第8章 电磁相互作用
1．电磁感应现象
知识点? 法拉第的发现
1．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫作电磁感应。所产生的电流叫作感应电流。感应电流的方向与导体在磁场中的运动方向及磁场方向都有关系。
知识点? 发电机
2．发电机的原理是电磁感应，它将机械能转化为电能。
3．大小和方向发生周期性地变化的电流叫作交变电流，简称交流电(AC)。在交变电流中，电流周期性地变化次数与所用时间的比值叫作频率，单位是赫兹(Hz)，我国电网的交流电频率是50Hz。
1．发电机是利用电磁感应现象制成的。(√)
2．在电磁感应现象中，电能转化为机械能。(×)
3．导体在磁场中运动时，一定可以产生感应电流。(×)
4．导体中感应电流的方向只与导体运动的方向有关系。(×)
重难点? 电磁感应现象
【典例1】如图甲是现在网络热卖的一款“自发电门铃”，图乙是它的工作原理图。当手按压门铃时，会使线圈在磁场中运动，从而启动门铃信号传输，再通过无线电传输发射给应答接收装置，达到提醒的功能。此过程中门铃内的线圈相当于 （填“用电器”或“电源”），它的工作原理是 。
解析：手按压门铃时，会使线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，无线电将携带有信息的电流信号发射给接收装置，达到提醒功能，所以它的工作原理是电磁感应现象。这个过程中，将机械能转化为电能，所以线圈相当于电源。
答案：电源 电磁感应现象
解答电磁感应现象考题，要抓住产生感应电流的条件及该现象中的能量转化：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫作电磁感应现象；此过程中，将机械能转化为电能。
【对点训练】
1．小红有一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，这是电磁感应现象，在这个过程中的能量转化是机械能转化为电能（填能的转化）。
重难点? 发电机
【典例2】小辉将玩具汽车里的电动机拆下来，在电动机的转轴处加装了一个小齿轮，在电动机尾部的接线柱处连接一个半导体LED灯珠，当他将小齿轮放置在转动的自行车车轮上，如图所示，则齿轮的转动方向是 （填“顺时针”或“逆时针”）。他发现LED灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光，通过这个实验证明了该实验产生的电流是 （填“交流”和“直流”）电，产生电流是利用了 原理。
解析：根据图知车轮逆时针转动，要想车轮带动齿轮发电，齿轮需要逆时针转动；因为发光二极管具有单向导电性，电流只有从正极流入，灯泡才能发光，所以LED灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光说明产生的电流是交流电；产生电流的现象叫电磁感应现象。
答案：逆时针 交流 电磁感应
解答发电机考题，要从其原理、能量转化、感应电流方向的变化等角度入手，同时还要熟悉关于交流电的相关知识。
【对点训练】
2．如图所示是发电机模型，在线圈转动过程中，下列说法正确的是(C)
A．线圈在转动的过程中每时每刻都会产生感应电流
B．线圈在转动的过程中产生感应电流的方向不会变化
C．线圈在转动过程中也会受到磁场施加力的作用
D．线圈在转动过程中将电能转化为机械能
实验 导体在磁场中产生电流的条件
1．实验装置
2．实验器材
蹄形磁体、灵敏电流计、导体棒（铜或铝）、导线、电源、开关、线圈
3．实验步骤
(1)将导线、导体棒、开关与灵敏电流计连成一个闭合电路；
(2)将闭合电路的一部分导体（导体棒）放置在磁场中，导体静止时，观察灵敏电流计的指针；
(3)将闭合电路的一部分导体放置在磁场中，导体沿磁场方向运动时，观察灵敏电流计的指针；
(4)将闭合电路的一部分导体放置在磁场中，导体做切割磁感线运动时，观察灵敏电流计的指针；
(5)将导体棒换成线圈与灵敏电流计连成一个闭合电路；
(6)将线圈的一部分导体放置在磁场中，线圈静止时，观察灵敏电流计的指针；
(7)将线圈的一部分导体放置在磁场中，线圈的一部分导体做切割磁感线运动时，观察灵敏电流计的指针。
4．实验数据记录表格
次数 导体棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动（不切割磁感线运动） 无
3 切割磁感线运动 有
5.实验结论
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。
6．评估交流
(1)实验主要器材的作用：灵敏电流计：显示感应电流的存在、大小与方向。
(2)实验方法
①转换法：通过观察灵敏电流计指针是否偏转判断电路中是否产生感应电流；通过观察灵敏电流计指针偏转方向判断感应电流方向。
②控制变量法：①探究感应电流的方向与导体运动方向的关系：控制磁场方向不变，改变导体运动方向；②探究感应电流的方向与磁场方向的关系：控制导体运动方向不变，改变磁场方向。
【对点训练】
如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，表中记录的是实验过程及现象。
(1)实验通过观察电流计的指针是否发生偏转来判断电路中是否有感应电流。
(2)分析表中的实验过程及现象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流。
(3)让导体ab自左上向右下运动，电流计指针向左偏转（填“不偏转”“向右偏转”或“向左偏转”）。
(4)要使感应电流方向发生改变，可采取的措施是
保持磁场不变，只改变导体水平运动的方向（或保持导体运动的方向不变，改变磁场的方向）。（写出一种即可）
(5)从能量转化的角度分析，感应电流产生的过程是机械能转化为电能。
(6)如果利用本实验装置，将电流表换成电源，则可以探究磁场对通电导体的作用。
序号 导体ab运动方向 电流计指针偏转情况
1 向前 不偏转
2 向后 不偏转
3 向左 向右偏转
4 向右 向左偏转
5 向上 不偏转
6 向下 不偏转
〈拓展提升〉
(7)使导体ab水平向右运动，电流计指针向右偏转；再让导体ab水平向左运动，电流计指针向左偏转，这说明感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。
(8)使导体ab以速度v1水平向右运动，观察电流计指针偏转的角度，接着使导体ab以速度v2(v2＞v1)水平向右运动，则观察到电流计指针偏转角度与前一次相比变大（填“变大”“变小”或“不变”）。
2．磁场对电流的作用
知识点? 磁场对通电导线的作用
1．通电导体在磁场中受力的作用。力的方向与电流方向和磁场方向有关。磁场对电流的作用，是电能转化为机械能的过程，电动机就是根据这一原理制成的。
知识点? 让线圈在磁场中转起来
2．在线圈刚刚转过平衡位置时，如果立刻改变线圈中的电流方向，线圈的受力方向也立刻改变，线圈就可以继续转动下去。所以每当线圈刚刚转过平衡位置时，换向器自动的改变一下线圈中的电流方向，线圈就可以不停地转动下去。
重难点? 磁场对通电导线的作用
【典例1】如图所示是新型武器——电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去。下列设备与电磁炮的工作原理不同的是( )
A．电磁弹射装置 B．动圈式话筒
C．电动机 D．电压表
解析：由题意可知，炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。电磁弹射装置的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故A不符合题意；动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，故B符合题意；电动机、电压表，都是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，故CD不符合题意。
答案：B
对于电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应实验区分要注意条件。电流磁效应现象中通电后产生磁性，磁场对通电导体有力的作用现象中通电后导体受力开始运动，电磁感应现象中部分导体运动才可能产生电流。
【对点训练】
1．如图所示，圆环形绝缘凹槽内装满水银，水银的内外侧用导线接入电路，圆心处放置一块圆柱形磁体，闭合开关后，发现水银逆时针流动。小明进行了如下操作：先对调电源的正负极，再对调磁体的南北极，则该操作中水银的流动情况是(C)
A．一直顺时针流动
B．一直逆时针流动
C．先顺时针流动，再逆时针流动
D．先逆时针流动，再顺时针流动
2．下列设备工作时利用了通电导体在磁场中受力运动的是(C)
A．指南针 B．电熨斗
C．电风扇 D．动圈式话筒
重难点? 电动机
【典例2】在物流分拣中心，智能分拣机器人的投入使用，极大地提高了分拣效率，充电5分钟工作4小时，实现24小时不间断分拣。机器人的动力装置为电动机，其工作原理是( )
A．磁场对电流的作用，将机械能转化为电能
B．磁场对电流的作用，将电能转化为机械能
C．电磁感应原理，将机械能转化为电能
D．电磁感应原理，将电能转化为机械能
解析：电动机在工作的过程中会消耗电能，电能主要转化为机械能，其工作原理是通电导体在磁场中受力运动，即磁场对电流的作用。
答案：B
关于电动机考题，我们要熟练掌握关于电动机的原理、换向器的作用、能量转化、故障分析、转速与转向的影响等方面的知识，结合电动机运行的过程进行分析。
【对点训练】
3．《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。下列家用电器与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的(D)
4．如图所示的实验中，闭合开关后，支架上原先静止的轻质铝管ab会朝某个方向运动，这表明磁场对通电导体会产生力的作用。改变磁场方向或者改变电流方向，可以使铝管ab运动的方向发生改变。电动机（填“电动机”或“发电机”）就是根据这个原理制成的，其能量转化方式为电能转化为机械能和内能。
3．跨学科实践：传感技术
知识点? 把声音转换为电流
1．话筒的原理：声音使纸片发生了振动，纸片上的线圈随之在磁场中做切割磁感线运动，发生电磁感应现象，线圈中产生与声音相对应的感应电流，就把声音转变成了电流。
知识点? 传感技术
2．在技术上，声、光、热、力等信息都可以转换为电信号。实现这些转换的器件，叫传感器。第8章 电磁相互作用
1．电磁感应现象
知识点? 法拉第的发现
1． 电路的 导体在 中做 磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫作 。所产生的电流叫作 电流。感应电流的方向与导体在磁场中的 方向及 方向都有关系。
知识点? 发电机
2．发电机的原理是 ，它将 能转化为 能。
3．大小和方向发生 地变化的电流叫作 ，简称 。在交变电流中，电流周期性地变化 与所用 的比值叫作频率，单位是 ，我国电网的交流电频率是 Hz。
1．发电机是利用电磁感应现象制成的。(√)
2．在电磁感应现象中，电能转化为机械能。(×)
3．导体在磁场中运动时，一定可以产生感应电流。(×)
4．导体中感应电流的方向只与导体运动的方向有关系。(×)
重难点? 电磁感应现象
【典例1】如图甲是现在网络热卖的一款“自发电门铃”，图乙是它的工作原理图。当手按压门铃时，会使线圈在磁场中运动，从而启动门铃信号传输，再通过无线电传输发射给应答接收装置，达到提醒的功能。此过程中门铃内的线圈相当于 （填“用电器”或“电源”），它的工作原理是 。
解答电磁感应现象考题，要抓住产生感应电流的条件及该现象中的能量转化：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫作电磁感应现象；此过程中，将机械能转化为电能。
【对点训练】
1．小红有一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，这是 现象，在这个过程中的能量转化是 （填能的转化）。
重难点? 发电机
【典例2】小辉将玩具汽车里的电动机拆下来，在电动机的转轴处加装了一个小齿轮，在电动机尾部的接线柱处连接一个半导体LED灯珠，当他将小齿轮放置在转动的自行车车轮上，如图所示，则齿轮的转动方向是 （填“顺时针”或“逆时针”）。他发现LED灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光，通过这个实验证明了该实验产生的电流是 （填“交流”和“直流”）电，产生电流是利用了 原理。
解答发电机考题，要从其原理、能量转化、感应电流方向的变化等角度入手，同时还要熟悉关于交流电的相关知识。
【对点训练】
2．如图所示是发电机模型，在线圈转动过程中，下列说法正确的是( )
A．线圈在转动的过程中每时每刻都会产生感应电流
B．线圈在转动的过程中产生感应电流的方向不会变化
C．线圈在转动过程中也会受到磁场施加力的作用
D．线圈在转动过程中将电能转化为机械能
实验 导体在磁场中产生电流的条件
1．实验装置
2．实验器材
蹄形磁体、灵敏电流计、导体棒（铜或铝）、导线、电源、开关、线圈
3．实验步骤
(1)将导线、导体棒、开关与灵敏电流计连成一个闭合电路；
(2)将闭合电路的一部分导体（导体棒）放置在磁场中，导体静止时，观察灵敏电流计的指针；
(3)将闭合电路的一部分导体放置在磁场中，导体沿磁场方向运动时，观察灵敏电流计的指针；
(4)将闭合电路的一部分导体放置在磁场中，导体做切割磁感线运动时，观察灵敏电流计的指针；
(5)将导体棒换成线圈与灵敏电流计连成一个闭合电路；
(6)将线圈的一部分导体放置在磁场中，线圈静止时，观察灵敏电流计的指针；
(7)将线圈的一部分导体放置在磁场中，线圈的一部分导体做切割磁感线运动时，观察灵敏电流计的指针。
4．实验数据记录表格
次数 导体棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动（不切割磁感线运动） 无
3 切割磁感线运动 有
5.实验结论
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。
6．评估交流
(1)实验主要器材的作用：灵敏电流计：显示感应电流的存在、大小与方向。
(2)实验方法
①转换法：通过观察灵敏电流计指针是否偏转判断电路中是否产生感应电流；通过观察灵敏电流计指针偏转方向判断感应电流方向。
②控制变量法：①探究感应电流的方向与导体运动方向的关系：控制磁场方向不变，改变导体运动方向；②探究感应电流的方向与磁场方向的关系：控制导体运动方向不变，改变磁场方向。
【对点训练】
如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，表中记录的是实验过程及现象。
(1)实验通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(2)分析表中的实验过程及现象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中就产生感应电流。
(3)让导体ab自左上向右下运动，电流计指针 （填“不偏转”“向右偏转”或“向左偏转”）。
(4)要使感应电流方向发生改变，可采取的措施是
。（写出一种即可）
(5)从能量转化的角度分析，感应电流产生的过程是 能转化为电能。
(6)如果利用本实验装置，将电流表换成 ，则可以探究磁场对通电导体的作用。
序号 导体ab运动方向 电流计指针偏转情况
1 向前 不偏转
2 向后 不偏转
3 向左 向右偏转
4 向右 向左偏转
5 向上 不偏转
6 向下 不偏转
〈拓展提升〉
(7)使导体ab水平向右运动，电流计指针向右偏转；再让导体ab水平向左运动，电流计指针向 偏转，这说明感应电流的方向与导体 的方向有关。
(8)使导体ab以速度v1水平向右运动，观察电流计指针偏转的角度，接着使导体ab以速度v2(v2＞v1)水平向右运动，则观察到电流计指针偏转角度与前一次相比 （填“变大”“变小”或“不变”）。
2．磁场对电流的作用
知识点? 磁场对通电导线的作用
1．通电导体在磁场中受力的作用。力的方向与 方向和 方向有关。磁场对电流的作用，是 能转化为 能的过程， 就是根据这一原理制成的。
知识点? 让线圈在磁场中转起来
2．在线圈刚刚转过 位置时，如果立刻 线圈中的电流方向，线圈的受力方向也立刻 ，线圈就可以 转动下去。所以每当线圈刚刚转过 位置时，换向器自动的 一下线圈中的电流方向，线圈就可以不停地转动下去。
重难点? 磁场对通电导线的作用
【典例1】如图所示是新型武器——电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去。下列设备与电磁炮的工作原理不同的是( )
A．电磁弹射装置 B．动圈式话筒
C．电动机 D．电压表
对于电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应实验区分要注意条件。电流磁效应现象中通电后产生磁性，磁场对通电导体有力的作用现象中通电后导体受力开始运动，电磁感应现象中部分导体运动才可能产生电流。
【对点训练】
1．如图所示，圆环形绝缘凹槽内装满水银，水银的内外侧用导线接入电路，圆心处放置一块圆柱形磁体，闭合开关后，发现水银逆时针流动。小明进行了如下操作：先对调电源的正负极，再对调磁体的南北极，则该操作中水银的流动情况是( )
A．一直顺时针流动
B．一直逆时针流动
C．先顺时针流动，再逆时针流动
D．先逆时针流动，再顺时针流动
2．下列设备工作时利用了通电导体在磁场中受力运动的是( )
A．指南针 B．电熨斗
C．电风扇 D．动圈式话筒
重难点? 电动机
【典例2】在物流分拣中心，智能分拣机器人的投入使用，极大地提高了分拣效率，充电5分钟工作4小时，实现24小时不间断分拣。机器人的动力装置为电动机，其工作原理是( )
A．磁场对电流的作用，将机械能转化为电能
B．磁场对电流的作用，将电能转化为机械能
C．电磁感应原理，将机械能转化为电能
D．电磁感应原理，将电能转化为机械能
关于电动机考题，我们要熟练掌握关于电动机的原理、换向器的作用、能量转化、故障分析、转速与转向的影响等方面的知识，结合电动机运行的过程进行分析。
【对点训练】
3．《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。下列家用电器与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的( )
4．如图所示的实验中，闭合开关后，支架上原先静止的轻质铝管ab会朝某个方向运动，这表明磁场对通电导体会产生 的作用。改变磁场方向或者改变 方向，可以使铝管ab运动的方向发生改变。 （填“电动机”或“发电机”）就是根据这个原理制成的，其能量转化方式为 。
3．跨学科实践：传感技术
知识点? 把声音转换为电流
1．话筒的原理：声音使纸片发生了 ，纸片上的线圈随之在磁场中做 运动，发生 现象，线圈中产生与声音相对应的 ，就把声音转变成了电流。
知识点? 传感技术
2．在技术上，声、光、热、力等信息都可以转换为 。实现这些转换的器件，叫传感器。
