(jīng)離不開“現(xiàn)代順風(fēng)耳”電話了。第一節(jié)電話想想議議圖17-1-1信息傳遞方式的演變電流把信息傳到遠(yuǎn)方最簡單的