初中物理竞赛分类汇编与讲解磁场和电磁感应

　　作者：物理乐园

　　来源：物理乐园(微信公众号：wulipark)

　　一、知识梳理

　　简单磁现象

　　（1）磁性：物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。

　　（2）磁体：具有磁性的物体叫磁体。磁体分天然磁体和人造磁体。

　　（3）磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。任何磁体都有两个磁极，一个是北极（N极），另一个是南极（S极）。

　　（4）磁极间的作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。

　　（5）磁化：使原来没有磁性的物体带上磁性的过程。软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料；钢被磁化后，磁性能够长期保持，称为硬磁性材料，即为永磁体。

　　磁场和磁感线

　　（1）磁场：磁体和电流周围存在着一种特殊的物质，叫做磁场。

　　（2）磁场的基本性质：对放入其中的磁体产生磁力的作用。

　　（3）磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。

　　（4）磁感线：描述磁场的强弱和方向而假象的曲线。磁体周围的磁感线是从北极出来，回到南极。

　　（5）地磁场及其分布：地球本身是一个巨大的磁体，地磁的北极在地理位置的南极附近；而地磁的南极则在地理位置的北极附近。地磁的南北极与地理的南北极并不重合，它们的夹角称磁偏角。

　　电流的磁场

　　（1）电流的磁效应：丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现，通电导体和磁体一样，周围存在着磁场，即电流具有磁效应。

　　（2）通电直导线的磁场：通电直导线周围的磁感线，是一些以导线上各点为圆心的不等距的同心圆，这些同心圆均在与导线垂直来的平面上，可用安培定则1（右手螺旋定则1）判定磁场的方向。如图14-1所示。

　　（3）通电螺线管的磁场：螺线管线圈中环形电流产生的磁场相当于一个条形磁体。在螺线管的外部，磁感线由N极出来，从S极进入螺线管；在螺线管的内部，磁感线由S极指N极。可用安培定则2（右手螺旋定则2）判定磁场的方向。如图14-2所示。

　　（4）环形电流的磁场方向既可以用安培定则1来判断，也可以用安培定则2来判断。如图14-3所示。

　　电磁铁和电磁继电器

　　（1）电磁铁：内部带有铁芯的螺线管就构成电磁铁。通电螺线管内部插入软铁芯，磁性大大增强。

　　（2）电磁铁的特点：磁性的有无可由电路的通断来控制。磁性的强弱可通过改变电流大小和线圈的匝数来调节；通过电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。磁极可由电流方向来改变。

　　（3）电磁继电器：实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。它的作用可实现远距离操作，利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。它在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。

　　磁场对电流的作用

　　（1）磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用。

　　（2）通电导体在磁场中的受力（安培力）方向：跟电流方向和磁感线方向有关，可用左手定则判定。方法如下：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直传入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指方向就是通电导线所受安培力方向。

　　（3）电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的，它能将电能转化为机械能。

　　电磁感应现象

　　（1）电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。电流感应现象是由英国物理学家法拉第发现的。

　　（2）感应电流的方向：跟导体运动方向和磁场方向有关，可用右手定则来判断。方法如下：伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向感应电流的方向。

　　（3）发电机的原理：是根据电磁感应现象制成的，它能将机械能转化为电能。

　　释疑拓展

　　怎样用小磁针判断磁体的磁性和通电螺线管的磁性及电流的方向

　　在物理研究中，常常要遇到需要判断物体是否具有磁性的问题，那么判断物体是否具有磁性的方法有哪些？我们可根据磁体的一系列特性，得出以下几个方法：

　　（1）根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质（如铁屑），若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。

　　（2）根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。

　　（3）根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近精致的小磁针的两极，偌发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。

　　（4）根据磁极的磁性最强判断：A、B两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。

　　二、例题解析

　　例1如图14-4所示，带负电的金属环绕其轴匀速转动，放在环顶部的小磁针的最后指向是( ）

　　A．N极竖直向上

　　B. N极竖直向下

　　C. N极水平向左

　　D. N极水平向右

　　解析：我们知道，电流的方向为正电荷定向移动的方向，那么负电荷的运动方向一定与电流的方向相反，因此可认为本题目金属环中有与绕其轴匀速转动的图示方向相反方向的电流。将金属环视为通电螺线管的一圈，由安培定则2可知，内部的磁感线方向水平向右，而在环上方的磁感线方向为水平向左。小磁针N极的指向应与环上方磁感线的方向一致，所以正确答案为C。

　　例2为了使小磁针静止时指向如图所示，试画出通电螺线管的绕法。

　　解析：首先可根据小磁针指向和磁感线走向或由磁极间相互作用规律，可以判断螺线管左端为N极，其次根据安培定则2确定电流流向，最后由电流流向确定绕制方式。可画出如图所示的两种绕线方式。

　　

　　通过上述2道例题的分析解答，提醒我们对一些看似简单的问题一定要仔细审题，还要根据它们的物理规律来判断。如例1中带负电的金属环绕其轴匀速转动相当于怎样的电流？例2中绕线的方法只有一种吗？类似问题要多加思考。

　　【跟踪训练】

　　【训练1】通电螺线管上方放一个小磁针，小磁针静止时的方向如图14-7所示，下列说法正确的是 ( )

　　A. 通电螺线管c端为N极，电源a端为正极

　　B. 通电螺线管c端为N极，电源a端为负极

　　C. 通电螺线管d端为N极，电源b端为正极

　　D. 通电螺线管d端为N极，电源b端为负极

　　【答案】B

　　【训练2】如图所示，当电流流过弯曲导线时，线圈中心处的小磁针将( )

　　A. N极垂直纸面向里转

　　B. N极垂直纸面向外转

　　C. N极平行纸面向上、下摆动

　　D. 小磁针静止不动

　　【答案】A

　　磁场的基本特征及其方向的规定是怎样的

　　我们知道，磁场有吸引铁、钴、镍等物质的性质，而且它们之间不接触就可以产生作用力，这种作用力也可称为非接触力，这种力是通过磁场来传递的。要了解磁场，就要了解哪些物质会产生磁场，磁场的基本特性及其方向的规定等知识。现归纳如下：

　　（1）磁体或电流的周围存在着磁场，它是一种特殊形态的物质。磁场不同于实体物质，它看不见、摸不着，但却是客观存在的。

　　（2）磁场的基本特性之一就是对处于其中的磁极或者电流有磁场力的作用。磁场里与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的作用，都是通过自己的磁场作用于对方的。

　　（3）磁场中某点的磁场方向规定为置于该点的小磁针N极受力方向（或者是与小磁针S极受力方向相反的方向），也就是小磁针静止时N极所指的方向。但不能将它误认为小磁针转动的方向。

　　例3.小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来，使它平很并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在（ ）

　　A. 磁体的重心处

　　B. 磁体的某一磁极处

　　C. 磁体重心的北侧

　　D. 磁体重心的南侧

　　解析：根据地理只是可知，我国处在北半球，故北京的地理位置离北极较离南极更近一些。而地球是一个大磁体，地理的北极是地磁的南极。将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来时，它就相当于一个此阵，其N极应指向地理的北极即地磁的南极，并且地磁的南极对磁铁N极的引力将比磁铁S极受到的引力稍大一些。为使条形磁铁平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在磁体重心的北侧。所以正确答案为C。

　　例4如图所示，甲、乙之间用两根导线连成一直流回路，图中的此阵在电路接通时N极向纸外偏转。将电压表正、负接线柱分别接A、B两点，则电压表正常工作，由此可以判断电源在_____中（填“甲”或“乙”）。

　　解析：电路接通时，两根通电导线周围存在磁场，磁针N极向纸外偏转，说明小磁针受力的作用。由安培定则可确定上面一根导线中电流向左，下面一根导线中电流向右。再根据电压表正接线柱接在A点并能正常工作这个情况，可判断得出电源的正极应该接在A上，故电源一定在甲中。

　　通过以上例题可知，要全面了解磁场的基本特性，掌握怎样利用这些特性来判断各类相关问题。

　　【跟踪训练】

　　【训练3】 一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处放一指南针，其指向刚好比原来旋转180°，由此可以判定，这根电缆中电流的方向为 （ ）

　　A. 可能是向北

　　B. 可能是竖直向下

　　C. 可能事向南

　　D. 可能是竖直向上

　　【答案】D

　　【训练4】 1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起了与会科学家的极大兴趣。如图所示，把一通电螺线管沿东西方向悬挂起来，然后给导线通电，请你想一想会发生的现象是 （ ）

　　A. 通电螺线管仍保持在原来位置上静止

　　B. 通电螺线管转动，直到A端指向南，B端指向北

　　C. 通电螺线管转动，直到A端指向北，B端指向南

　　D. 通电螺线管能在任意位置静止

　　【答案】B

　　磁感线的性质及特点

　　（1）磁感线是一系列用来描述磁场方向和强弱空间分布情况的假想的有向曲线，曲线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致。小磁针静止时，其N极指向永远和过该点处的磁感线方向一致。

　　（2）磁场强与弱的分布情况由磁感线的疏密程度直接反映，密处磁场强，疏处磁场弱。

　　（3）磁场中任意两条磁感线是不会相交的，如果相交，那么在交点处曲线具有两个方向，而实际上在稳定的磁场中放置于任何一点的小磁针N极的取向是唯一的，不可能具有两个方向，所以磁感线是不会相交的。

　　（4）在磁体外部的磁感线都是从N极出发，通过空间进入S极，在磁体内部则是从S极指向N极，磁感线出来多少根，进去也多少根。它是连续不中断、无头无尾的闭合曲线。

　　例5.如图所示，弹簧秤下端挂一条形磁铁，其中条形磁铁的N极位于未通电的螺线管内，下列说法中正确的是 （ ）

　　A. 若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将减小

　　B. 若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将增大

　　C. 若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将增大

　　D. 若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将减小

　　解析：若将a接电源正极，b接负极，则根据安培定则可知磁铁周围的磁感线如图14-12所示。由于磁铁N极所在处磁感线较密、磁场较强，故所受向上磁场力较大；磁铁S极所在处磁感线较疏、磁场较弱，故所受向下磁场力较小。所以，磁铁所受磁场力合力向上，弹簧秤示数将变小。

　　同理，若将a接电源负极，b接正极，磁铁所受磁场力合力向下，弹簧秤示数变大，所以正确答案为A、C。

　　例6如图所示，三根长直导线垂直于纸面放置并通以大小相同、方向如图的电流，ac垂直于bd，且ab=ad=ac，则a点处磁感应强度B的方向为 （ ）

　　A. 垂直纸面向外

　　B. 垂直纸面向里

　　C. 沿纸面由a向b

　　D. 沿纸面由a向c

　　解析：应用右手螺旋定则确定直线电流的磁场，可判断出直线电流b和d在a处的磁场强弱程度相同，方向相反正好抵消。而直线电流c在a处地磁场方向为沿纸面由a向b，所以正确答案为C。

　　要解决相关类型的问题，除了了解磁感线的性质和特点以外，还希望同学们对各种形状的磁体或通电导线周围空间的磁场分布情况较为熟悉，这样可以帮助我们更好地解题。

　　【跟踪训练】

　　【训练5】关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（ ）

　　A. 磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致

　　B. 异名磁极间互相吸引，同名磁极间互相排斥，而异名磁极是通过磁场发生相互作用，同名磁极间相互排斥不通过磁场发生相互作用

　　C. 磁感线总是从磁极的N极出发，到S极终止

　　D. 磁感线就是细铁屑连成的曲线

　　【答案】A

　　【训练6】如图所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似打点计时器。当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是 （ ）

　　

　　A. 电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极

　　B. 电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极

　　C. 电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极

　　D. 电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极

　　【答案】D

　　怎样判定通电导体在磁场中的受力和运动方向

　　我们已经知道通电的导体在磁场中会受到安培力，而安培力的受力方向可用左手定则来判断。为了得到正确的判断结论，必须了解和熟悉常见的几种电流方向和磁感线方向的表示方法。

　　例如，如图所示的各图中，我们已知通电导线中电流方向、磁感线方向和所受安培力方向三个中的任意两个方向，请判断出未知一个物理量的方向。

　　首先必须理解途中各种画法所表示的含义。均匀强度的磁场的磁感线通常可用一组平行线来表示，如图（a）和（b）所示。小圆圈表示直导线，小圆圈中画“”表示电流从纸内流出，反之小圆圈中画“×”则表示电流从纸外流入纸内，如图14-15（c）所示。而出现一组“”就表示磁感线从纸内射向纸外，反之出现一组“”就表示磁感线从纸外射向纸内，如图（d）和（f）所示。

　　我们可根据左手定则来判断图中的电流方向、安培力的方向或磁感线方向。判断结果可用画图的形式表示。图（a）中应在小圆圈中画“”。图（b）中安培力的方向应垂直磁感线向右下方。图（c）应画与图b）相同的一组磁感线。图（d）应在直导线中标出向左上方的力的方向。图（e）应画一组“”来表示磁感线的方向。图（f）电流的方向应该指向右上方。

　　分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤为：

　　（1）画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况；

　　（2）用左手定则确定各段通电导线所受安培力；

　　（3）根据初速度方向结合牛顿定律确定导体的运动情况。

　　例7.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，磁铁不动。则 （ ）

　　A. 磁铁对桌面压力增大

　　B. 磁铁对桌面压力减小

　　C. 桌面对磁铁有摩擦力

　　D. 磁铁所受合力不为零

　　进一步研究：若直导线偏左，则上述选项正确的是（ ）

　　解析：先判断条形磁铁上方的磁感线方向，通电导线在此磁场中受到的安培力用左手定则判断得出其方向为竖直向上，根据力的作用是相互的（牛顿第三定律）可知，通电导线对条形磁铁的作用力方向为竖直向下，所以磁铁对桌面压力将增大。由于磁铁所受的力都在竖直方向，水平方向无相对运动的趋势，所以桌面对磁铁没有摩擦力的作用。磁铁处在静止状态，故合力为零。所以答案为A。

　　若直导线偏左，由于磁场在磁铁两极磁感线方向有所变化，用左手定则判断得出现在通电导线所受安培力方向为斜向左上方，则通电导线对条形磁铁的作用力方向为斜向右下方。这就使磁铁有向右运动的趋势，因此桌面对磁铁有向左的静摩擦力作用。而直导线偏右时出现的情况相似，桌面对磁铁有向左的静摩擦力作用。在此种情况下选项A、C是正确的。

　　例2.两根相互靠近的平行长直导线同时通过电流时，导线之间是否存在相互作用力？怎样判断相互作用力是引力还是斥力？

　　解析：两根相互靠近的平行的唱支导线当它们同时通过同向或反向电流时，导线之间存在相互作用力，要判断相互作用力究竟是引力还是斥力，首先要搞清为什么会产生作用力。

　　我们使用安培定则和左手定则，就可以研究相互靠近的、平行的长直导线通电后，它们之间的相互作用。

　　如图所示，同时让导线、通过自下而上的电流，即通过同相电流。先研究通电导线周围产生的磁场，利用安培定则可以知道导线的右边磁感线是垂直纸面向里的，导线的左边的磁感线是垂直纸面向外的。导线位于导线的右边，因此导线处于导线产生的磁场中，磁感线是垂直纸面向里的，接着使用左手定则判断导线在磁场中所受的安培力，不难看出导线处在导线所产生的磁场中，所受的安培力是水平向左。同样的方法，可以判断导线处在导线所产生的磁场中，所受的安培力是水平向右的，、之间相互吸引。

　　同理，如果、通以反向电流的话，则、之间相互吸引。

　　由此可以推想到，通电螺线管匝与匝之间也应存在着相互作用力，而且两匝之间的相互作用力一定是引力，只要在两匝间各取一小段相互平行的圆弧，当所取的圆弧小得足以把它当做直线看待，这两小段圆弧之间的作用力一定是引力，从而可以得出上述结论。

　　进一步研究：两根直导线相互垂直且靠近，但不接触，通以如图14-18所示的电流，现固定导线，则导线受力运动的情况将怎样？

　　解析：先研究通电导线周围产生的磁场，利用安培定则可以知道导线下方的磁感线是垂直纸面向里的，导线上方的磁感线是垂直纸面向外的。导线的上半部分位于导线上方垂直纸面向外的磁感线中，用左手定则判断可得导线的上半部分所受的安培力向右，而的下半部分所受得安培力向左，故导线将顺时针方向转动。在导线转向与导线平行的过程中，在相互之间的安培力作用下，相互吸引而渐渐靠近。

　　例2.如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图所示方向的电流时，线圈将怎样运动？

　　

　　由此可以推想到，通电螺线管匝与匝之间也应存在着相互作用力，而且两匝之间的相互作用力一定是引力，只要在两匝间各取一小段相互平行的圆弧，当所取的圆弧小得足以把它当做直线看待，这两小段圆弧之间的作用力一定是引力，从而可以得出上述结论。

　　进一步研究：两根直导线相互垂直且靠近，但不接触，通以如图14-18所示的电流，现固定导线，则导线受力运动的情况将怎样？

　　通过以上三道例题的分析解答，我们可以发现要对安培力作用下物体的运动方向进行判断，是有一定的方法和技巧的，掌握了一些基本的方法，问题就比较容易解决。现将一些基本的方法归纳如下：

　　（1）转换研究对象法：因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，因此要定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，就可先分析电流在磁体磁场中所受安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受的电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。

　　（2）电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受的合力方向，最后确定运动方向。

　　（3）等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。

　　（4）利用结论发：两电流互相平行式无转动趋势，同相电流相互吸引，反向电流相互排斥；两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。

　　特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向。

　　【跟踪训练】

　　【训练7】如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线。与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里。电键闭合后，受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ）

　　A.水平向左

　　B.水平向右

　　C.竖直向下

　　D.竖直向上

　　【答案】C

　　【训练8】如图所示，马蹄形磁铁用轻弹簧悬挂着，磁铁下方水平放着一根导线，导线固定，并通以自左向右的电流，若自上向下看，则磁铁 （ ）

　　A. 逆时针旋转，并向下运动

　　B.逆时针旋转，并向上运动

　　C. 顺时针旋转，并向上运动

　　D.顺时针旋转，并向下运动

　　【答案】A

　　【训练9】如图所示，一根细弹簧，一端固定在铁架台上，另一端和放在铁架台上面木块上的光亮铜板相接触，弹簧固定在铁架台上的一端与电源正极相连接，木块上的铜板和电源的负极相接，调节弹簧使其自然下垂时，正好碰到铜板。问：电键闭合时，将会看到什么现象？解释此现象产生的原因？

　　【答案】当电键闭合时，会发现弹簧上下跳动。原因：当电键闭合时，弹簧中有电流流过，每相邻的两匝都流过同方向的电流。根据前面的分析可知，匝与匝之间存在着相互的吸引力，使弹簧收缩，弹簧下端和铜板脱离，电源被切断，弹簧间的引力消失，在重力作用下弹簧又被拉长，弹簧下端又和铜板接触，电源又接通，如此反复下去就产生了我们看到的现象。

　　怎样设计和使用电磁继电器来控制电路

　　要设计和使用电磁继电器来控制电路，就必须弄清电磁继电器（核心是电磁铁）的工作原理。使用时是通过控制电磁铁的电流，来达到控制工作电路的目的的。当电磁铁通电时，会把衔铁吸过来，使动触点和静触点（或分离），工作电路闭合（或断开）。当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。电磁继电器的工作电路和控制电路的组成和特点分布如图（a）和（b）所示。

　　

　　工作电路由电器（如电动机）、（高压）电源和电磁继电器的触点形成主要特点是高电压、强电流；控制电路由电磁继电器的线圈、（低压）电源和开关组成，主要特点是低电压、弱电流。

　　例10.如图所示为某校科技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，上面的电热丝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在恒温箱内，请根据此电路图说明恒温箱的工作原理。

　　

　　解析：通电后当恒温箱未达到导电温度计金属丝A下端所指示的温度时，电热丝被连在电路中，使恒温箱温度升高，当导电温度计的水银柱上升到金属丝A下端所指示的温度时，继电器线圈被接通，衔铁被吸下，电热丝断电，停止加热。温度降低后，继电器线圈电路断开，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。

　　例11 小明利用学校实验室的电磁继电器，热敏电阻R1，可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出）R1处于恒温箱内，图（b）是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器电源两端的电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的的衔铁被吸合。

　　

　　（1）请简述此恒温箱的工作过程。

　　（2）为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不是接在C、D端？

　　（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90Ω--150Ω，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种：

　　A、0--100Ω B、0--200Ω

　　C、0--1000Ω D、0--1500Ω

　　请问选择哪一个可变变阻器？为什么？

　　（4）小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处？请你提出一个解决方案。

　　解析：

　　（1）根据如图（a）所示的控制电路，可知恒温箱温控系统是由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R2的阻值，利用热敏电阻R1的阻值和性能等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内，其工作过程如下：

　　由于热敏电阻R1的电阻温度的升高而减小，当恒温箱内温度逐渐升高时，热敏电阻R1的阻值下降，直流控制电路中电流增大。恒温箱内的温度达到或者超过预设之高温度时，电磁继电器吸合衔铁，切断电流加热电路，恒温箱开始降温。

　　当恒温箱内的低于预设之最低温度时，热敏电阻R1的阻值增大，直流控制电流中电流减少，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温。

　　不断反复接通和断开交流加热电路，恒温箱又开始升温。

　　（2）恒温箱的加热器应接在A、B端。

　　这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，断开上触电，停止加热，而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，闭合上触电又进行加热。这样才能实现温度控制。

　　如果加热器接在C、D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，闭合下触电加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实验恒温控制。

　　（3）电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻

　　R总=R1+R2=200Ω

　　温度控制在90℃时，由图（b）曲线可知，R1=50，可变电阻值应为

　　R2=（200-50）Ω=150Ω，

　　温度控制在150℃时，由图12-25（b）曲线可知，R1=30，可变电阻值应为

　　R2=（200-30）Ω=170Ω，

　　所以要选一个能提供150Ω--170Ω阻值的可变电阻器，题目中的B选项既满足上述阻值要求，又便于调节，故选用B即可。

　　（4）小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命失分不利。

　　为了解决这个问题，可以设想制造一种继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值（如题目中的30mA），这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路。

　　当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁。从而使继电器和加热器有一个较长的稳定工作状态，达到既能恒温控制又能延长使用寿命的目的。

　　通过上面的例子我们可以发现，要解决此类问题需要对题目中给出的文字信息和图中工作信息进行分析、归纳和整理。题目中给出的各信息有着相互依存的依赖关系，如控制电路决定着工作电路的工作状态等，要学会用物理知识解决现实生活中的实际问题，更能认识到科学知识的重要性。这对学生知识的全面性和对基础知识的综合运用能力、用物理语言规范解释物理现象的能力等有一定的要求。相当一部分学生虽对物理规律和物理现象有所了解，在运用物理基本概念和基本规律解决问题时却表现出支离破碎、层次不清或混乱、张冠李戴的缺憾。这些问题请同学们要努力克服。

　　此外，还应该了解使用电磁继电器来控制电路的多种用途。如用温控开关、声控开关或光控开关等替代拓展11题中的红外测温仪，则此电路就是火警或盗警电路。

　　【跟踪训练】

　　【训练10】 如图所示为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，红灯、绿灯和电铃的工作状态分别是什么？

　　

　　【答案】水是导体，当水位达到或超过警戒线时，电磁铁部分的电路被接通，电磁铁吸引衔铁使原来接通的绿灯断开，同时接通了电铃和红灯的电路，因此出现绿灯灭、红灯亮、电铃响的状态。

　　【训练11】在“非典”期间，为做好高考期间的“非典”防治工作，某市考试中心决定在所有高考考场门口安装红外线测温仪，红外线测温仪的基本功能是对通过它的考生能自动测量体温。现有如下器材：“220V，15W”的红灯（一盏）；“220V，15W”的绿灯（一盏）；“220V，100W”的电铃（一个）；导线若干。根据以上器材，设计一个电路：要求当正常体温的人通过或无人通过红外线测温仪时，安装在校门口传达室里的绿灯亮，当有体温超过38℃的人通过红外线测温仪时，安装在校门口传达室里的绿灯熄灭同时红灯亮、电铃响（在电路中红外线测温仪相当于一个自动开关）。请在图中完成该电路，使其满足上述要求（电路图连线不得交叉）。在你完成的电路中，电磁继电器的上端相当于条形磁体的 极（选填“N”或“S”）.

　　

　　【答案】当正常体温通过或无人通过红外线测温仪时，要使安装在校门口传达室里的绿灯亮，表明无异常情况，从图中可以看出，电磁继电器上方触点为常闭触点，电磁铁无磁性时接通所以接绿灯，中间触点为电源触点，应接电源一端，下方触点为常开触点当有体温超过38℃的人通过红外线测温仪（异常情况）时，电磁铁有磁性，接通下方触点，红灯和电铃同时工作，所以下方触点应接红灯和电铃。根据安培定则，不难判断出电磁铁的上端为N极，

　　产生感应电流的条件及如何改变感应电流的方向

　　在学习电磁感应现象以及产生感应电流时，要首先领会产生感应电流的条件，才能在解题时会判断是否有感应电流产生。

　　（1）产生感应电流必须同时满足三个条件：电路是闭合的；导体要在磁场中做切割磁感线的运动；切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。这里要注意的是闭合电路的“一部分导体”而不是“整个电路”，还要注意“做切割磁感线的运动”，所谓切割磁感线就是把磁感线切断，也就是说导体的运动方向一定要与磁感线成一定的角度，而不是与磁感线平行，否则磁感线是切不断的。另外，电路必须是闭合的，而不是断开的，即组成电路的给个元件连接成一个电流的通路。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生电压。当我们把整个闭合回路等效成电路来进行分析时，做切割磁感线运动的这部分导体就相当于这个等效电路中的“电源”。

　　（2）如何改变感应电流的方向？感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关，可用右手定则来判断。而右手定则可以反映它们之间方向上的关系。因此要改变感应电流的方向可以从两方面考虑：一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。

　　例12.如图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ）

　　A.开关S断开，导线ab竖直向下运动

　　B.开关S闭合，导线ab竖直向上运动

　　C.开关S闭合，导线ab从纸里向纸外运动

　　D.无法判断有误感应电压和感应电流

　　解析：根据题意电流表指针发生偏转，这说明电路中产生了感应电流。可以用产生感应电流需要满足三个条件来判断。选项中导线ab竖直向上和向下运动，都不能切割磁感线所以无论开关闭合还是断开都不会有感应电流。选项A、B都错。开关闭合，导线ab从纸内向纸外运动，能切割磁感线，又是一部分导线在切割磁感线，满足产生感应电流的三个条件：所以一定有感应电流。故答案是C。

　　例13如图所示是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较（a）、（b）

　　两图可以得出感应电流方向与 有关的结论；比较（a）、（c）

　　两图可以得出感应电流方向 有关的结论。

　　

　　解析：研究感应电流的方向与哪些因素有关，应采用控制变量法。本题中（a）、（b）两幅图中有不同之处：（a）、（b）两图中导线切割磁感线的运动方向相反，电表指针摆动方向也不同，其余相同，说明感应电流的方向与导线切割磁感线的运动方向有关；（a）、（c）两图中磁极放置的方位不同，即磁感线方向不同，指针摆动方向相反，其余相同，说明感应电流方向还与磁感线方向有关。所以本题填空内容为“导体切割磁感线的运动方向”、“磁感线方向”。

　　例14.如图所示，一个有界匀强磁场区域、磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右），则 （ ）

　　

　　A.导线框进入磁场时，感应电流的方向为abcda

　　B.导线框离开磁场时，感应电流方向为adcb

　　C.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

　　D.导线框进入磁场时，受到的安培力水平向左

　　解析：导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可判断感应电流方向是dcbad；现在cd导线成一根通电导线，它在磁场中要受到安培力的作用，由左手定则可判断安培力的方向仍为水平向左。所以答案是D。

　　通过上述例题可以发现解决电磁感应现象的问题，一定要正确理解和运用右手定则。导体在磁场中的运动产生感应电流用的右手定则，判断电流在磁场中受力情况用的是左手定则，注意两者不要混淆。右手定则的“因”是运动，“果”是感应电流，即因运动而产生电。左手定则的“因”是通电，“果”是受到安培力，即因为有电而受力。

　　【跟踪训练】

　　【训练12】如图所示，水平面上放置两根平行的光滑金属导轨，其上搁置两根金属棒ab和cd，它们能在导轨上自由滑动，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，当ab向右滑动时，棒cd（ ）

　　A.保持静止不动

　　B.一定向右滑动

　　C.一定向左滑动

　　D.向左或向右滑动都有可能

　　【答案】B

　　【训练13】金属圆环的圆心为O，金属棒Oa、Ob可绕O在环上转动，如图所示。当外力使Oa逆时针方向转动时，Ob将（ ）

　　A.不动

　　B.顺时针转动

　　C.逆时针转动

　　D.无法确定

　　【答案】C

　　【训练14】如图所示，一无限长直导线通有电流，矩形导线框abcd与长直导线共面，现将矩形框从直导线的左侧平动至右侧过程中，关于线框中感生电流的方向，下列说法中正确的是（ ）

　　A.感生电流的方向先是adcb，后变成abcd

　　B.感生电流的方向先是adcb，后变成abcd，又变成adcb

　　C.感生电流的方向始终是adcb

　　D.感生电流的方向始终是abcd

　　【答案】B

　　直流电动机和交流发电机的工作原理是什么

　　电动机是根据通直导线在磁场中受力作用而工作的。

　　如图14-34所示，将一矩形线圈放入磁场中，当接通电源让电流流过线圈时，分析线圈的转动情况。当在图（a）所示位置通电时，ab边电流向里，cd边电流向外。根据左手定则ab边受到向上的磁场力，cd受到向下的磁场力，它们共同作用在线圈上，给线圈一个顺时针转动的力矩，线圈转动起来，当转至图（b）所示位置时，ab边受到向上的磁场力和cd边受到向下的磁场力是一对平衡力，但由线圈受到惯性，线圈仍会由图（b）所示位置继续顺时针旋转下去，此时，ab边依然受到向上的磁场力，cd受到向下的磁场力，但此时它们的力矩却使线圈向逆时针转动，造成线圈不能在磁场中连续转动下去，在图（b）位置处来回摆动几次后，最后停在图（b）位置处，这个位置叫做线圈的平衡位置。由此可知，若使线圈能持续转动，必须在线圈通过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，从而依旧使线圈受到顺时针方向的力矩而持续地转动下去。实际上这样就成了直流电动机。

　　

　　在线圈转过平衡位置后改变线圈的电流方向，这一任务是通过“换向器”的装置来实现的。图是直流电动机的工作模型。换向器由两个彼此绝缘的半环E、F组成。E与线圈ab边连接，F与线圈cd边连接。AB为电源连接位置固定的电刷。

　　

　　图（a）中线圈顺时针转动，转到平衡位置时，两电刷恰好与两半环绝缘位置接触，即图（b）所示，线圈中电流为零，磁场力为零，线圈由惯性继续转动，当转过平衡位置后，两半环E、F接触的电刷发生改变，流过线圈的电流发生改变，继续提供是线圈顺时针转动的力矩，从而线圈能够持续转动，即如图（c）（d）所示。如果线圈启动时正好处于平衡位置，这时接通电路，线圈不会转动，这个位置叫做它的死点，必须靠外力使线圈转过死点才能起动。实际的直流电动机的转子是由多组线圈组成，换向器也是由多对互相绝缘的铜片组成。

　　各组线圈的平衡位置彼此错开：没有死点，在任何位置均可启动。

　　下图是交流发动机的模型。在永久磁铁的两极间有一个矩形线圈abcd，它可以绕轴OO′转动。线圈的两端点分别与铜滑环A、B焊接在一起，这部分构成发电机的内部电路；两花环A、B又分别与E、F两个电刷作可以相对滑动的接触，两电刷为外部电路的两个端点。当线圈在磁场中转动时，滑环也跟着一起转动，它通过电刷与外电路接通组成一个闭合电路。

　　线圈在磁场中转动时，它的ab边和cd边作切割磁感线运动，线圈中产生感应电流。当线圈平面转到与磁感线平行的平面时，由于这一刻，ab边和cd边的运动方向都跟磁感线垂直，如图（b）所示，因而此时感应电流为最大值。当线圈平面转到跟磁感线垂直的平面时，由于这一时刻，ab边和cd边运动方向均与磁感线平行，不作切割磁感线运动，因而没有感应电流。如图（c）所示，跟磁感线垂直的这个面叫做中性面。线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次。因此线圈转动一周，感应电流的方向要改变两次；这种周期性变化的电流叫做交流电。线圈转动一周的时间就是交流电的周期，1s有多少个周期就是交流电的频率。在一个周期里，交流电的方向改变两次。我国日常交流电周期为0.02s，频率为50Hz，交流电的方向每秒改变100次。

　　实际的交流发电机结构比较复杂，主要是由定子和转子两部分组成。大型发电机定子是线圈，能产生磁场的电磁铁、水轮机或汽轮机等带动转子旋转从而在定子线圈中发出电来。它们都是将机械能化为电能的装置。

　　由于电动机和发电机基本结构相似，容易混淆，故将它们之间的区别归纳至表中。

　　根据上述工作原理分析，可以得出：如果在交流发电机上装个换向器就可变为直流发电机了。

　　例15安装一台直流电动机模型，接入实验电路后能正常转动，如果分别作下述调整，不能改变直流电动机转动方向的做法是（）

　　A.对调直流电动机磁铁的两极

　　B.改变线圈中电流的方向

　　C.调节滑动变阻器，改变电流的大小

　　D.对调电源的正、负极

　　解析：通电导体或通电线圈在磁场中的受力方向与导体（线圈）中的电流方向、磁场有关。改变电流方向或磁场方向都可以改变导体受力方向。而改变电流的大小只能改变受力的大小，不能改变直流电动机的转动方向。所以答案是C。

　　如图是直流两用机，（1）当K1闭合、K2断开时，这时电路中没有其他电源装置，这时它相当于一个发电机。能量转化是由机械能转化为电能。当电流流过电灯时，电能转化为内能和光能。

　　当线框顺时针方向转动时，ab边向上运动，cd边向下运动，根据右手定则判定线圈中的电流方向为abcd，这时流过电灯的电流方向为b’a’。当线圈继续转动至与磁感线相垂直的平面再继续转动时，ab向下运动，cd向上运动，线圈中的电流方向为dcba，但经过转向器后流过小灯的电流方向仍为b’a’，换向器起到变交流为直流、保持流过小灯的电流方向不变的作用。

　　（2） 当K1断开、K2闭合时，线圈abcd与电源相连，流过线圈的电流方向为abcd，根据左手定则判定ab边所受的安培力向下，cd边所受的安培力向上，因此线圈将沿逆时针绕轴转动。此时它相当于一个电动机，将电能转化为机械能。换向器的作用是当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，使线圈能够连续转动。

　　通过以上例题可以发现，直流电动机的构造和直流发电机构造相同，同一电机既可以作为发电机，又可以作为电动机。在发电机旋转时，必受到与其转动方向相反的安培力作用；电动机旋转时，必产生与输入电流相反的感应电流。

　　【跟踪训练】

　　【训练15】在安装直流电动机模型的实验中，要改变电动机的转动方向，通常采用的方法有：(1) _________________；（2）_________________。

　　【答案】(1) _调换磁铁两极__；（2）__调换电源两极_。

　　【训练16】分别说明图中的（a）、(b)和（c）图表示的是发电机还是电动机？

　　

　　【答案】可以从能量转化的角度来区别，电动机是将电能转化为机械能的机器，所以外部一定接有电源，而发电机是将机械能转化为电能的装置，它提供电能所以外部一定接有用电器。另外直流发电机和交流发电机的主要区别是直流发电机接有换向器，而交流发电机无换向器。所以装置（a）是直流电动机，装置（b）是直流发电机，装置（c）是交流发电机。

　　五、课后作业

　　一．选择题

　　1.两根外形完全相同的钢棒，一根具有磁性，另一根不具有磁性。将两根钢棒互相接触若干次，便可以辨别出哪一根有磁性，哪一根无磁性，作出以上判断需要将两根钢棒接触的最少次数是( )

　　A. 1次 B. 2次

　　C. 3次 D. 4次

　　2．关于磁感线的概念，下列说法中正确的是 ( )

　　A.磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线

　　B.磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极

　　C.磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致

　　D.两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交

　　3.物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，就应排除地磁场对实验的影响。下列关于奥斯特实验的说法中，正确的是( )

　　A.该实验必须在地球赤道上进行

　　B.通电直导线必须竖直放置

　　C.通电直导线应该水平东西方向放置

　　D.通电直导线可以水平南北方向放置

　　4.如图所示，A为电磁铁，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环。现将A、B、C放置在天平的左盘上。当A中通有电流I时，C悬停在空中，天平保持平很。当增大A中电流时，绝缘磁环C将向上运动。在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，若不考虑摩擦及空气阻力，则下列描述正确的是 （ ）

　　

　　A.天平仍保持平衡

　　B.天平左盘先下降后上升

　　C.天平左盘先上升后下降

　　D.天平左盘一直下降至最低点

　　5.如图所示，电流从A点分两路通过堆成的半圆支路汇合于B点，在圆环中心O处地磁感应强度为（ ）

　　A.最大，垂直纸面向外

　　B.最大，垂直纸面向里

　　C. 零

　　D.无法确定

　　6.一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图所示。若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力F盒摩擦力f的变化情况分别是（ ）

　　A.F增大，f减小

　　B.F减小，f增大

　　C.F与f都增大

　　D.无法确定

　　7.如图所示，矩形线圈abcd在电磁铁两级之间，线圈两段的半圆铜环分别和两个电刷接触，电刷和电磁铁线拳串联，现在P、Q之间接一个直流电源，使线圈abcd绕OO’轴转动，则线圈的转动方向是（ ）

　　A. P接正、Q接负时，顺时针方向转动；P接负、Q接正时，逆时针方向转动

　　B. P接正、Q接负时，逆时针方向转动；P接负、Q接正时，顺时针方向转动

　　C.不论P、Q接正还是接负，线圈都是逆时针方向转动

　　D.不论P、Q接正还是接负，线圈都是顺时针方向转动

　　8．直流电动机工作时，通电线圈在磁场中能连续转动是由于（ ）

　　A.靠换向器不断改变线圈中的电流方向

　　B.全靠线圈转动的惯性

　　C.靠磁场方向不断改变

　　D.通电线圈在磁场中任何时候都受力

　　9.磁带录音机既可以录音，也可用以放音，其主要部件为运行的磁带和绕线圈的磁头。录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化，这样便将声音信号转化为此信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理，下列各种说法中正确的是（ ）

　　A.录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应

　　B.录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应

　　C.录音和放音的基本原理都是电流的磁效应

　　D.录音和放音的基本原理都是电磁感应

　　10.如图所示，同一平面内的三条平行导线穿有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好。匀强磁场的方向垂直纸面向里，导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 （ ）

　　A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a

　　B.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a

　　C.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b

　　D.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b

　　11.如图所示，物体A通过一弹簧挂在天花板下，在条形磁铁逐渐靠近A的过程中，若物体A是铁块，则弹簧长度将____________，A受重力将____________。

　　12.如图所示，要使磁铁M的磁性最强，应将滑动变阻器滑片P移至__________端，同时将开关接到_____________位置。

　　13.如图所示，通电导体A在两个电磁铁之间，由于受安培力作用而沿安培力方向以速度v向上运动，电磁铁a端应接电源________极，c端应接电源__________极。

　　14.如图所示，把轻质的环形导线用绝缘细绳挂在条形磁铁S极的附近，使磁铁和圆环处于同一平面。当环内通电时，环将____________（选填“会”或“不会”）转动，环将___________（选填“靠近”或者“离开”）磁铁。

　　15.如图所示，原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流I，在其直径AB上靠近B点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流I’，方向如图所示。线圈上A点处受到的安培力的大小为____________，而圆形线圈将_______________。

　　16.如图所示，在蹄形磁铁磁极间有一可绕OO’轴自由转动的闭合线圈abcd。当磁铁绕OO’轴沿图示方向转动时，线圈abcd中感应电流的方向为___________，如果沿OO’轴向下看，线圈abcd会发生_________________现象。

　　17. 1831年，英国著名物理学家________发现了电磁感应现象，导致了__________的产生，从而开辟了人类电的时代。

　　18.如图所示，两金属棒ab和cd连成一回路，分别放在两个方向相反的匀强磁场中。现要使cd向右运动，那么cd中电流方向___________（选填“cd”或者“dc”），ab应向__________运动（选填“向上”或“向下”）.

　　

　　19.如图所示是发电机工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈逆时针方向转动，当转动到（a）图位置时，由于线框________磁感线，因而电路中_________，当转到（b）、（d）两图的位置时，由于ab边切割磁感线的方向________，因而外电路中的电流方向_____。

　　20.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量）。例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图（a）所示，图（b）是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图。

　　

　　问：

　　（1） 为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________（选填“a”或“b”）。

　　（2） 若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向_______（选填“左”或“右”）移动。

　　（3） 如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且线路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是___________________________________________________________。

　　三、计算说理题

　　21.如图所示，平行轨道MN和PQ上有一辆平板小车，车上有一个通电线框，图中虚线框A、B、C、D、E等是磁场区域，内有垂直纸面向里或想歪的磁场。

　　

　　（1） 要使小车在图示位置时所受到向右的推力，此时A、B

　　部分磁场的方向如何？

　　（2） 小车经过B、C位置时，B、C两处磁场方向应如何?怎样改变磁场方向才能使小车始终受到向右的推力?

　　（3） 从这个模型可以联想到什么实际应用?

　　课后作业答案：

　　一、选择题

　　1、A 2、C 3、D 4、B 5、C 6、C 7、D 8、A 9、B 10、B

　　二、填空题

　　11、变长，不变 12、b,c 13、正，负 14、会，靠近 15、，以直径AB为轴转16、adcba，顺时针方向转动 17、法拉第，发电机 18、dc,向上 19、不切割，无电流，相反，相反 20、（1）a； （2）左；（3）电源提供的电流太小，以致电磁铁的磁性太弱、弹簧的劲度系数太大等

　　三、计算说理题

　　21、

　　（1）A中磁场垂直纸面向里，B中磁场垂直纸面向外，

　　（2）B中磁场垂直纸面向里，C中磁场垂直纸面向外；小车所到达的每个位置，左边磁场垂直纸面向里，右边磁场垂直纸面向外，小车就可始终受到向右的推力；

　　（3）磁悬浮列车；磁场力可作为列车前进动力。