廣東教育出版社上海科學(xué)技術(shù)出版社綠色印刷產(chǎn)品批準(zhǔn)文號(hào)：粵發(fā)改價(jià)格2014343號(hào)舉報(bào)電話：12358定價(jià)：6.11元責(zé)任編輯：李敏怡陳潔輝責(zé)任技編：楊啟承美術(shù)編輯：陳國(guó)梁義務(wù)教育教科書物理九年級(jí)下冊(cè)華東地區(qū)初中物理教材編寫組編著廣東教育出版社出版上海科學(xué)技術(shù)出版社（廣州市環(huán)市東路472號(hào)12-15樓）郵政編碼：510075網(wǎng)址：廣東新華發(fā)行集團(tuán)股份有限公司發(fā)行廣東新華印刷有限公司南海分公司印刷（廣東省佛山市南海區(qū)鹽步河?xùn)|中心路）787毫米1092毫米16開(kāi)本6.25印張125000字2013年7月第1版2019年10月第12次印刷ISBN978-7-5548-0373-8定價(jià)：6.30元批準(zhǔn)文號(hào)：粵發(fā)改價(jià)格2017434號(hào)舉報(bào)電話：12358著作權(quán)所有請(qǐng)勿擅用本書制作各類出版物違者必究如有印裝質(zhì)量或內(nèi)容質(zhì)量問(wèn)題，請(qǐng)與我社聯(lián)系。質(zhì)量監(jiān)督電話：020-87613102郵箱：gjs-quality購(gòu)書咨詢電話：020-877724383第十六章電磁鐵與自動(dòng)控制16.1從永磁體談起.216.2奧斯特的發(fā)現(xiàn).916.3探究電磁鐵的磁性.1316.4電磁繼電器與自動(dòng)控制.17第十八章家庭電路與安全用電18.1家庭電路.3818.2怎樣用電才安全.4218.3電能與社會(huì)發(fā)展.48目錄第十七章電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)17.1關(guān)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的猜想.2217.2探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理.2617.3發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電.31142第二十章能源與能量守恒定律20.1能源和能源危機(jī).7020.2開(kāi)發(fā)新能源.7420.3能的轉(zhuǎn)化與能量守恒.8120.4能源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展.86你怎樣學(xué)習(xí)學(xué)得怎樣.92第十九章電磁波與信息時(shí)代19.1最快的“信使”.5219.2廣播電視與通信.5819.3走進(jìn)互聯(lián)網(wǎng).65第十六章16.1從永磁體談起16.2奧斯特的發(fā)現(xiàn)16.3探究電磁鐵的磁性16.4電磁繼電器與自動(dòng)控制電磁鐵與自動(dòng)控制奧斯特的小磁針掀開(kāi)電生磁的神秘面紗千年分離的電與磁擁抱著親如一家偶然發(fā)現(xiàn)、瞬間頓悟蘊(yùn)藏著科學(xué)家的睿智和艱辛科學(xué)的魅力激勵(lì)著人們?nèi)ヅ实?2信息瀏覽認(rèn)識(shí)磁體從永磁體談起16.1早在兩千多年前，人類就發(fā)現(xiàn)了磁體。用磁體制作的指南針，是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一，它曾為世界航海事業(yè)作出了很大的貢獻(xiàn)。今天，磁體廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如電力設(shè)備、家用電器、醫(yī)療器械、信息及空間技術(shù)等，推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。那么，什么是磁體？它有哪些性質(zhì)？磁體是自然界中的一類物體，它具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫做磁性。能夠長(zhǎng)期保存磁性的磁體叫做永磁體。磁體有天然磁體和人造磁體，圖161中是幾種常見(jiàn)的人造永磁體。試一試，用磁體能夠吸引我們身邊的哪些物品？圖16-1人造永磁體為了尋找宇宙中的反物質(zhì)或暗物質(zhì)，中國(guó)、俄羅斯、美國(guó)等十幾個(gè)國(guó)家聯(lián)合研制了“a磁譜儀”（圖162），并于1998年用航天飛機(jī)發(fā)射到太空中。其核心部件是我國(guó)研制的永磁體，它是一個(gè)高為80cm、直徑為120cm的圓柱體，質(zhì)量達(dá)2t。圖16-2組裝中的a磁譜儀條形磁鐵蹄形磁鐵磁針3活動(dòng)1請(qǐng)用圖163所示的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并研究以下問(wèn)題：磁體各處的磁性是否一樣？哪里最強(qiáng)？磁體有幾個(gè)磁極？磁極的指向有何特點(diǎn)？磁極間的相互作用有什么規(guī)律？你對(duì)磁體了解多少通過(guò)上述活動(dòng)，你得出的結(jié)論是：（1）磁體的磁性最強(qiáng)，叫做磁極，每一個(gè)磁體都有兩個(gè)磁極。（2）懸掛著的磁體靜止時(shí)，總是一端指南，一端指北；指南的一端是磁體的極，又叫做S極；另一端是極，又叫做N極。（3）磁極間相互作用的規(guī)律是：同名磁極，異名磁極。圖16-3實(shí)驗(yàn)器材條形磁鐵鐵屑細(xì)線大頭針磁針?shù)彈l和鋼尺信息瀏覽一塊磁體，無(wú)論被分割得多么小，總存在南極和北極。1931年，英國(guó)物理學(xué)家狄拉克（P.A.M.Dirac，19021984）從理論上推測(cè)，存在著只有一個(gè)磁極的粒子磁單極子。但是，直到現(xiàn)在，尋找磁單極子的工作仍在進(jìn)行中。人們發(fā)現(xiàn)，一些沒(méi)有磁性的鐵質(zhì)物體，如鐵釘、鋼尺等，有時(shí)會(huì)變得有磁性。這是怎么回事呢？下面，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究。4圖16-4磁化的方法實(shí)驗(yàn)表明，用人工的方法可以使物體獲得磁性。在物理學(xué)中，把這種使原來(lái)沒(méi)有磁性的物體獲得磁性的過(guò)程叫做磁化（magnetization）。（2）物體的磁性既能獲得，也會(huì)失去。不斷敲擊或放在火焰上加熱已被磁化的鐵釘，鐵釘就會(huì)失去磁性，這個(gè)過(guò)程稱為“去磁”。請(qǐng)你試一試。認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)（a）將磁鐵的一極靠近或接觸鐵釘（b）將磁鐵的一極在鐵釘上沿同一方向反復(fù)摩擦為什么磁體間不需要直接接觸，就能發(fā)生相互作用呢？活動(dòng)2探究“磁化”和“去磁”準(zhǔn)備一塊條形磁鐵、兩枚鐵釘和一些鐵屑。實(shí)驗(yàn)前，先用鐵釘接觸鐵屑以證明鐵釘無(wú)磁性。（1）請(qǐng)按照?qǐng)D164（a）、（b）所示的方法，分別用兩枚鐵釘試一試。5科學(xué)研究表明，磁體周圍存在著一種看不見(jiàn)的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫做磁場(chǎng)（magneticfield）。磁體間的相互作用和磁化現(xiàn)象都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。將小磁針?lè)旁跅l形磁鐵周圍，小磁針靜止后會(huì)有不同的指向（圖165），這是由于各處小磁針的磁極受到磁鐵的磁場(chǎng)作用力方向不同。磁場(chǎng)是有方向的，人們把小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)N極所指的方向，規(guī)定為這一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁場(chǎng)看不見(jiàn)，摸不著，怎樣來(lái)描述它呢？活動(dòng)3用鐵屑顯示磁體周圍的磁場(chǎng)分布在水平放置的磁體上放一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一些鐵屑，輕敲玻璃板，就可看到鐵屑形成如圖166所示的圖形。圖16-5條形磁鐵周圍小磁針的指向圖16-6各種磁鐵周圍的鐵屑分布鐵屑為什么會(huì)形成這樣的分布呢？因?yàn)殍F屑在磁場(chǎng)作用下被磁化成一個(gè)個(gè)小磁針。根據(jù)磁極間相互作用的規(guī)律，它們就在磁場(chǎng)中形成了如圖所示的排列。仔細(xì)觀察上面的圖形，說(shuō)明同名磁極和異名磁極周圍的鐵屑分布有什么不同。（a）條形磁鐵周圍的鐵屑分布（b）蹄形磁鐵周圍的鐵屑分布NNSSNN6金鑰匙圖16-7磁感線圖16-8地磁場(chǎng)示意圖地理北極地理南極地磁南極地磁北極描述磁場(chǎng)磁感線為了幫助人們想象磁場(chǎng)在空間的分布情況，科學(xué)家借用磁感線來(lái)形象地描繪磁場(chǎng)，磁感線是假想的物理模型，實(shí)際上并不存在。（a）條形磁鐵的磁感線（b）蹄形磁鐵的磁感線為什么指南針總是指向南北呢？原來(lái)地球是一個(gè)巨大的天然磁體，地球周圍的磁場(chǎng)叫做地磁場(chǎng)（geomagneticfield）。地磁場(chǎng)的磁感線分布如圖168所示。地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南極則在地理的北極附近。為了形象地表示磁場(chǎng)，我們仿照鐵屑在磁場(chǎng)中的分布圖形，畫出一條條帶有箭頭的曲線，這樣的曲線叫做磁感線（magneticinductionline），如圖167所示。磁感線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。用磁感線可以形象地表示磁場(chǎng)的方向和它的分布情況。磁體外面的磁感線是從它的N極出來(lái)，回到它的S極。如圖167所示的是條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線。磁感線的疏密可以表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。7人體磁圖技術(shù)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，生物體的生理活動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。例如，正常人的心臟跳動(dòng)產(chǎn)生的心磁場(chǎng)約為1010T；腦的神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生的腦磁場(chǎng)約為51013T。它們比地磁場(chǎng)（約為5105T）弱得多，需要用精密儀器才能測(cè)出。當(dāng)生物體發(fā)生病變時(shí)，病變部位的磁場(chǎng)強(qiáng)弱會(huì)有所變化。醫(yī)學(xué)上可利用這一點(diǎn)，通過(guò)人體磁圖技術(shù)，繪制磁圖（心磁圖、腦磁圖），對(duì)相應(yīng)部位進(jìn)行病理研究和疾病診斷。人體磁圖技術(shù)跟人體電圖（心電圖、腦電圖）技術(shù)相比，具有不需要與人體接觸、測(cè)量信息量大、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。圖16-9腦磁儀和腦磁圖STST（特斯拉）為表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位。信息瀏覽地磁的兩極跟地理的兩極并不重合，因而水平放置的磁針的指向跟地理子午線之間有一個(gè)交角，這個(gè)交角就是磁偏角。我國(guó)宋代學(xué)者沈括（10311095）是世界上最早注意到這一現(xiàn)象的人，比西方早了四百多年。但是，目前磁圖技術(shù)應(yīng)用的難度較大，人們正在積極努力，使磁圖技術(shù)能盡快推廣到醫(yī)學(xué)臨床診斷上。81一根條形磁鐵，你能想出幾種辦法辨別它的南極和北極？2以下關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的說(shuō)法中，正確的是（）。A磁體周圍存在著磁場(chǎng)B磁場(chǎng)中實(shí)際存在著磁感線C磁體周圍，畫有磁感線的地方有磁場(chǎng)，沒(méi)有畫磁感線的地方則沒(méi)有磁場(chǎng)D磁感線上某一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向是放在該點(diǎn)處的小磁針南極所指的方向3把一根鋼條靠近磁針的一個(gè)磁極時(shí)，發(fā)現(xiàn)該磁極被排斥，則這根鋼條（）。A一定具有磁性B一定沒(méi)有磁性C可能有磁性，也可能沒(méi)有磁性D條件不足，無(wú)法判斷4信鴿（圖1610）能從幾百千米甚至2000km外的地方飛回自己的窩。有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，如果在信鴿的身上綁一小塊磁體，那么它們就會(huì)迷失方向。這是什么原因呢？你還知道哪些生物是利用地磁場(chǎng)幫助定向的？5如圖1611所示，兩根條形磁鐵同極相對(duì)放置，請(qǐng)畫出兩極之間磁感線分布的大致情況。6如圖1612所示，磁體在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)你再列舉一些生活中應(yīng)用磁體的事例。圖16-10圖16-12我們身邊的磁體磁性起子小磁片冰箱門磁封揚(yáng)聲器磁鋼文具盒磁封自我評(píng)價(jià)與作業(yè)（a）（b）圖16-119歷史上，曾有不少科學(xué)家認(rèn)為電和磁之間是沒(méi)有聯(lián)系的，而丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特（H.C.Oersted，17771851）則認(rèn)為電、熱、光、磁之間是有聯(lián)系的。他經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)研究，于1820年4月首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，打開(kāi)了通向電與磁聯(lián)系的大門。下面我們來(lái)做奧斯特做過(guò)的實(shí)驗(yàn)。奧斯特的發(fā)現(xiàn)16.2圖16-13奧斯特和他的助手在做電流的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電流的磁場(chǎng)活動(dòng)1觀察通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)把小磁針?lè)旁谧烂嫔希瑢⒁桓睂?dǎo)線平行架在小磁針的上方（圖1614），然后把導(dǎo)線的兩端接入電路中。閉合開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，磁針就會(huì)轉(zhuǎn)到一個(gè)新的位置；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)，小磁針又回到原來(lái)的位置。再把接入電路的導(dǎo)線兩端對(duì)調(diào)一下，觀察小磁針的轉(zhuǎn)向是否改變。在這個(gè)活動(dòng)中，導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象說(shuō)明了什么？小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的方向跟電流的方向有關(guān)嗎？圖16-14研究通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)導(dǎo)線10必做實(shí)驗(yàn)通電螺線管的磁場(chǎng)正是電流的磁場(chǎng)使磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而且磁場(chǎng)的方向跟電流的方向有關(guān)。奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：通電導(dǎo)體跟磁體一樣，周圍也存在著。活動(dòng)2A.觀察通電螺線管周圍的鐵屑分布在嵌有螺線管的有機(jī)玻璃板上均勻地撒上鐵屑，給螺線管通電，并輕敲有機(jī)玻璃板，觀察螺線管周圍的鐵屑分布情況（圖1615）。實(shí)驗(yàn)表明，通電螺線管周圍存在著磁場(chǎng)。你能說(shuō)出通電螺線管外部的磁場(chǎng)分布與哪種磁體的磁場(chǎng)相似嗎？B.探究通電螺線管的極性與電流方向的關(guān)系用導(dǎo)線把如圖1616所示的器材連接起來(lái)，在螺線管接入電路后，把小磁針?lè)旁诼菥€管兩端，閉合開(kāi)關(guān)，觀察螺線管兩端的小磁針的指向。然后，改變電流方向，記下螺線管中的電流方向和小磁針靜止時(shí)N極的指向。請(qǐng)想一想：通電螺線管的極性跟電流方向間有什么關(guān)系？圖16-15通電螺線管周圍的鐵屑我們把用導(dǎo)線在圓柱形空心筒上繞成的螺紋狀線圈，叫做螺線管。這是一種重要的電磁器件。通電螺線管的磁場(chǎng)是怎樣分布的？它的極性與電流方向的關(guān)系是怎樣的？下面，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究。探究通電螺線管外部磁場(chǎng)的方向11通電螺線管的極性跟電流方向間的關(guān)系，可以用右手螺旋定則（right-handedscrewrule）來(lái)判定。如圖1617所示，用右手握住螺線管，讓四指彎曲且跟螺線管中電流的方向一致，則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。圖16-17右手螺旋定則通過(guò)以上活動(dòng)，你能得出什么結(jié)論？通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)很，其磁場(chǎng)的極性與螺線管中的方向有關(guān)。應(yīng)當(dāng)注意，右手螺旋定則中所說(shuō)的“電流的方向”，是指螺線管中“電流的環(huán)繞方向”，右手四指的彎曲方向應(yīng)跟電流的環(huán)繞方向一致。右手SNII圖16-16探究通電螺線管的極性12圖16-202標(biāo)出圖1619中通電螺線管的電流方向。圖16-19（a）（b）NSNS3如圖1620所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，小磁針A、B靜止在圖示位置。請(qǐng)根據(jù)磁場(chǎng)方向標(biāo)示出小磁針A、B的N極和S極。4關(guān)于通電螺線管磁場(chǎng)的方向，甲、乙、丙三位同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論分別是：甲同學(xué)：通電螺線管的極性跟電流從哪一端流入線圈有關(guān)。乙同學(xué)：通電螺線管的極性跟導(dǎo)線的環(huán)繞方向有關(guān)。丙同學(xué)：通電螺線管的極性跟電流的環(huán)繞方向有關(guān)。請(qǐng)你對(duì)這三位同學(xué)的說(shuō)法作出評(píng)價(jià)。AB自我評(píng)價(jià)與作業(yè)圖16-18（a）（b）1在圖1618（a）、（b）中，標(biāo)出通電螺線管的N極和S極。13探究電磁鐵的磁性16.3圖16-21上海浦東的磁浮列車圖16-22電磁起重機(jī)活動(dòng)1磁浮列車和電磁起重機(jī)都是利用電磁鐵來(lái)工作的，那么，什么是電磁鐵呢？什么是電磁鐵A.觀察電磁鐵的結(jié)構(gòu)拆開(kāi)電磁鐵（圖1623），觀察它的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)把它的主要部件的名稱寫在下面方框中。圖16-23實(shí)驗(yàn)室里常用的電磁鐵認(rèn)識(shí)電磁鐵制作電磁鐵線圈鐵芯銜鐵14活動(dòng)2電磁鐵磁性的強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素通過(guò)制作簡(jiǎn)易電磁鐵，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與電流的大小有關(guān)，有些同學(xué)猜測(cè)還與線圈的匝數(shù)有關(guān)，于是設(shè)計(jì)出如圖1626（a）、（b）所示實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)通電螺線管內(nèi)插入鐵釘時(shí)，其磁性明顯增強(qiáng)。因此，人們?cè)诶猛娐菥€管的磁性時(shí)，通常都要把螺線管緊密地套在一個(gè)鐵芯上，這樣就構(gòu)成了一個(gè)電磁鐵（electromagnet）。由此可見(jiàn)，電磁鐵是一個(gè)帶有鐵芯的螺線管，它由線圈和鐵芯兩部分組成。電磁鐵通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)磁性消失。猜一猜，如果用竹筷插入螺線管內(nèi)，其磁性有無(wú)變化？不妨動(dòng)手做一做。圖16-24研究電磁鐵磁性的實(shí)驗(yàn)器材圖16-25探究電磁鐵磁性的電路B.制作簡(jiǎn)易電磁鐵，了解電磁鐵的磁性在圖1624中，選用合適的器材制作一個(gè)螺線管，并將它接入圖1625所示的電路中。將鐵釘插入螺線管內(nèi)，接通電路，觀察其磁性的變化情況。跟同學(xué)比一比，看誰(shuí)做的電磁鐵的磁性更強(qiáng)。用來(lái)繞制螺線管的塑料管粗細(xì)不同的大鐵釘膠帶漆包線大頭針15綜合你對(duì)電磁鐵磁性的實(shí)驗(yàn)研究，把得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在下表中。線圈匝數(shù)n匝電流IA吸起的大頭針數(shù)目0.51.00.51.0注：電流欄數(shù)字可按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整。（a）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電路中的電流變化，比較在電流較大和較小兩種情況下，電磁鐵所吸引的大頭針數(shù)目（b）將兩個(gè)匝數(shù)不同的電磁鐵串聯(lián)接入電路，通電時(shí)，比較它們所吸引的大頭針數(shù)目圖16-26實(shí)驗(yàn)探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素通過(guò)對(duì)電磁鐵的研究，可以得到什么結(jié)論？通過(guò)電磁鐵的電流越，電磁鐵的磁性就越；當(dāng)電流一定時(shí)，電磁鐵線圈的匝數(shù)越，磁性就越。的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)探究。你的想法如何？請(qǐng)根據(jù)這些電路或你自己設(shè)計(jì)的電路，選擇器材，連接電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。電磁鐵的應(yīng)用電磁鐵在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用十分廣泛。例如，我國(guó)上海浦東的磁浮列車，在它的地面軌道中就鋪有電磁體，列車的底部也安裝有電磁體，通過(guò)磁體之間的相互作用，使列車懸浮在軌道上方行駛，從而減少了列車運(yùn)行的阻力，極大地提高了列車的運(yùn)行速度。16圖16-28貝爾電話的原理電話電話是由美國(guó)發(fā)明家貝爾（A.G.Bell，18471922）在1876年發(fā)明的，他是世界上第一個(gè)使用電話通信的人。磁帶錄音錄音時(shí)，聲波使話筒產(chǎn)生隨聲音變化的電流，電流經(jīng)放大后通過(guò)錄音磁頭的線圈，使磁頭與磁帶的縫隙處產(chǎn)生隨聲音變化的磁場(chǎng)，從而在磁帶上記錄下聲音的磁信號(hào)（圖1629）。STS圖16-29磁帶錄音的原理磁帶磁頭電磁鐵薄鐵片聽(tīng)筒膜片碳粒話筒圖16-27電鈴工作原理示意圖電源開(kāi)關(guān)電磁鐵電鈴電磁起重機(jī)中有一個(gè)巨大的電磁鐵，通電后，電磁鐵產(chǎn)生很強(qiáng)的磁性，能吸起成噸的鋼材或鐵礦石。此外，電鈴、電話等也要用到電磁鐵。試分析圖1627中電鈴的工作過(guò)程。你還能舉出電磁鐵其他方面的應(yīng)用嗎？彈簧片171電磁鐵是由鐵芯和線圈兩部分組成的。通電時(shí)，它具有磁性。斷電時(shí)，它的磁性會(huì)發(fā)生怎樣的變化？2通過(guò)對(duì)電磁鐵的實(shí)驗(yàn)研究，你認(rèn)識(shí)到電磁鐵磁性的強(qiáng)弱跟、和有關(guān)。3在如圖1630所示的電路中，能使電磁鐵磁性增強(qiáng)的是（）。A將滑片P向右移動(dòng)B將滑片P向左移動(dòng)C將開(kāi)關(guān)S由觸點(diǎn)2扳到觸點(diǎn)1D將電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)4在探究電磁鐵磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)中用了什么方法控制通過(guò)兩個(gè)線圈的電流，使它們保持相同？你能設(shè)計(jì)其他方法來(lái)探究嗎？把你的方案寫出來(lái)。自我評(píng)價(jià)與作業(yè)請(qǐng)調(diào)查生產(chǎn)、生活中哪些地方用到電磁鐵。課外活動(dòng)工人師傅通過(guò)按鈕，能輕松自如地操縱龍門吊、起重機(jī)等重型機(jī)械，機(jī)器人可以代替工人完成各種裝配工作，這些機(jī)械、機(jī)器人中的重要控制部件就是電磁繼電器（圖1631）。電磁繼電器與自動(dòng)控制16.4圖16-3018認(rèn)識(shí)電磁繼電器觀察電磁繼電器活動(dòng)1如圖1632所示，仔細(xì)觀察電磁繼電器，并對(duì)照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，弄清它的主要部件及其作用，寫在下面方框中。圖16-31電磁繼電器的應(yīng)用圖16-32電磁繼電器（a）龍門吊（b）可代替工人完成裝配工作的機(jī)器人電磁鐵線圈引出線靜觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)復(fù)位彈簧銜鐵（b）結(jié)構(gòu)圖（a）實(shí)物那么，什么是電磁繼電器呢？19學(xué)習(xí)使用電磁繼電器活動(dòng)2電磁繼電器是利用電磁鐵來(lái)控制工作電路的一種裝置。圖1633是一種常見(jiàn)的控制系統(tǒng)，右側(cè)為工作電路，左側(cè)為控制電路。（1）連接控制電路。根據(jù)繼電器標(biāo)稱的“線圈額定電壓”，將電源、開(kāi)關(guān)與線圈連接起來(lái)。閉合開(kāi)關(guān)S1注意觀察銜鐵是如何動(dòng)作的，A、B觸點(diǎn)（常閉）及B、C觸點(diǎn)（常開(kāi)）的狀態(tài)是如何轉(zhuǎn)換的。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，情況又怎樣？（2）連接工作電路。根據(jù)用電器（小燈泡）的額定電壓，將電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡接入電路。閉合S2，觀察S1斷開(kāi)和閉合時(shí)兩燈的發(fā)光情況。用電磁繼電器進(jìn)行自動(dòng)控制圖16-33電磁繼電器的控制電路和工作電路ABC綠燈紅燈S2S1在生產(chǎn)和生活中，實(shí)際工作電路往往是高壓電路，直接使用高壓開(kāi)關(guān)是很危險(xiǎn)的。在一些危險(xiǎn)性較高的場(chǎng)所，如爆破現(xiàn)場(chǎng)、X射線透視室等，都可用電磁繼電器進(jìn)行操作。電磁繼電器還常用于自動(dòng)化設(shè)備中。機(jī)器人各種各樣的機(jī)器人對(duì)人們的生產(chǎn)、生活有很大的幫助。機(jī)器人一般由各種傳感器、控制電路（電磁繼電器電路）、伺服系統(tǒng)（工作電路）三部分組成。它能根據(jù)事先設(shè)計(jì)的程序或在操縱者的控制下，從事各種復(fù)雜或危險(xiǎn)的工作（圖1634）。STS201電磁繼電器是由、和等部件組成的。2在本節(jié)的學(xué)習(xí)中，你使用過(guò)電磁繼電器嗎？你對(duì)電磁繼電器在自動(dòng)控制中的作用感興趣嗎？3圖1635是一種溫度自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。在汞溫度計(jì)里封入一段金屬絲，當(dāng)溫度達(dá)到金屬絲下端所指示的溫度時(shí)，報(bào)警燈亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。試說(shuō)明它的工作原理。圖16-34各種機(jī)器人（b）可執(zhí)行爆炸物處理、偵察及營(yíng)救等任務(wù)的機(jī)器人（a）機(jī)器人足球賽圖16-35自我評(píng)價(jià)與作業(yè)參觀校內(nèi)或校外的航模、船模活動(dòng)室，也可通過(guò)研究自動(dòng)控制玩具，了解電磁繼電器在航模、船模、自動(dòng)控制玩具中的應(yīng)用。課外活動(dòng)17.1關(guān)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的猜想17.2探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理17.3發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電第十七章電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)浪漫的詩(shī)人歌頌普羅米修斯他把火種偷到了人間從此有了光明有了溫暖求實(shí)的科學(xué)家贊美法拉第他揭示了“磁生電”的奧秘從此人類社會(huì)邁進(jìn)了電氣時(shí)代2122讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)活動(dòng)1電動(dòng)機(jī)（elec-tricmotor）在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，如圖171所示。你還能說(shuō)出哪些器具用到電動(dòng)機(jī)？比一比，看誰(shuí)說(shuō)得最多！關(guān)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的猜想?yún)⒄請(qǐng)D172（a）所示的電路，用導(dǎo)線把圖172（b）中的電源、開(kāi)關(guān)和模型電動(dòng)機(jī)連接起來(lái)。閉合開(kāi)關(guān)，看看電動(dòng)機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)。若不轉(zhuǎn)動(dòng)，仔細(xì)查找原因或請(qǐng)求老師的幫助。17.1圖17-2連接模型電動(dòng)機(jī)圖17-1電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用了解電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)MS（a）電路圖（b）模型電動(dòng)機(jī)、電源和開(kāi)關(guān)電扇洗衣機(jī)電力機(jī)車玩具汽車數(shù)控機(jī)床23探究電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)活動(dòng)2圖17-3電動(dòng)機(jī)的主要部件要想知道電動(dòng)機(jī)通電后為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，就要了解電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。讓我們將電動(dòng)機(jī)拆開(kāi)，對(duì)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作一探究。電動(dòng)機(jī)的主要部件是___________和___________。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原因的猜想電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁鐵和線圈之間并無(wú)接觸，但線圈通電就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這說(shuō)明磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)通電線圈一定有力的作用。對(duì)此，你有什么猜想？請(qǐng)把你的猜想填寫在下面：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可能跟___________和___________有關(guān)。由于磁場(chǎng)對(duì)通電線圈產(chǎn)生力的作用，電動(dòng)機(jī)才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)模型裝有電磁鐵的定子磁體嵌有線圈的轉(zhuǎn)子線圈圓柱形的轉(zhuǎn)子是由硅鋼片疊成的，線圈就嵌在硅鋼片的槽中。24對(duì)鑲嵌在定子槽內(nèi)比較復(fù)雜的通電線圈（電磁鐵），可按照?qǐng)D175所示簡(jiǎn)化為蹄形磁鐵。通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)主要部件的簡(jiǎn)化后，就可以用線圈或單根直導(dǎo)線與蹄形磁鐵來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究了。請(qǐng)你在課后設(shè)計(jì)一個(gè)“驗(yàn)證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原因的猜想”的實(shí)驗(yàn)方案，填寫在下面的方框中。要驗(yàn)證上述猜想，需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)做合理簡(jiǎn)化。對(duì)鑲嵌在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)復(fù)雜的線圈，可按照?qǐng)D174所示進(jìn)行簡(jiǎn)化。“簡(jiǎn)化”是科學(xué)探究中常用的一種方法。“簡(jiǎn)化”，指把影響事物發(fā)展與變化不大的因素(次要因素)忽略掉，而將影響事物發(fā)展與變化較大的因素(主要因素)抽取出來(lái)的做法。金鑰匙圖17-4電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)化過(guò)程的示意圖圖17-5電動(dòng)機(jī)定子簡(jiǎn)化過(guò)程的示意圖電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的線圈組轉(zhuǎn)子上的一組線圈一組線圈中的一個(gè)線圈一個(gè)線圈中的一段直導(dǎo)線251你對(duì)拆裝電動(dòng)機(jī)這項(xiàng)活動(dòng)感興趣嗎？在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)中，是否遇到過(guò)什么問(wèn)題？你是怎樣解決的？談?wù)勀愕捏w會(huì)。2電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用十分廣泛。請(qǐng)調(diào)查一下你家中哪些物品使用了電動(dòng)機(jī)。自我評(píng)價(jià)與作業(yè)課外活動(dòng)制作一臺(tái)簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的主要構(gòu)造，請(qǐng)用如圖176所示的器材，制作一臺(tái)簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)。試一試：（1）它能不能轉(zhuǎn)動(dòng)？（2）改變線圈中電流的方向，轉(zhuǎn)動(dòng)情況有什么變化？圖17-6電池磁鐵支架導(dǎo)線線圈26在上一節(jié)，通過(guò)拆開(kāi)電動(dòng)機(jī)的活動(dòng)，不少同學(xué)猜想電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可能與磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力有關(guān)。現(xiàn)在就來(lái)探究磁場(chǎng)是否對(duì)電流有作用力。探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用活動(dòng)1探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理17.2探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用請(qǐng)展示自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，并跟圖177所示的三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行比較，再?gòu)闹羞x擇自己滿意的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1如果選定圖177中（a）或（b）所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則（1）電路閉合時(shí)，蹄形磁鐵中的金屬棒AB是否動(dòng)起來(lái)呢？使金屬棒AB動(dòng)起來(lái)的原因是什么？（2）如果將蹄形磁鐵移開(kāi)，通電金屬棒AB還會(huì)動(dòng)嗎？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明什么？圖17-7驗(yàn)證猜想的三種實(shí)驗(yàn)裝置（a）（c）AAABBBCD（b）27你能用上述結(jié)論來(lái)說(shuō)明通電線圈在磁場(chǎng)中是怎樣運(yùn)動(dòng)的嗎？請(qǐng)?jiān)囋嚳础ｉ_(kāi)始時(shí)，線圈平面與磁感線平行，如圖178（a）所示。接通電路后，綠色邊和紅色邊的電流方向不同，其受力的方向相反，線圈便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖178（b）所示的位置時(shí)，綠色邊和紅色邊受到的力恰好在同一條直線上，且大小相等，方向相反，線圈來(lái)回?cái)[動(dòng)幾次就停在該位置上了。線圈的這一位置叫做平衡位置，此時(shí)線圈的平面恰好與磁感線垂直。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)到平衡位置時(shí)就會(huì)停下來(lái)，那么，怎樣才能使通電線圈在磁場(chǎng)中持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)呢？換向器的作用圖17-8通電線圈在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（a）（b）通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到，力的方向跟方向和方向都有關(guān)系。當(dāng)線圈由于慣性剛越過(guò)平衡位置時(shí)，如果立刻改變線圈中的電流方向，線圈就能夠繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去了。在電動(dòng)機(jī)上能夠完成這一任務(wù)的裝置叫做換向器。（3）改變電流方向，金屬棒AB的運(yùn)動(dòng)方向是否改變？（4）保持電流方向不變，改變磁場(chǎng)方向，金屬棒AB運(yùn)動(dòng)的方向是否改變？2如果你選定了圖177（c）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)兀縁FFF28電動(dòng)機(jī)的工作原理通過(guò)活動(dòng)我們知道，電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的。用直流電源供電的電動(dòng)機(jī)叫做直流電動(dòng)機(jī)。請(qǐng)參照?qǐng)D1710，仔細(xì)閱讀圖下的說(shuō)明，了解電動(dòng)機(jī)的工作原理。（a）線圈處于此位置時(shí)，電流從電刷4半環(huán)2線圈半環(huán)1電刷3。線圈的c邊受到一個(gè)向上的力，a邊受到一個(gè)向下的力，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)（b）線圈轉(zhuǎn)至平衡位置時(shí)，兩電刷跟兩個(gè)半環(huán)間的絕緣部分接觸，線圈中無(wú)電流，不再受力的作用。由于慣性，線圈會(huì)越過(guò)平衡位置轉(zhuǎn)動(dòng)（c）線圈越過(guò)平衡位置后，電流從電刷半環(huán)1線圈半環(huán)2電刷3。線圈的c邊受到一個(gè)向下的力，a邊受到一個(gè)向上的力，線圈仍繞軸沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)圖17-10電動(dòng)機(jī)的工作原理aaabbbcccddd111222333444探究換向器的作用活動(dòng)2從發(fā)現(xiàn)原理到實(shí)際應(yīng)用，往往要解決許多技術(shù)上的難題，換向器的發(fā)明就是一個(gè)很好的例證。仔細(xì)觀察電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，在電動(dòng)機(jī)電源的引入處有一個(gè)“小機(jī)關(guān)”，這就是換向器。最簡(jiǎn)單的換向器由兩個(gè)彼此絕緣的金屬半圓環(huán)組成，如圖179所示。換向器的兩個(gè)半圓環(huán)分別跟線圈的兩端相連接，并通過(guò)電刷連接到電源的兩極。當(dāng)線圈剛越過(guò)平衡位置時(shí)，由于換向器的作用，改變了線圈中電流的方向，使線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。圖17-9電動(dòng)機(jī)上的換向器換向器磁體線圈電刷29圖17-11揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖隨聲音變化的電流通過(guò)揚(yáng)聲器的線圈，線圈與紙盆都隨之振動(dòng)，就會(huì)使揚(yáng)聲器發(fā)聲。變化的電流在磁場(chǎng)中受到的力是變化的，因此揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音也會(huì)變化。線圈紙盆不同功能的電動(dòng)機(jī)STS電動(dòng)機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，效率高，在啟動(dòng)、停止和改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向的控制與操作上均十分方便，且對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有什么污染等許多優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)可分為“直流”和“交流”兩大類。直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)又可細(xì)分為很多種，這里僅介紹兩種特殊的電動(dòng)機(jī)，即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直線電動(dòng)機(jī)，它們的工作原理均涉及一系列不同的技術(shù)。但是，不論是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，還是直線電動(dòng)機(jī)，它們的基本原理都是“磁場(chǎng)對(duì)電流的力的作用”。磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用原理的應(yīng)用十分廣泛，如磁電式電流儀表和動(dòng)圈式揚(yáng)聲器（喇叭），以及電動(dòng)玩具和機(jī)器人等，都應(yīng)用了這一原理。圖1711所示的是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。下面兩位同學(xué)對(duì)揚(yáng)聲器的發(fā)聲原理進(jìn)行了解釋，你有什么看法？還有什么補(bǔ)充？概括地說(shuō)，直流電動(dòng)機(jī)的工作原理是：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)換向器及時(shí)改變線圈中的電流方向，以保持線圈的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。30自我評(píng)價(jià)與作業(yè)1通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力的方向跟哪些因素有關(guān)？2圖1713是直流電動(dòng)機(jī)的示意圖，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出各部分的名稱。3如果模型電動(dòng)機(jī)接通電源后不能運(yùn)轉(zhuǎn)，請(qǐng)你分析其中的原因可能有哪些。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，有同學(xué)提出這樣的問(wèn)題：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)你就此問(wèn)題開(kāi)展研究，寫出包含以下內(nèi)容的研究報(bào)告。（1）問(wèn)題：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與哪些因素有關(guān)？（2）猜想與假設(shè)。（3）實(shí)驗(yàn)方案：畫出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的主要步驟。（4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)。（5）得出結(jié)論。課外活動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)攝像機(jī)中的各種部件能靈活、精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，就是通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。直線電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)是一種能沿著金屬軌道做直線運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，磁浮列車上用的就是直線電動(dòng)機(jī)。圖17-12電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用（a）攝像機(jī)（b）磁浮列車圖17-1331圖17-14人類利用各種途徑通過(guò)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電17.3現(xiàn)代社會(huì)離不開(kāi)電能。這些電能通常都是通過(guò)發(fā)電機(jī)（electricgenerator）產(chǎn)生的。發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電呢？火力發(fā)電廠水力發(fā)電站風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)核電站認(rèn)識(shí)發(fā)電機(jī)讓我們自己來(lái)發(fā)電活動(dòng)1仔細(xì)觀察如圖1715所示的手搖發(fā)電機(jī)。用導(dǎo)線把它與小燈泡、開(kāi)關(guān)連接起來(lái)。試一試，怎樣才能使小燈泡發(fā)光？圖17-15手搖發(fā)電機(jī)模型32必做實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象拆開(kāi)發(fā)電機(jī)活動(dòng)2為了探究發(fā)電機(jī)發(fā)電的奧秘，可采用類似研究電動(dòng)機(jī)的辦法。將發(fā)電機(jī)模型拆開(kāi)，看一看它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。想一想：發(fā)電機(jī)的主要部件有哪些？探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象活動(dòng)3通過(guò)上述活動(dòng)，我們知道發(fā)電機(jī)跟電動(dòng)機(jī)類似，主要部件也是兩個(gè)：線圈和磁體。讓我們仿照對(duì)電動(dòng)機(jī)的研究，對(duì)線圈和磁體都做些簡(jiǎn)化，用實(shí)驗(yàn)來(lái)探究發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流的條件。根據(jù)以上思路，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖1716（a）、（b）所示的兩種實(shí)驗(yàn)裝置。你選擇哪種方案？請(qǐng)?jiān)趫D1717中選擇合適的器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖1716（a）、（b）所示，將靈敏電流計(jì)跟線圈或單根導(dǎo)線連接起來(lái)，檢測(cè)線圈或單根導(dǎo)線中是否有電流。（1）當(dāng)單根導(dǎo)線或線圈的一邊在磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)時(shí)，仔細(xì)觀察，靈敏電流計(jì)的指針會(huì)偏轉(zhuǎn)嗎？（a）（b）圖17-16探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置（一）33（2）單根導(dǎo)線或線圈的一邊在磁場(chǎng)中做怎樣的運(yùn)動(dòng)時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針才會(huì)偏轉(zhuǎn)呢？如果單根導(dǎo)線或線圈的一邊平行于磁感線運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)的指針會(huì)偏轉(zhuǎn)嗎？（3）改變磁鐵兩極的位置（改變磁場(chǎng)的方向），或者使單根導(dǎo)線或線圈的一邊反向運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向是否改變？分析上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出什么結(jié)論？閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流。電流的方向與和有關(guān)。圖17-18探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置（二）圖17-17探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)器材單根導(dǎo)線線圈導(dǎo)線蹄形磁鐵靈敏電流計(jì)發(fā)電機(jī)的工作原理電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們找到了將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的途徑，進(jìn)而發(fā)明了發(fā)電機(jī)。圖1719所示的是模型發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖，你能用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明它的工作原理嗎？這就是電磁感應(yīng)（electromagneticinduction）現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所產(chǎn)生的電流，叫做感應(yīng)電流（inductioncurrent）。有同學(xué)提出，能不能用線圈和條形磁鐵做如圖1718所示的實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)?jiān)囈辉嚒Ｄ氵€有什么問(wèn)題？請(qǐng)?zhí)岢鰜?lái)。34實(shí)際發(fā)電機(jī)比模型發(fā)電機(jī)要復(fù)雜得多，但基本部件仍是磁體與線圈。它的磁體是轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁鐵，線圈嵌在由硅鋼片制成的槽中，如圖1720所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子中的線圈便會(huì)切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流。發(fā)電機(jī)是由水輪機(jī)（圖1721）、汽輪機(jī)（圖1722）或內(nèi)燃機(jī)等帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流通常都是交變電流（交流電），且電壓較高。圖17-22汽輪機(jī)利用蒸汽流驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)圖17-20發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖17-21水輪機(jī)利用水流驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)圖17-19發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖（b）（a）（c）此圖為三峽水電站中正在安裝的大型水輪機(jī)葉片35經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，他于1831年發(fā)現(xiàn)了“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，并用10天時(shí)間做了一系列試驗(yàn)，令人信服地解決了磁生電的問(wèn)題。法拉第的發(fā)現(xiàn)，不僅揭開(kāi)了電與磁之間內(nèi)在聯(lián)系的奧秘，而且使電能的大規(guī)模利用成為可能，為人類從“蒸汽時(shí)代”跨入“電氣時(shí)代”作出了偉大的貢獻(xiàn)。瑞士物理學(xué)家科拉頓也曾探究過(guò)如何讓磁生電的問(wèn)題。1825年的某天，年輕的科拉頓在實(shí)驗(yàn)室里做“磁生電”的實(shí)驗(yàn)探究。他設(shè)想將磁鐵放在線圈中，線圈中可能會(huì)產(chǎn)生電流。為了避免磁鐵對(duì)磁針的影響，他將磁針?lè)诺搅硗庖粋€(gè)房間里，如圖1725所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他將磁鐵插入線圈中，立刻跑到另一個(gè)房間觀察小磁針的偏圖17-25科拉頓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的示意圖信息瀏覽法拉第的偉大發(fā)現(xiàn)與科拉頓的“跑”失良機(jī)自從丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特于1820年發(fā)現(xiàn)“電流的磁效應(yīng)”之后，科學(xué)家們從自然的“對(duì)稱”原理出發(fā)，提出“既然電能生磁，那么，磁能否生電”這個(gè)問(wèn)題。英國(guó)科學(xué)家法拉第曾在他的實(shí)驗(yàn)記錄本上，如同座右銘一樣記下了這個(gè)極有價(jià)值的問(wèn)題。圖17-241832年在法國(guó)制成的手搖發(fā)電機(jī)圖17-23法拉第和他在1831年10月28日研制出的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)36自我評(píng)價(jià)與作業(yè)1請(qǐng)你比較發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，看看它們的主要結(jié)構(gòu)有什么相似之處。2換向器的發(fā)明對(duì)電機(jī)的發(fā)展有什么作用？你對(duì)科技創(chuàng)新在社會(huì)發(fā)展中的作用有什么認(rèn)識(shí)和體會(huì)？3對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件有下面四種說(shuō)法，你認(rèn)為正確的是（）。A只要導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B只要閉合導(dǎo)體的一部分在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C閉合導(dǎo)體的一部分在磁場(chǎng)中可以不動(dòng)，只要磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)也可以產(chǎn)生感應(yīng)電流D只要閉合導(dǎo)體的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流1如圖1726所示，卸下家用微型吊扇的插頭后，將兩根導(dǎo)線分別與靈敏電流計(jì)連接起來(lái)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇葉子。你看到了什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么問(wèn)題？2動(dòng)圈式話筒（圖1727）是一個(gè)應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)例。請(qǐng)到圖書館或從互聯(lián)網(wǎng)上收集電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用的其他事例。圖17-26圖17-27課外活動(dòng)轉(zhuǎn)情況，十分遺憾，他并未看到設(shè)想的結(jié)果。后來(lái)，有一位科學(xué)家幽默地說(shuō)：“倒霉的科拉頓跑失了良機(jī)！”否則，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的殊榮，就要落在23歲的科拉頓頭上了。從這個(gè)小故事中，你悟出了什么？第十八章家庭電路與安全用電燈光下回旋著瑯瑯的讀書聲熒屏上變幻著精彩的畫面空調(diào)使家園四季如春電使生活如此豐富多彩電伴隨著我們走向更加輝煌的未來(lái)18.1家庭電路18.2怎樣用電才安全18.3電能與社會(huì)發(fā)展3738了解家庭電路隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代家庭的電氣化水平也越來(lái)越高，懂得家庭用電的常識(shí)，已成為現(xiàn)代公民的基本素養(yǎng)。讓我們先來(lái)了解家庭電路。家庭電路18.1圖18-2家庭電路示意圖請(qǐng)觀察圖181和圖182，看看電能是怎樣從戶外的輸電線路進(jìn)入到家里的各個(gè)用電器的。圖18-1家庭電路電能表閘刀開(kāi)關(guān)熔斷器開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)兩孔插座三孔插座火線零線地線燈泡燈泡進(jìn)戶線進(jìn)戶線39一般家庭電路有兩根進(jìn)戶線，都是從低壓輸電線上引下來(lái)的。其中一根叫做零線，正常情況下，零線跟地相通，它跟地之間沒(méi)有電壓；另一根叫做火線，火線跟零線之間有220V的電壓。為了安全起見(jiàn)，有些家用電器所用的三孔插座還加接了一根地線，即直接與大地相連通的導(dǎo)線，萬(wàn)一家用電器出現(xiàn)漏電，電流便從地線流入大地，從而避免發(fā)生觸電事故。那么，怎樣識(shí)別火線和零線呢？空氣開(kāi)關(guān)新型的電路保險(xiǎn)裝置是附在總開(kāi)關(guān)上的，通常叫做空氣開(kāi)關(guān)，又叫做自動(dòng)空氣斷路器。圖183所示的是家庭常用的一種空氣開(kāi)關(guān)。當(dāng)電路發(fā)生短路、過(guò)載等異常情況時(shí)，空氣開(kāi)關(guān)就能自動(dòng)切斷電路。目前，它已替代閘刀開(kāi)關(guān)和熔斷器而得到廣泛應(yīng)用。信息瀏覽火線與零線用測(cè)電筆辨別火線與零線活動(dòng)1為了安全、合理地安裝和使用電器，常用測(cè)電筆（圖184）來(lái)辨別火線和零線。圖18-4測(cè)電筆的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖18-3空氣開(kāi)關(guān)金屬體筆尾高值電阻高值電阻氖管金屬體筆尖40在使用家用電器時(shí)，先要將電器的插頭插入插座或接線板上，這樣就可以接通電源了。例如，將臺(tái)燈的插頭插入插座，就是把燈泡接到火線和零線之間，閉合臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)后，燈泡便發(fā)光了（圖186）。家庭中常用的照明光源是白熾電燈，當(dāng)電流通過(guò)燈絲時(shí)，燈絲溫度高達(dá)2000以上，呈白熾狀態(tài)，發(fā)出的光呈白色。白熾電燈圖18-6將家用電器接入電源在老師的指導(dǎo)下，用測(cè)電筆試觸教室內(nèi)的插座，判斷哪個(gè)插孔是接火線的。圖18-5用測(cè)電筆辨別火線與零線（a）氖管發(fā)光，這是火線（b）氖管不發(fā)光，這是零線火線零線220V使用測(cè)電筆時(shí)，正確的握筆方法應(yīng)如圖185所示。通過(guò)看測(cè)電筆的氖管是否發(fā)光，即可辨別火線與零線。41節(jié)能燈熒光燈比白熾燈省電，它的發(fā)光效率約相當(dāng)于白熾燈的5倍。熒光燈中的節(jié)能燈（圖188）由于采用了發(fā)光效率更高的熒光粉和電子變頻鎮(zhèn)流器，使電能的利用率大大提高。一個(gè)11W節(jié)能燈的亮度相當(dāng)于60W白熾燈的亮度，而它消耗的電能只有60W白熾燈的17%。信息瀏覽分別準(zhǔn)備一個(gè)裝在燈頭里的螺口燈泡和卡口燈泡（燈頭里有接線以模擬火線、零線），卸下燈泡，旋開(kāi)燈頭后面的蓋子，對(duì)照?qǐng)D187（a）、（b），仔細(xì)觀察并討論：（1）這兩種燈泡和燈頭的構(gòu)造有什么不同？（2）這兩種燈泡分別是怎樣讓電流通過(guò)燈絲的？圖18-7螺口燈泡和卡口燈泡保險(xiǎn)扣保險(xiǎn)扣螺旋套金屬片金屬柱螺旋錫塊卡口錫塊彈簧（a）螺口燈泡和燈頭（b）卡口燈泡和燈頭電流怎樣通過(guò)燈泡活動(dòng)2圖18-8節(jié)能燈42防止過(guò)載隨著生活水平的提高，家庭中使用的電器設(shè)備也越來(lái)越多，因此，用電安全是每個(gè)家庭都必須關(guān)注的問(wèn)題。那么，怎樣用電才安全呢？過(guò)載是指電路中同時(shí)工作的用電器過(guò)多，導(dǎo)致線路總電流超過(guò)額定值的現(xiàn)象。過(guò)載容易引起導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、插座