当闪电击中时,可以看到附近的磁罗盘针会因放电而抖动。在闪电之前,静电电荷的积累不会导致指南针的偏转,但只有当闪电真正击中指南针时才会发生偏转。关于电压、电流和磁性,这个现象说明了什么?
正如电可以利用来产生磁一样,磁也可以利用来产生电。后一种过程称为电磁感应。设计一个简单的实验,探讨电磁诱导的现象。beplay体育下载不了
也许证明电磁感应的最简单方法是构建由线圈的线圈和敏感电表的简单电路(对于该实验,优选数字仪表),然后将磁铁移动超过线圈。您应该注意到磁体相对于线圈的位置与时间相对于线圈之间的直接相关性,并且仪表指示的电压或电流量。
许多学生不正当地假设电磁感应可能发生在存在静态磁场。这不是真的。在这个问题的“答案”部分所描述的简单的实验设置足以驱散这个迷团,并阐明学生对这一原则的理解。顺便说一下,这个活动是一个很好的方法,让学生开始思考微积分术语:将一个变量与随着时间的推移变化率另一个变量。
一个大型音频扬声器可以用来演示这两种原理电磁学和电磁感应。解释如何完成。
我不会告诉你如何设置或做这个实验,但我会给你展示一个典型的音频扬声器:
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“音圈”附接到柔性扬声器锥体,并且可以自由地沿着磁体的长轴移动。磁铁是静止的,牢固地锚固到扬声器的金属框架上,并以音圈的中间为中心。
当使用物理大(即“低音扬声器”)扬声器时,该实验最令人印象深刻。
后续问题:确定扬声器可能出现的一些故障,这些故障会使扬声器无法正常工作。
由于不是每个人都准备好对这种实验的大扬声器进行了准备好的访问,因此可能有助于在课堂上有一个或两个“低音扬声器”的扬声器,以便学生在此阶段进行实验。任何时候你都可以鼓励学生在课堂上设置即兴实验,以探索基本原则,这是一件好事。
如果有人要轻轻敲击其中一个扬声器的锥体,你认为可能发生什么?其他发言者会做什么?在电磁和电磁诱导方面,解释发生了什么。
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你可以自己做这个实验,用一根很长的电线把两个扬声器分开一个明显的距离。当别人轻拍另一个人的时候,倾听并感受对方的声音,然后交换角色。
这个实验不仅说明了电磁学和电磁感应的双重原理,而且也说明了建立一个简单的声音驱动音频电话系统是多么容易。
强烈建议在课堂上拥有相同的一对“低音扬声器”扬声器,用于该实验,以及长长的双线电缆(一条旧的延长线丝线适用于此目的,带有鳄鱼 -剪辑“跳线”导线以使连接)。
画出电流通过一根直线和一根线圈所产生的磁场模式:
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使用任何一个解释你的答案右手规则(常规流程)或左手定则(电子流)。
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在你的学生的研究中,他们会遇到“右手定则”和“左手定则”来将电流和磁场方向联系起来。这两种规则之间的区别取决于文本是使用“常规流动”符号还是“电子流”符号来表示电荷通过导体的运动。不幸的是,这是另一个被流行的电流的两个“标准”概念所不必要地混淆的电力概念。
当工程师和物理学家绘制示出由直流携带线产生的磁场的图片时,它们通常会使用该符号来实现:
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解释圈子和点和圆形和交叉符号的意思,参考右手规则。
带点的圆表示从纸外指向你的磁通向量。带叉的圆圈表示磁通矢量远离你进入纸中。把这些想象成带有点(点)和fletchings(十字架)的箭的图像。
作为本问题的后续行动,您可能希望以不同的角度绘制当前携带的电线,并且随着学生绘制相应的箭头点和尾部的实践问题。
1820年,法国物理学家AndréMarieAmpère发现,携带电流的两个平行线将彼此吸引,或者彼此排斥,这取决于两种电流的方向。设计实验以重现ampère的结果,并确定当前的指示必须去产生有吸引力的对抗力量。
我不会在这里给出答案,因为这个问题的全部意义在于激发你去设计和操作一个实验。让事实自己给你答案吧!
在与学生讨论时间期间,此实验非常值得执行。有几种方法可以在1820年的Ampère在1820年恢复的方式展示电磁效应。将学生对该实验的不同方法进行比较将是有趣的。
您应该鼓励学生鼓励的习惯之一是发现或确认原则的实验。在研究其他民族的调查结果的同时是获得知识的有效模式,初级研究的奖励(即直接实验)更大,结果更具权威性。
另外一点你可能想在这里提到的是解决问题的技巧改变问题。而不是设想两个直的平行线,想象那些弯曲的电线,所以它们形成了两个平行线圈。现在右手法则适用于确定磁极,引力与斥力的问题就更容易回答了。
一种永磁体是一种不需要电源就能保持磁场的装置。虽然我们许多人都经历过永磁体的磁力作用,但很少有人能描述出来原因永磁。用你自己的话解释永久磁场的成因。
用于移动废钢和钢的起重机使用电动磁铁来保持金属件,而不是勺子或其他一些机械抓取装置:
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在起重机的说明中,叠加图纸,示出了这样做的电磁铁,电源和接线。还包括开关,因此起重机操作员可以打开和关闭磁铁。此外,绘制相同电路的电气原理图,示出了起重机磁路中的所有组件。
这是我的原理图:
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我会把它留给你在起重机上画出这个电路的插图。你的答案应该显示电线线圈嵌入在电磁铁组件中,靠近操作器的开关符号,电源的电池符号,以及携带电流进出电磁铁线圈的电线。
这个问题的主要目的是让学生将电路和电磁原理与现实寿命应用联系,并展示了起重机中的线路路径如何使原理图的整洁,清洁布局。
一种电磁阀利用电磁线圈的磁力来驱动阀门机构:
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基本上,这是电控开/关水阀。然而,在该阀的发展中,设计工程师发现由电磁圈线圈产生的磁力不足以每次实现可靠的阀门致动。在该电磁阀设计中可以改变什么,以产生更大的动力?
以下是可以增加磁场的强度的几种方式:通过线圈通过更大的电流,在线圈中使用更多的线材,或者使用更好或更大的磁芯材料突出场强。这些不是增加由铁衔铁上磁场的动作产生的机械力的唯一方法,但它们可能是最直接的。
随访问题:假设当电磁线圈通电时,该阀门不打开。确定这种失败的一些可能的原因。
这里的基本问题是“什么是影响电磁产生的磁场强度的因素?”易于研究线圈尺寸,核心材料,电流等级等的影响。学生在这个问题中需要做些什么应用这个现实生活场景的技术。
请务必与学生一起在随访问题上,考虑非电气以及电气故障可能性。
线圈是由许多环组成的。这些循环虽然沿着环形路径,但可以认为是相互平行的。我们知道,只要两条平行的导线有电流,这两条导线之间就会产生机械力(如André Marie Ampère的著名实验)。
当电流通过线圈的线圈时,互连的力倾向于压缩线圈或延伸它?解释你的答案。
当电流通过线圈时,线圈会趋向于压缩。
挑战问题:线圈会发生什么,如果交替通过它的是电流而不是直流电?线圈会压缩,延伸,还是做一些完全不同的事情?
这样的问题要求学生想象一种用直线定义的现象的“弯曲”版本(Ampére的实验)。当然,有些学生会比其他人更难以想象这一点。对于那些在这种形式的问题解决中挣扎的人,花一些时间讨论解决问题(可视化)技术来帮助那些发现这很难做到的人。其他学生在分析这个问题时,是否发现有什么特别的图画、素描或类比是有用的?
关于交替当前的挑战问题是“诀窍”问题。“不可思考”的答案是,通过交流电流,将有一个替代方向的力:排斥一个半周期,然后在下一个半周期的吸引力。您可能会发现学生划分了此评估,有些思想会有交替的力量,而其他人则认为该力量将始终保持相同的方向。有一种确定的方法可以证明谁在这里是正确的:建立一个实验交流电源亲眼看看(直线,平行的电线将适用于此)!
哪种磁铁运动超过电线将产生最大的电压表指示:垂直,平行或根本没有动作?
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