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20.5 磁生電
繩子搖動后，你觀察到了什么現象，這說明了什么呢？
觀察與思考
一、什么情況下磁能生電
　奧斯特發現電流的磁效應后，許多科學家都在思索：既然電流能產生磁，那么磁能否產生電呢？
　英國物理學家法拉第在10年中做了多次探索，1831年終于取得突破，發現了利用磁場產生電流的條件和規律。
　根據這個發現，后來發明了發電機，使人類大規模用電成為可能，開辟了電氣化的時代。
1.物理學史（法拉第）
法拉第（Michael Faraday，1791—1867），英國物理學家、化學家。曾當過裝訂書籍的學徒，工余苦讀。在1821—1831年間，法拉第進行了多次實驗，發現了電磁感應現象。
法拉第
提出問題
什么情況下磁能生電？
設計實驗
要使磁生電需要使用哪些器材？
最方便獲得的磁場用什么器材？
要測出電流用什么器材？
要把電流表接入電路要哪些器材？
2.探究什么情況下磁能生電
磁鐵
電流表
導線
實驗電路
思考：如果電路中產生的電流太小，有什么辦法改進實驗？應該用什么器材來檢測電流呢？
更換
更換
組好電路后，做各種嘗試，看能否產生電流？
進行實驗
示范實驗：探究什么情況下磁可以生電
觀察現象
什么情況下磁能生電
運動情況 指針擺動情況
靜止
上下運動
前后運動
左右運動
思考：如果把磁感線想象成一根根實實在在的線，把導線想象成一把刀，你能說出磁場產生電流的條件嗎？
不動
不動
不動
擺動
實驗現象
閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中會產生電流。這種由于導體在磁場中運動而產生電流的現象叫做電磁感應，產生的電流叫做感應電流。
導體中產生感應電流的條件：
1.電路閉合。
2.部分導體在磁場中做切割磁
感線的運動。
3.電磁感應
如圖導體ab如箭頭方向運動，下列四種情況下導體中有感應電流產生的是（ ）
A
A
A
C
A
B
C
D
導體中產生感應電流的條件：電路閉合；部分導體在磁場中做切割磁感線的運動。
導體運動方向與磁感線平行，未切割磁感線
導體與磁感線平行，未切割磁感線
不是閉合電路
例題
4.探究感應電流方向的影響因素
當磁場方向不變時，感應電流的方向與導體切割磁場線方向有關。
（點擊觀看）
當導體切割磁感線方向不變時，感應電流的方向與磁場方向有關。
能改變感應電流的方向的是（ ）
A.同時改變磁場方向和導體切割磁感線的的運動方向
B.保持導體切割磁感線運動的方向不變，改變磁場方向
C.將磁場方向和切割磁感線的導體的運動方向都不改變
D.增加切割磁感線的導線的長度
B
例題
風力發電
水力發電
發電機是如何發電的呢？
火力發電
觀察與思考
二、發電機
1.手搖發電機
（1）觀察模型式手搖發電機的構造
磁極是兩個半圓形的；
線圈是通過銅環、電刷和燈泡連接起來的；
搖把是通過皮帶傳動裝置帶動線圈轉起來的。
連續轉動的線圈
往復運動的導線
發電機中：
代替
這樣有什么好處呢？
（2）觀察發電機轉速對小燈泡亮度的影響
演示：把發電機和小燈泡連接起來。用不同的速度搖動轉輪，燈泡亮度的怎樣變化？
發電機線圈轉得越快，產生的電流越大，小燈泡越亮。
（3）檢驗手搖發電機電流方向的變化
演示：把兩個發光二極管極性相反地并聯起來，并與發電機串聯。轉動搖把，發現二極管交替發光，說明什么？
說明手搖發電機提供的電流方向在不停的改變。
2.交變電流
手搖發電機產生的電流的方向在不停地改變，這種不停地改變方向的電流，叫做交變電流，簡稱交流。
在交變電流中，電流在每秒內周期性變化的次數叫做頻率。我國電網以交流供電，頻率為 50 赫茲。
電池供電時，電路中電流從正極流向負極，方向并不改變，叫做直流。
3.發電機的基本原理
圖1
圖2
當轉子與磁感線垂直時，
線圈沒有切割磁感線，線
圈中沒有電流。
（平衡位置）
（點擊觀看）
當轉子轉過平衡位置時，
線圈切割磁感線，線圈中
有電流。
圖3
圖4
當轉子繼續向下旋轉到
達磁感線垂直位置時，線
圈沒有切割磁感線，線圈
中沒有電流。
（點擊觀看）
當轉子繼續旋轉時，導
體切割磁感線方向發生改
變，電流方向發生改變。
接著會回到圖1的位置。
工作原理：電磁感應現象
能量轉化：機械能轉化為電能
結構：轉子、定子
定子
轉子
思考：我國使用的是交流電，為什么家里的燈泡不會忽明忽暗
燈泡是會忽明忽暗，電流方向改變一次就會暗亮一次，但是由于交流電是50Hz的，就是說電流方向1秒內變化100次，人眼不能感知這么快的光的變化。
實際的發電機仍是由轉子和定子兩部分組成的。
大型發電機一般采取線圈不動、磁極旋轉的方式來發電。
為了得到較強的磁場，要用電磁鐵代替永磁體。
大型發電機安裝轉子
能量轉化：
機械能
轉化
電能
其他形式的能
轉化
4.實際的發電機
思考：回顧之前的搖繩發電的視頻，繩子搖動后為什么產生了電流？
地球是有磁場的，繩子與電流表組成了閉合回路，繩子在搖動過程中，做切割磁感線運動，就產生了感應電流。
思考：如果我們分別站在南北方向，搖動繩子，還會有感應電流嗎？
不會，此時繩子與地磁場平行，沒有做切割磁場線運動。
動圈式話筒的工作原理：
當對著話筒說話或唱歌時，聲音使膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，線圈在磁場中切割磁感線產生感應電流，這樣就將聲信號轉換成電信號。
磁生電
電磁感應
產生感應電流的條件：形成閉合回路；在磁場中做切割磁感線運動
發電機
交流電：電流大小、方向隨時間周期性變化
能量轉化：機械能→電能
定義
影響感應電流方向的因素：磁場方向；導體切割磁感線方向
工作原理
1．下列有關電磁現象的說法正確的是（ ）
A．電磁感應現象中電能轉化為機械能
B．感應電流方向與磁場方向和導體切割磁感線運動方向有關
C．奧斯特實驗說明導體周圍存在磁場
D．電鈴工作時，機械能轉化為電能
B
2.（2019 廣安） 如圖所示是一款“運動手環”，其主要部分是一段內置一小塊磁體的密閉空心塑料管，管外纏繞著線圈。戴著這種手環走路時，塑料管跟著手一起運動，磁體則在管內反復運動，線圈中便會產生電流，液晶屏上就會顯示出運動的步數，此過程利用了______________的原理，將____________能轉化為電能。
電磁感應
機械
3．如圖所示是電磁實驗，正確的是 ( )
A． 圖甲研究電磁鐵磁性強弱與電流大小的關系
B． 圖乙研究電磁感應現象
C． 圖丙研究磁場對電流作用
D． 圖丁研究電流的磁場
D
4.在探究“產生感應電流的條件”實驗中。
（1）實驗中，觀察___________________________判斷電路中是否有感應電流。
（2）閉合開關，若導體AB不動，左右
移動磁體，電路中___________（選填
“有”或“無”）感應電流。
（3）該實驗的結論是：閉合電路的
一部分導體，在磁場中做___________
運動時，導體中就會產生感應電流。
（4）如果將小量程電流表換成_____，
可以探究磁場對通電導體的作用。
有
切割磁感線
電源
電流表的指針是否偏轉

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