北京中考電與磁復(fù)習(xí)題
在中考物理中,電與磁是很重要的一個考點,下面由學(xué)習(xí)啦小編給大家整理了北京中考電與磁復(fù)習(xí)題,希望可以幫到大家!
北京中考電與磁復(fù)習(xí)題
一、選擇題
(97第七屆)7.實驗室有一個舊的直流電源,其輸出端的符號模糊不清,無法分辨正負(fù)極。小明設(shè)計了下面的判斷電源兩極的方法。在桌面上放一個小磁針,在磁針東面放一個螺線管,如圖1所示。閉合開關(guān)后,磁針指南的一端向東偏轉(zhuǎn)。下述判斷正確的是:[ ]
A.電源A端是正極,在電源內(nèi)電流由A流向B
B.電源A端是正極,在電源內(nèi)電流由B流向A
C.電源B端是正極,在電源內(nèi)電流由A流向B
D.電源B端是正極,在電源內(nèi)電流由B流向A
答案:C
(01第十一屆)9.小強(qiáng)在北京將一根質(zhì)量分布均勻的條形磁鐵用一條線懸掛起來,使它平衡并呈水平狀態(tài),懸線系住磁體的位置應(yīng)在:( )
A.磁體的重心處 B.磁體的某一磁極處 C.磁體重心的北側(cè) D.磁體重心的南側(cè)
答案:C
(03第十三屆)5.1 9 1 1年,荷蘭物理學(xué)家昂尼斯(1853-1926)測定水銀在低溫下的電阻值時發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度降到-269℃左右時,水銀的電阻突然消失,也就是電阻變?yōu)榱恪R院笥职l(fā)現(xiàn)還有一些金屬或合金,當(dāng)溫度降到某一值時電阻也會變?yōu)榱?。這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象,能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫超導(dǎo)體。
2000年底,我國宣布已研制成功一輛高溫超導(dǎo)磁懸浮高速列車的模型車,該車的車速已達(dá)到500km/h,可載5人。如圖2所示是磁懸浮的原理,圖中A是磁性穩(wěn)定的圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A 的上方,它就能在磁力的作用下懸浮于磁鐵上方的一定高度。那么,下列說法正確的是( )
A.在B放入磁場的過程中,B產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在,且電流的大小保持不變 。
B.在B放入磁場的過程中,B產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在,但電流會漸漸變小
C.在B放入磁場的過程中,B產(chǎn)生感應(yīng)電流;隨著時間的推移,B會漸漸變熱,
D.在B放入磁場的過程中,B產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失
答案:A
(06第十六屆)4.磁帶錄音機(jī)既可以錄音,也可用以放音,其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時,磁帶上的磁粉被由聲音信號轉(zhuǎn)化而來的電流產(chǎn)生的磁場所磁化,這樣便將聲音信號轉(zhuǎn)化為磁信號記錄在磁帶上;放音時,再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉(zhuǎn)化為電信號使揚聲器發(fā)聲。對于錄音機(jī)錄音、放音過程的基本原理,下列各種說法中正確的是[ ]
A.錄音的基本原理是電磁感應(yīng),放音的基本原理是電流的磁效應(yīng)
B.錄音的基本原理是電流的磁效應(yīng),放音的基本原理是電磁感應(yīng)
C.錄音和放音的基本原理都是電流的磁效應(yīng)
D.錄音和放音的基本原理都是電磁感應(yīng)
答案:B
(10第二十屆)8.為判斷一段導(dǎo)線中是否有直流電流通過,手邊若有下列幾組器材,其中最為方便可用的是 ( )
A.小燈泡及導(dǎo)線 B.鐵棒及細(xì)棉線 C.帶電的小紙球及細(xì)棉線 D.被磁化的縫衣針及細(xì)棉線
答案:D
二、填空題
(99第九屆復(fù))5.閉合開關(guān)后,用手按住玩具電動機(jī)的轉(zhuǎn)子,不讓它轉(zhuǎn)動,這時與電動機(jī)并聯(lián)的電壓表讀數(shù)為3伏,與電動機(jī)串聯(lián)的電流表讀數(shù)為6安.松手后,電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動,此時電流表讀數(shù)為1安.這臺電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時,每秒鐘有 焦的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能.
答案:2.5焦
(08第十八屆)4.圖6所示為一種環(huán)保型手電簡,筒內(nèi)沒有電池。使用時,只要來回?fù)u晃手電筒,使永磁體在手電筒中的兩個橡膠墊之間來回運動,燈泡就能發(fā)光。而且來回?fù)u晃的越快,燈泡越亮。這種手電筒能發(fā)電的依據(jù)是 原理,這個原理是英國科學(xué)家 發(fā)現(xiàn)的。
答案:電磁感應(yīng),法拉第
三、作圖題
(98第八屆)四、(7分)小華利用自己繞制的電磁鐵設(shè)計了一個能使甲、乙兩燈交替發(fā)光的電路,電磁鐵及電路圖如圖3所示。你認(rèn)為在開關(guān)閉合后實際會看到什么現(xiàn)象?請把更正后的電磁鐵及電路畫在圖右的空白處。(A、B為帶活動觸點的接線柱,BC間為鐵片。)
答案:看到的現(xiàn)象:甲燈持續(xù)發(fā)光,乙燈不發(fā)光。以下兩圖均為正確電路。
四、實驗題
(02第十二屆復(fù))一、(10分)有—支縫衣用的鋼針,與磁鐵接觸后磁化,試說出二種簡單實用的方法,判斷它的南北極。
答案:①可以把鋼針別在一小塊涂油的紙上、使它浮在玻璃杯所盛的水中,指北的就是鋼針的N極,②把鋼針懸在細(xì)線上,指北的就是鋼針的北極。③把鋼針放在光滑的玻璃板上,用條形磁鐵的N極靠近它,被吸引的一端就是鋼針的北極。
五、計算題
(03第十三屆B)七、(8分)有一臺電動機(jī),額定電壓是2 2 0V,正常工作電流是2 5 A,內(nèi)部線圈電阻是0.4Ω。求:該電動機(jī)正常工作時線圈的熱功率。
1.某同學(xué)求解如下:
線圈的熱功率為
P= = =1.21×105 W
(1)請指出該同學(xué)的錯誤(說明理由)
(2)請作正確解答:
2.電動機(jī)接通正常工作電源,若其轉(zhuǎn)動軸被卡住而不能轉(zhuǎn)動,則電動機(jī)很容易燒毀。試說明理由。
答案:1、(1)此題熱功率不應(yīng)當(dāng)用P=U2/R計算。因為,電阻兩端電壓并不是220V。而是UR=25 A×0.4Ω=10 V。 (2分)
(2)P=I2 R=(2 5 A)2×0.4Ω=250W (4分),
2、轉(zhuǎn)動軸被卡住不轉(zhuǎn)時,電流做的功全部轉(zhuǎn)化為電熱(其發(fā)熱功率正如題中某同學(xué)錯解的那樣),電熱功率很大,溫度很高,所以容易燒毀。
六、綜合題
(97第七屆)7.一個實驗用的電動機(jī)與電流表串聯(lián)后接在6伏直流穩(wěn)壓電源上。閉合開關(guān)后電動機(jī)并沒轉(zhuǎn)動,這時電流表的讀數(shù)為5安,檢查發(fā)現(xiàn)電動機(jī)軸上的齒輪被卡住了。排除故障后,讓電動機(jī)帶動輕負(fù)載轉(zhuǎn)動,這時電流表的讀數(shù)為1安,由此可以算出,此時電能做機(jī)械功的功率為_______瓦。
答案:4.8
(01第十一屆復(fù))五、(1 6分)如圖(甲)所示為一個電磁繼電器的示意圖,a、b是它的兩個端點;B是銜鐵,D是安在一塊金屬板上的觸點,B和D都安在一個彈性片C上,C的左端固定,c和c’、d和d’分別是安在絕緣板上的金屬觸點,當(dāng)線圈A不通電時,D上的觸點與c及c’接觸.把c和c’連接起來,因此c、c’稱為常閉觸點;而d及d’此時是斷開的,稱為常開觸點.當(dāng)線圈A通電時,銜鐵B被吸下,c和c’斷開而d和d’被連接起來.
現(xiàn)在利用這個電磁繼電器控制帶動水泵的電動機(jī)工作,使水泵往水箱中抽水.在水箱中豎直立一根絕緣棒,在棒上分別安有P、Q、R三個電極,如圖(乙)所示.現(xiàn)在希望控制水箱內(nèi)的水位總在Q、R之間,即水位降到Q處,電動機(jī)啟動,開始抽水,水位達(dá)到R處,電動機(jī)自動關(guān)機(jī),停止抽水(水是導(dǎo)電的).圖(丙)和圖(丁)分別是控制電路和電動機(jī)的供電電路,圖中R0是與電磁繼電器線圈并聯(lián)的一個電阻,它的阻值很小,當(dāng)R0接入電路后,電磁繼電器的線圈相當(dāng)于被短路.(丙)、(丁)兩圖中標(biāo)有1~6的6個接線柱是與電磁繼電器的線圈或觸點相連的.(1)寫出這6個接線柱分別與電磁繼電器的何處連接.(2)開始水箱內(nèi)沒有水,試說明閉合開關(guān)S后,水箱內(nèi)的水位為什么能保持在Q、R之間.
答案:(1)l~c,2~c’,3~a,4~b,5~d,6~d’.(1與2,3與4,5與6都可以互換)(8分)
(2)閉合S后,銜鐵B被吸下,d和d’被接通,電動機(jī)動轉(zhuǎn),水泵開始抽水,水位達(dá)到R處時,R0支路被接通,電磁繼電器線圈被短路,B被釋放,電動機(jī)停止工作,同時c及c’被接通,電磁繼電器的線圈仍處于短路狀態(tài).待水位降至Q以下, Ro支路被切斷,電磁繼電器線圈通電,銜鐵B被吸下,水泵又開始抽水,直到水位達(dá)到R處停止(8分)
(04第十四屆復(fù))二、(18分)圖1為一種電磁爐的原理示意圖,它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場,磁化鐵磁性材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦?fàn)枱?。同時,被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。(1)使用電磁爐加熱食物時,不產(chǎn)生明火,無煙塵、無廢氣、清潔、安全、高效、節(jié)能。請寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(只寫名稱,不寫內(nèi)容,不少于10個可得滿分)
(2)在使用電磁爐時,鍋和爐之間的熱是由_______傳遞給________的,電磁爐加熱食物的過程中消耗________能轉(zhuǎn)化為________能;若用該電磁爐1次蒸熟5個饅頭需用時間25min,那么,一次只蒸熟1個同樣大小的饅頭大約需要________min.
(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示:
型號 額定電壓 額定功率 功率調(diào)節(jié)范圍 溫度調(diào)節(jié)范圍 熱效率
Sc-16 220V 50HZ 1600W 450W—1600W 70℃—240℃ (大于)90%
根據(jù)上表數(shù)據(jù),若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖像是一直線,電磁爐工作電壓正常,在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,燒開一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時間(不計鍋吸熱及熱散失)
答案:(1)該問題沒有惟一的標(biāo)準(zhǔn)答案,屬于開放性試題.以下內(nèi)容可以作為基本依據(jù).答出其中10個以上(包括10個)者均可得滿分.
涉及的物理知識:電流的磁效應(yīng)、電流的熱效應(yīng)(焦耳熱)、阻抗(電阻)、磁場,磁化、磁感線、電磁感應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、分子熱運動、熱傳遞、內(nèi)能、分子電流,感應(yīng)電流、渦流……其他答案正確的同樣給分.
(2)“鍋”“電磁爐”“電或磁”“內(nèi)”“25”
(3)取最低熱效率90%,溫度調(diào)節(jié)最低為100℃,否則不能將水燒開.電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化關(guān)系呈線性,此時電磁爐消耗的實際功率P與加熱溫度t溫有下面的關(guān)系式:
(t溫-70℃)÷(P-450W)=(240℃-70℃)÷(1600W-450W)
可得:t溫=(17℃÷115W)×(P-450W)+70℃ 當(dāng)t溫=100℃時,P=653W,
有:Ptη=cm(t溫-t )
解得:t=1 672s=28min
評分標(biāo)準(zhǔn): (1)5分; (2)每空1分(第1、2空填錯一個兩空都不得分,最后1個空填“略少于25”的給分,填“5”的不給分); (3)8分.
(05第十五屆復(fù))五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因為不能及時給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計),它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動機(jī)的水泵(電泵); 為彈簧, 為銜鐵, 為電磁鐵線圈; 為最高水位限位開關(guān)、 為最低水位限位開關(guān) 均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵 通電時, 接通,斷電時, 接通。電磁鐵 斷電時, 接通。 為開關(guān)。
1.請你按照下圖所示的器材,連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路,并說明自動注水的過程。
2.要實現(xiàn)自動注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計要求每次自動注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計算過程中,如果運用了近似條件,請說明。
答案:1.(12分)電路如下圖所示。
閉合開關(guān) (此時開關(guān) 處于接通狀態(tài)),電泵運轉(zhuǎn),開始注水。隨著蓄水池中水位的逐漸升高,浮子A帶動金屬觸頭B上移,當(dāng)升到最高水位時, 閉合,接通電磁鐵線圈 ,銜鐵 被吸下來,使開關(guān) 斷開,切斷電泵的電源,停止抽水。與此同時K4接通,由于K4與K1為并聯(lián),所以當(dāng)水位下降使 斷開時,電磁鐵線圈 仍處于接通狀態(tài),電泵保持停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)水位下降到最低點時,開關(guān) 閉合,接通電磁鐵線圈 ,銜鐵 被吸下來,使開關(guān) 斷開,切斷電磁鐵線圈 的電源,銜鐵 釋放,使開關(guān) 閉合,接通電泵的電源,再次注水。如此循環(huán)往復(fù),實現(xiàn)自動注水。
注:可以采用分步驟累計分?jǐn)?shù)的方法。
?、倌苓B接電機(jī)的供電電路,并將 連入電路。 (2分)
?、谀軐?與電源連通,再將 連入, (2分)
再將 連入,再將 與 關(guān)聯(lián) (2分)
?、勰軐?與電源連通,再將 連入。 (2分)
文字?jǐn)⑹鲆蠛啙?,條理清晰 (4分)
2.(4分)由圖知,浮子上浮接通電路,必須滿足:
由阿基米德定律可得,
(4分)
即要實現(xiàn)自動注水的要求,浮子的最小體積是 (4分)
3.(4分)需要知道水的密度 ,測出蓄水池的半徑R、蓄水池中最低和最高水位的高度差 、蓄水池距井水面的高度 ,電泵抽水時,通過電動機(jī)做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
(1分)
(2分)
計算過程中,完全按理想狀態(tài)考慮,忽略能量的損失。
(08第十八屆復(fù))一、(共16分)小明利用實驗室的電磁繼電器、熱敏電阻R1、可變電阻器R2等器件設(shè)計了一個恒溫箱控制電路,如圖1所示。其中“交流電源”是恒溫箱加熱器的電源(加熱器在恒溫箱內(nèi),圖中未畫出);R1處于恒溫箱內(nèi),圖2是小明通過實驗測得的R1的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線;電磁繼電器的電源兩端電壓U = 6 V,電磁繼電器線圈的電阻可不計,通過實驗測得當(dāng)電流為30mA時,電磁繼電器的銜鐵被吸合。
1.請簡述此恒溫箱的工作過程。
2.為什么恒溫箱的加熱器應(yīng)該接在A、B端,而不能接在C、D端?
3.如果要使恒溫箱內(nèi)預(yù)設(shè)的溫度可調(diào)節(jié)范圍是90℃~150℃,可供選擇的可變電阻器R2的電阻值有如下的幾種:
A.0~100Ω B.0~200Ω C.0~1000Ω D.0~1500Ω
請問應(yīng)選擇哪一個可變電阻器?為什么?
4.小明設(shè)計的這個控制電路,使用起來有何不足之處?請你提出一種解決的方案。
答案:1.恒溫箱溫控系統(tǒng)是由交流電加熱電路和直流控制電路組成,適當(dāng)調(diào)節(jié)變阻器R2的阻值,利用熱敏電阻R1的性能和阻值等使該系統(tǒng)能保證恒溫箱的溫度保持在預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)。工作過程如下:
當(dāng)恒溫箱內(nèi)的溫度達(dá)到或者超過預(yù)設(shè)之最高溫度時,熱敏電阻R1的阻值下降,直流控制電路中電流增大,電磁繼電器吸合銜鐵,切斷交流加熱電路,恒溫箱開始降溫。…(1分)
當(dāng)恒溫箱內(nèi)的溫度低于預(yù)設(shè)之最低溫度時,熱敏電阻R1的阻值增大,直流控制電路中電流減小,電磁繼電器釋放銜鐵,交流加熱電路接通,恒溫箱又開始升溫。…(1分)
如此反復(fù)接通和斷開交流加熱電路,使恒溫箱的溫度保持在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)。…(1分)
2.恒溫箱的加熱器應(yīng)接在A、B端。
這樣溫度高于預(yù)設(shè)最高溫度時,電磁繼電器的銜鐵吸合,停止加熱;而溫度低于預(yù)設(shè)溫度時,電磁繼電器的銜鐵斷開,進(jìn)行加熱。這樣才能實現(xiàn)溫度控制。…(2分)
如果加熱器在C、D兩端,當(dāng)溫度高于預(yù)設(shè)溫度時,R1的阻值減小,電磁繼電器的銜鐵吸合,加熱器繼續(xù)工作,溫度將更高,這樣就無法實現(xiàn)恒溫控制。…(2分)
3.電磁繼電器吸合時的電流為30mA,則控制電路的總電阻為
R總=R1+R2=200Ω …(1分)
控制90℃時,由曲線圖可知,R1=50Ω,可變電阻值應(yīng)為
R2=200Ω-50Ω=150Ω…(1分)
控制150℃時,由曲線圖可知,R1=30Ω,可變電阻值應(yīng)為
R2=200Ω-30Ω=170Ω…(1分)
所以,要選一個能提供150Ω~170Ω阻值的可變電阻器,選擇B即可滿足上述阻值要求,又能便于調(diào)節(jié),故選用B即可。…(1分)
4.小明設(shè)計的這個電路,從理論上講控制的只是一個固定的溫度值,這樣使用時,就會出現(xiàn)恒溫箱內(nèi)溫度在某一固定值附近時,電磁繼電器頻繁通斷的現(xiàn)象,這對電磁繼電器和加熱器電路的使用壽命是十分不利的。…(2分)為了解決這個問題,可以設(shè)想制造一種繼電器,當(dāng)已經(jīng)達(dá)到了預(yù)設(shè)的溫度時,繼電器達(dá)到吸合電流值(如此題中的30mA),這種繼電器可以延長一段時間或限時到規(guī)定時間才吸合,從而斷開被控制電路。…(2分)當(dāng)?shù)陀陬A(yù)設(shè)的溫度時,通過繼電器的電流小于吸合電流值,這種繼電器同樣可以延長一段時間或限時到規(guī)定時間才釋放銜鐵。從而實現(xiàn)繼電器和加熱電路有一個較長的穩(wěn)定工作狀態(tài),達(dá)到既能實現(xiàn)恒溫控制又能延長使用壽命的目的。…(1分)(說明:只要提出的設(shè)計合理,即可得分)
(10第二十屆復(fù))一、(16分)干簧管(也叫干簧繼電器)比一般機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長;而與電子開關(guān)相比,它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)的特點,工作可靠性很高。如圖1甲所示為干簧管的結(jié)構(gòu)簡圖,其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片,被固定于玻璃管上。
1.當(dāng)將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時,如圖1乙,干簧管的磁簧片觸點就會閉合,將電路接通;當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時,觸點就會斷開。請簡述其原理。
2.某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動報警器,圖2是他設(shè)計的一部分情況,請幫助他完成其余部分的設(shè)計:
(1)設(shè)永久磁鐵所受的重力為3N,浮球的體積為200cm3,不計滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作,浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件(取g=10N/kg)?
(2)他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個,導(dǎo)線若干,請在圖中的虛線方框內(nèi)畫出報警電路,要求:水位到達(dá)A處時,紅燈亮,電鈴報警;水位到達(dá)B處時,綠燈亮,電鈴報警。
中考考點電與磁
電與磁,在相當(dāng)長的一段時間內(nèi),人們普遍認(rèn)為兩者之間并不存在什么聯(lián)系。直到十八世紀(jì)末,在一次公開演講中,奧斯特在做實驗時,碰巧在南北方向放置的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針,當(dāng)電源接通時,小磁針突然轉(zhuǎn)動了!現(xiàn)場觀眾幾乎沒人注意到這個現(xiàn)象,但是由于奧斯特一直在思考電與磁的聯(lián)系,所以這個偶然的現(xiàn)象使他非常振奮。隨后經(jīng)過大量的實驗表明,電流的確能使磁針偏轉(zhuǎn)(電流的周圍有磁場)。
電流的磁效應(yīng)顯示了通電導(dǎo)線對磁針的作用力,揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的某種聯(lián)系。奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應(yīng),震動了當(dāng)時的整個科學(xué)界,進(jìn)一步激發(fā)了科學(xué)家的探索熱情,依據(jù)對稱性的思考:既然電流能夠引起磁針的運動,電流周圍有磁場,那么能不能用磁鐵使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流呢?
當(dāng)時,很多科學(xué)家都對“磁生電”進(jìn)行了研究,但是均無所獲。科學(xué)家法拉第堅持不懈,經(jīng)過大量的實驗,終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這個實驗是這樣的:把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上,其中一個線圈接到電源上,另一個線圈接入電流表,在給一個線圈通斷或斷電時,另一個線圈也出現(xiàn)了電流。
接下來我們通過科技館中的展項,來具體了解一下電磁感應(yīng)現(xiàn)象吧!
跳躍環(huán)位于“電磁之奧”展區(qū)的北側(cè),兩個不同高度的圓柱底部分別設(shè)有一個線圈,通電后,我們會發(fā)現(xiàn),較矮圓柱上的鋁環(huán)在跳躍之后會懸浮在一定的高度上,而較高圓柱上的鋁還跳躍的非常高,然后回落到底部。
為什么會有這種現(xiàn)象呢?
當(dāng)通過鋁環(huán)的磁場發(fā)生變化時,鋁環(huán)的內(nèi)部將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬內(nèi)形成閉合電路,猶如水的旋渦一般,被稱為渦流。由渦流形成的磁場被稱為渦流磁場。
線圈通電時會產(chǎn)生磁場,且磁力線在靠近線圈的地方較密,磁場較強(qiáng)。通電的一瞬間,鋁環(huán)內(nèi)部磁場的變化量極大,于是鋁環(huán)內(nèi)會產(chǎn)生強(qiáng)大的電流(即渦流)。同時,渦流會產(chǎn)生與項圈磁場相反的磁場,兩個磁場相互排斥,鋁環(huán)就會跳起來。
鋁環(huán)跳起來后,如果是交流電,線圈產(chǎn)生的磁場會周期變化,因此鋁環(huán)不論是運動還是靜止其內(nèi)部磁通量時刻都在變化,即其內(nèi)部都會有感應(yīng)電流。在某一特定位置,鋁環(huán)所受的磁場力正好與重力達(dá)到平衡,鋁環(huán)就會在這里靜止下來,于是會懸浮在一定的高度。
同樣是在“電磁之奧”展廳,有這樣一個展示臺,托盤上有金屬制成的雞蛋一樣的物體,我們稱它為金蛋。通過透明的托盤,可以看到托盤底下繞有三組線圈。按下啟動按鈕,金蛋旋轉(zhuǎn)起來,這是由于金蛋周圍存在一個旋轉(zhuǎn)變化的磁場,金蛋內(nèi)部會因為電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流。而電流所受力的效應(yīng)會阻礙磁場的旋轉(zhuǎn)變化,表現(xiàn)為金蛋最終與磁場共同旋轉(zhuǎn)。