八年级物理电磁继电器扬声器和电动机人教实验版知识精讲.docx

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八年级物理电磁继电器扬声器和电动机人教实验版知识精讲

初二物理电磁继电器、扬声器和电动机人教实验版

【本讲教育信息】

一.教学内容：

电磁继电器、扬声器和电动机

二.规律方法指导：

（一）规律指导：

1.电磁继电器实质上是一个由电磁铁控制的开关。

利用电磁继电器可以通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断。

2.任何声音都是由物体的振动产生的，扬声器发出的声音也不例外，当变化的电流引起线圈中磁性强弱的变化时，锥形纸盆在磁力的作用下便发生振动，产生声音。

3.

（1）磁场对电流的作用是力的作用，也就是说通电导体在磁场里受到力的作用。

受力方向既跟电流的方向垂直，又跟磁感线方向垂直。

（2）电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，其工作过程中将电能转化为动能。

（3）换向器的作用

换向器是由两个铜制半环构成的，换向器的作用是每当线圈刚转过平稳位置时，自动改变通入线圈中的电流方向，使线圈连续转动。

（二）方法指导

1.认识电磁继电器

电磁继电器是电铃、电话和自控电路装置中的重要部件，其实质是由电磁铁控制的开关，在电路中起着类似于开关的作用，这是理解电磁铁在生产技术上应用的关键。

电磁继电器是人们认识电流的磁效应后发明创造的，这说明了理论知识在指导生产中的重要作用。

2.扬声器怎样发声

扬声器是把电信号（强弱变化的电流）转换成声信号（机械振动）的一种装置。

结合课本图扬声器的结构示意图，学习时要在复习声音的产生基础上理解它的工作原理。

扬声器通电时，线圈受磁体吸引带动锥形纸盆向里（或向外）运动并发出声响；改变电流方向，通电时，线圈受磁体排斥带动锥形纸盆向外（或向里）运动并发出声响。

当通过扬声器的电流方向和大小连续变化时，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出连续的声音。

3.如何理解磁场对电流的作用?

奥斯特实验中显示出来的电流的磁效应说明电流对磁体有力的作用。

通过逆向思考，我们不难提出这样的问题：

磁场对电流也有作用力吗？

只要把磁体固定起来，并让通过电流的导线易于运动起来，就可通过实验得到结论；通电导体在磁场中受到力的作用。

4.理解换向器的作用。

从奥斯特实验到电动机，科技工作者经过不断的探索，当人们发现磁场对电流有作用力后，自然就想到如何设计出电动机。

首先是把直导线换成线圈，再设法让线圈连续转动起来。

换向器就是这样一个关键装置，它在线圈转过平衡位置时，能立即改变电流方向，从而改变线圈的受力方向，使之连续转动下去。

三.知识点分析：

问：

什么是电磁继电器?

答：

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所示，由电磁铁、衔铁、簧片、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。

问：

电磁继电器是怎样工作的?

答：

如图所示。

当较小的电流经过接线柱D、E流入线圈时，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，而高压、强电流电路的通断则由B、C两个触点间的电路控制，这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。

问：

学校的操场上挂的扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器，每天我们能听到扬声器发出的悠扬声音。

那么，扬声器是怎样发出声音的呢?

答：

扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。

图是扬声器构造示意图，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成，当线圈中通过图中所示的电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁铁的排斥向右运动。

由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。

问：

放在磁场中的通电导体为什么会受到力的作用?

答：

一方面，我们通过实验观察到通电导体在磁场中受到力的作用，另一方面，我们可以根据前面所学的知识分析其中的道理，磁铁周围有磁场，把一个磁铁跟另一个磁铁接近时，它们之间发生力的作用，这种力的作用实际上是通过磁场而发生的。

通电导体周围也存在着磁场，把一个磁铁和一个通电导体接近时，磁铁会受到力的作用，而力的作用是相互的，那么通电导体就受到磁力的作用，这种相互作用也是通过磁场而发生的，因此，磁场对电流产生力的作用，实际上也是磁体之间通过磁场而发生的相互作用。

问：

通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关?

答：

通电导体在磁场中受力的方向，跟导体的电流方向和磁场的磁感线方向有关。

这个力的方向既跟电流的方向垂直，又跟磁感线的方向垂直。

若使电流的方向相反，或者使磁感线的方向相反，则通电导体在磁场中受力的方向也将变为与原来相反；若使电流的方向和磁感线的方向同时变为与原来相反，则通电导体在磁场中受力的方向将保持原方向不变。

当通电导体中的电流的方向和磁感线的方向平行（相同或相反）时，通电导体不受磁场力的作用；当通电导体中的电流的方向和磁感线的方向垂直时，通电导体所受磁场的作用力最大。

【典型例题】

电磁继电器、扬声器

一.基础题

[例1]电磁继电器的作用之一是通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断。

关于图所示的电路，以下说法正确的是（）

A.连有电动机的电路是低压控制电路

B.连有电动机的电路是高压工作电路

C.图示电路的主要优点是可以节约用电

D.图示电路的主要优点是为了操作方便

精析：

题中总共有两个电源一个低压一个高压，而根据题意，跟继电器相连的一端是控制电路——低电压电路，则与电动机相连的一端一定是高压电路，电路的主要优点是可实现用弱电流低电压控制强电流，高电压。

答案：

B

二.能力题

[例2]粮仓为了防止谷物缓慢氧化积聚热量过多而发生火灾，用如图所示、以带金属丝的水银温度计和电磁继电器安装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当仓内温度升高到100℃时红灯亮，同时电铃也响，以此来报警。

请按上述要求把各元件连成电路。

精析与解答：

根据题中要求，将温度计、控制电源、电磁继电器的线圈串联组成控制（温度控制）电路；红灯和电铃并联后再和工作电源、电磁继电器的静触点3、动触点（下方）串联，再将绿灯和工作电源、电磁继电器的动触点（上方）、静触点3串联后组成工作电路。

正确的连接电路如图所示。

三.应用题

[例3]如图所示为某校科技活动小组制作的恒温箱的电路示意图，电热丝是恒温箱的加热元件。

图中的水银温度计为导电温度计，上面的金属丝A的高度可以调整，下面的金属丝B与温度计中的水银接触，该温度计的水银液泡被放置到恒温箱内。

请根据此电路图说明恒温箱工作的原理。

精析与解答：

当温度未达到金属丝A所指示的温度时，电磁铁线圈中无电流，电磁铁失去磁性，衔铁被弹簧拉上去，使得电热丝与电压U组成的电路接通。

电热丝被连接在电路中，使恒温箱温度升高。

当导电温度计中的水银柱上升到金属丝A指示的温度时，继电器线圈被接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，电热丝断电停止加热。

温度降低后导电温度计水银柱下降，使得电磁铁线圈所组成的电路断开，衔铁被释放，电热丝再次被接入电路，从而保持恒温箱内温度恒定。

说明：

本题与实际应用有关，体现从物理走向社会的新课标理念。

四.探究题

[例4]小宇想探究扬声器是怎样发声的：

如图甲，用二节5号电池通过开关连到扬声器的输入端，合上开关时，扬声器的锥形纸盆会怎样?

扬声器会发声吗?

然后改变电池的极性，扬声器的锥形纸盆又会怎样?

由此可知扬声器是怎样发出声音的?

精析与解答：

合上开关时，扬声器通电，线圈周围产生磁场，如图乙，由通电螺线管周围的磁场判断方法可知，线圈的左端为N极，与永磁体相吸，因此，线圈带动锥形盆向左运动并发出声响。

如果改变电池的正负极方向，合上开关时，通电线圈的左端为S极，与永磁体互相排斥，因此，线圈带动锥形纸盆向右运动并发出声响。

由实际可看出，如果连续改变扬声器中电流的方向和大小，线圈就带动纸盆来回振动发出声音。

合上开关，扬声器的锥形纸盆向左运动发出声响；改变电池的极性，扬声器的锥形纸盆向右运动发出声响：

当扬声器的电流大小和方向连续变化时，锥形纸盆来回振动发出连续的声音。

电动机

一.基础题

[例1]在探究通电导线在磁场中受力方向与什么因素有关系时，一位同学做了如图甲、乙、丙三个实验。

图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向。

F表示导线受力的方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极。

（1）通过实验甲和乙说明，通电导线在磁场中的受力方向与的方向有关。

（2）通过实验甲和丙说明，通电导线在磁场中的受力方向与的方向有关。

精析：

下图是通电导线在磁场中的受力情况示意图。

（1）比较实验甲和乙，通电导线AB所在处磁场的磁感线方向相同，通电导线AB中的电流方向相反，所受磁场对它的力的方向相反，说明通电导线在磁场中的受力方向与电流的方向有关；

（2）比较实验甲和丙，通电导线AB中的电流方向相同，所在处磁场的磁感线方向相反，所受磁场对它的力的方向相反，说明通电导线在磁场中的受力方向与磁感线的方向有关。

答案：

（1）电流

（2）磁感线

说明：

本题考查分析实验现象、归纳总结得出实验结论的能力。

解题的关键是在分析实验现象时，要分析清楚相同的实验条件和不同的实验条件，然后根据实验现象的不同，找出现象（结果）和实验条件（原因）之间的关系，即归纳得出实验结论。

二.能力题

[例2]直流电动机模型（下图）安装实验中，下列现象可能发生的是（）

A.将电源的两极对调一下，线圈转动方向不变

B.将磁铁的两极对调一下，线圈转动方向不变

C.将电源和磁铁的两极都同时对调，线圈转动方向不变

D.将电源和磁铁的两极都同时对调，线圈会反方向转动

精析：

直流电动机是根据通电线圈能够在磁场中受力转动的现象制成和工作的。

通电线圈在磁场中的受力转动方向与电流方向和磁场方向有关，将电源的两极对调使线圈中的电流方向改变，或将磁铁的两极对调使线圈所在处的磁感线方向改变，都能使线圈的受力转动方向改变；将电源和磁铁的两极同时对调，使线圈中的电流方向和线圈所在处的磁感线方向同时改变，线圈在磁场中的受力转动方向不变。

答案：

C

说明：

本题考查的是物理实践活动内容。

解题的关键是亲身经历探究实验的过程，通过操作和观察，了解直流电动机的结构和工作原理，加深对通电导线在磁场中受力运动方向与电流方向、磁感线方向之间的关系的认识和理解。

三.创新题

[例3]小丽在台灯下用条形磁体做实验时发现，当手中的条形磁体靠近白炽灯时，灯丝就不停地“抖动”。

她略加思索，马上明白这是怎么一回事，并根据这一现象为老师设计了一件巧妙的教具。

（1）灯丝“抖动”的原因是什么?

（2）假如你是小丽，请画出教具设计图，并配以文字说明。

精析与解答：

家庭电路中的电流是交流电，通过用电器的电流，方向来回不停地变化。

我们知道，磁场对电流的作用力方向是和电流方向有关的。

这样，当条形磁体靠近灯泡时，灯丝这根通有电流的导线就会因受力而抖动。

（1）灯丝中有方向变化的电流，因受到磁场的作用力而抖动。

（2）可以帮老师设计一个演示通电导体在磁场受力作用的教具。

如图所示。

说明：

将所学知识灵活运用到实际中去，并能做到举一反三。

四.探究题

[例4]下图是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置图，线圈能够转动的原理是，在实验中为了使线圈能持续转动，采取的办法是，要想使线圈的转动方向与原来的相反，采用的办法是或。

答案：

通电线圈在磁场中要受到力的作用；用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周；改变电流方向；磁场方向

[例5]请你设计一个电路，使直流电动机在人的操作下既能正转，也能反转．电动机的符号是

精析与解答：

要求在人的操作下直流电动机既能正转，也能反转，即电动机中的线圈的受力方向发生改变。

电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的，受力的方向与磁感线的方向和电流的方向有关。

改变电流方向或磁感线的方向，线圈的受力方向就会改变。

电动机中的磁感线方向无法改变。

因此只有改变电动机中的电流方向。

这就要求必须用单刀双掷开关。

方法一：

如图甲，当两个单刀双掷开关都打到2时，直流电动机

端接电源正极，b端接电源负极。

要想改变直流电动机中的电流方向，当两单刀双掷开关都打到3时，直流电动机

端就应该接电源负极，b端接电源正极。

方法二：

还可以用两个电源。

一个单刀双掷开关达到改变直流电动机中电流的目的。

如图乙所示。

单刀双掷开关打到2时，直流电动机

端接电源正极，b端接电源负极。

当打到3时，直流电动机

端接电源负极，b端接电源正极。

电流方向改变了，从而可以改变电动机的转向。

说明：

本题考查学生应用知识的能力。

【模拟试题】

电磁继电器、扬声器

1.电磁继电器是利用控制工作电路通断的开关。

2.控制电路主要由、、、、和等部分组成。

3.工作电路主要由、和等部分组成。

4.电磁继电器中的弹簧的作用是：

电磁铁断电时，把。

电磁铁通电，且电流达到一定的大小，电磁铁才能把。

5.小明在使用电磁断电器时，看到说明书上写着“线圈额定直流电压6V，被控制电压220V、电流1A”，这表明（）

A.控制电压为220V，工作电压为6V，工作电流超过1A

B.控制电压为6V，工作电压为220V，工作电流超过1A

C.控制电压为220V，工作电压为6V，工作电流不超过1A

D.控制电压为6V，工作电压为220V，工作电流不超过1A

6.下列装置中没有应用电磁铁的是（）

A.电磁起重机B.电磁继电器

C.电铃D.电热水器

7.用电磁继电器来操纵高电压、强电流的开关，其主要作用是（）

A.节约用电B.操作简单C.保护用电器D.避免危险

8.扬声器在播放音乐时（）

A.通过线圈的电流方向不变

B.通过线圈的电流方向按一定规律变化

C.线圈是静止不动的

D.上述说法均不正确

能力提高

9.如图所示扬声器的结构示意图，指出其中最重要的三个部件的名称，并说明它们的作用。

10.在图中，画出利用电磁继电器控制两只指示灯的电路，要求：

闭合开关S时，红灯亮；断开S时，绿灯亮。

11.图是一种自动降温风扇的简单示意图。

图中水银温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指示的温度时，电风扇就会自动转起来，试说明它的工作原理。

12.水位监测站要设计一种自动水位报警器，要求水位在警戒线以下绿灯亮，当水位达到警戒线时，红灯亮同时电铃响。

请你设计出能达到此要求的电路图，并简要说明其工作原理。

电动机

达标自查

1.如图所示，电流通过在磁场中的导体AB时，导体AB就运动起来，这说明通电导体在磁场里受到的作用，就是利用这种现象制成的。

2.要改变通电导体在磁场里受力的方向，可以改变的方向，也可以改变的方向。

3.从能量的角度来思考，通电导体在磁场中运动时，能转化成能。

4.用电源供电的电动机叫直流电动机，它是根据制成的。

5.实际的直流电动机的转子是由组成的，定子是由、组成的。

6.下列设备中的电动机是直流电动机的是（）

A.电冰箱B.电风扇C.收录机D.电车

7.关于磁场对电流的作用，下列说法中正确的是（）

A.若通电线圈平面与磁感线垂直，线圈受到磁力作用，但不会转动

B.若通电线圈平面与磁感线平行，线圈就不能转动

C.改变磁感线的方向，通电导体在磁场中受到的作用力的方向不改变

D.改变导体中的电流方向，导体在磁场中受到的作用力的方向不改变

能力提高

8.如图所示为通电的直导线在磁场中的受力情况，“○”表示通电导体的横截面，其中“×”表示电流流进，“·”表示流出。

由图A分别判断出B、C、D中导体的受力方向、磁极和电流方向。

9.磁场驱动通电直导线运动的实验成功后，在此基础上，要想制造电动机，你觉得还需解决哪些技术和原理上的问题？

10.如图所示的小电动机模型你自制成功了吗？

有些什么经验教训？

你的模型与实际的电动机相比，还有哪些不足？

11.你可以用什么办法来改变直流电动机模型的转动方向？

用什么办法可以增大电动机转子的速度？

12.调查与实践：

电动机在日常生活和生产中的使用日益广泛，请你通过调查了解一下电动机在哪些设备或工具中得到使用，把你调查的情况和同学们比较一下，看哪个知道得更多。

【试题答案】

电磁继电器扬声器

1.电磁铁2.略3.略

4.衔铁拉开，断开工作电路；衔铁吸引下来，接通工作电路。

5.D6.D7.D8.B

9.线圈；永磁体；锥形纸盆；线圈中通过交变电流时，与永磁体之间相互作用产生振动，带动纸盆也来回振动，扬声器发声。

10.如下图所示。

11.当温度达到金属丝下端所指的温度时，接通控制电路，电磁铁获得磁性，吸引衔铁，接通工作电路，电风扇转动。

12.略

电动机

1.力；电动机2.电流；磁场3.电；动

4.直流电；通电导线在磁场里受力的作用

5.磁极；线圈；机壳6.D7.A

8.如下图所示

9.将直导线做成线圈使之转动，用换向器改变电流方向使之连续转动下去。

10.略

11.改变电流方向或磁极可以改变转向，增大电流和增强磁场可以增大转速。

12.略