資源簡介

(共36張PPT)
第5節 磁生電
知道電磁感應現象及產生感應電流的條件。
學習目標
知道影響感應電流方向和大小的因素。
了解交流發電機的工作原理。
知道交流電和直流電的區別、大型交流發電機的組成以及我國交流電的周期和頻率。
情境導入
發電機是如何發電的呢？
風力發電
水力發電
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。
法拉第的這個重大發現，帶來了電能的大規模生產和利用，開辟了電氣化的新紀元。
下面，讓我們追尋著法拉第的腳步，一起來探究電磁感應現象。
一、電磁感應現象
產生電磁感應現象的條件和規律
【提出問題】
如何通過“在磁場中運動的導體”和“運動的磁體”來產生電？
【實驗探究】
【設計實驗電路】
產生持續電流的條件是什么？
一是需要電源（有電壓）；
二是電路要閉合。
怎么知道電路中有電流呢？
用電流表測量（最好是靈敏電流表）
還需要什么實驗器材？
線圈、
蹄形磁體、
開關、
導線
按圖連接電路，使線圈、開關和靈敏電流表串聯成一個閉合回路。
【實驗過程】
1. 線圈的一側在磁場中靜止時：
（1）閉合開關，觀察電流表指針是否偏轉。
（2）換用磁性更強的蹄形磁體，閉合開關，觀察電流
表指針是否偏轉。
（3）換用匝數更多的線圈，閉合開關， 觀察電流表
指針是否偏轉。
實 驗 條 件 指針擺動情況 是否有電流產生
線圈的一側在磁場中
靜止
閉合開關
閉合開關，
增強磁體磁性
閉合開關，
增加線圈匝數
不擺動
不擺動
不擺動
沒有電流產生
沒有電流產生
沒有電流產生
2. 線圈的一側在磁場中運動時：
（1）閉合開關，讓導線在磁場中做水平（即垂直于磁場方向）向左和向右運動，觀察電流表指針是否偏轉。
（2）閉合開關，讓導線在磁場中做（平行于磁場方向）向上和向下的運動，觀察電流表指針是否偏轉。
（3）閉合開關，讓導線在磁場中斜向上或斜向下運動，觀察電流表指針是否偏轉。
實 驗 條 件 指針擺動情況 是否有電流產生
線圈的一側在磁場中
運動
垂直于磁場方向向左（右）運動
平行于磁場方向向上（下）運動
斜向上（下）運動
擺動
不擺動
擺動
沒有電流產生
有電流產生
有電流產生
3. 導線靜止而磁體運動
（1）閉合開關，讓磁體做水平向左和向右運動，
觀察電流表指針是否偏轉。
（2）閉合開關，讓磁體做向上和向下的運動，
觀察電流表指針是否偏轉。
（3）閉合開關，讓磁體斜向上或向下運動，
觀察電流表指針是否偏轉。
實 驗 條 件 指針擺動情況 是否有電流產生
導線靜止而磁體運動
磁體做水平向左（右）運動
磁體向上（下）運動
磁體斜向上（下）運動
擺動
有電流產生
擺動
有電流產生
不擺動
沒有電流產生
【分析與論證】
我們能否從該實驗中歸納出在什么情況下能夠產生感應電流？
1.做切割磁感線運動
2.閉合電路的一部分導體
【實驗結論】
大量的實驗表明：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流。
1.電磁感應
閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫做電磁感應。
2.感應電流
電磁感應產生的電流就叫感應電流。
3.感應電壓
如果電路不閉合，當導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中不會產生感應電流。但在導體兩端會有感應電壓。
剛才做實驗時，靈敏電流表指針左右偏轉，說明什么？
產生的感應電流方向不同。
思考與討論
你認為產生的電流方向跟哪些因素有關？
可能與導體運動方向（切割磁感線的方向）有關。
可能與磁場方向（磁感線方向）有關。
【實驗探究】感應電流方向與什么因素有關
導體運動方向 磁極方向 指針偏轉方向
導體向右 N在上
導體向左 N在上
導體向右 S在上
導體向左 S在上
【實驗過程】
指針向左
指針向左
指針向右
指針向右
【提出問題】
【實驗結論】
感應電流的方向與__________和 _____________有關。
改變其中的一個，電流方向______；
若同時改變這兩個方向，電流方向________。
磁場方向
導體運動方向
改變
不變
電磁感應現象中能量轉化
電磁感應現象中，移動導體切割磁感線時消耗了_______能，在閉合電路中產生了_______能。
機械
電
機械能轉化為電能。
如何用實驗方法研究感應電流的大小與導體切割磁感線的速度及磁場強弱之間的關系呢？
用下圖實驗裝置實驗。
1.分別使線圈慢速與快速切割磁感線，觀察感應電流的大小。
2.換用磁性明顯比原磁體的磁性強的磁體，保證導線同樣速度垂直切割磁感線，觀察感應電流的大小。
電 吉 他
電磁感應現象在生產、生活中有廣泛的應用，如電吉他（右上圖）。電吉他的發音是通過電磁拾音裝置（拾音器）連接揚聲器而實現的。拾音器的基本結構如右下圖 所示，由銅線在磁體上繞成線圈，線圈連接到擴音器。磁體產生的磁場使吉他弦線磁化，弦線反過來會產生自己的磁場。當弦線被撥動而產生振動時，相當于線圈相對弦線做切割磁感線運動，從而在線圈中產生感應電流。此感應電流的頻率與弦線振動的頻率相同，感應電流通過擴音器和揚聲器，我們就聽到了電吉他彈奏的聲音。
拓展
二、交流發電機
活動
把手搖發電機與電流表連接起來，如圖所示。轉動手搖發電機的線圈，可以看到電流表指針___________,說明發電機產生的電流方向是____________的。
左右擺動
發生改變
發電機的工作原理——電磁感應
如圖所示，ab和cd不斷做切割磁感線運動，由于磁感線方向是不變的，而ab和cd的運動方向總是相反，并且不斷改變，于是線圈和外部電路就有了方向不斷改變的感應電流。
線圈轉動一周，電流方向改變兩次。
交流電：電流方向周期性改變方向的電流。
直流電： 電流方向不發生改變的電流。
認識我國的交流電
周期：0.02秒
頻率：50赫茲（Hz）
1秒內電流方向改變的次數：100次
發電機由轉子和定子兩部分組成。
大型交流發電機一般采用線圈不動（定子）、磁極旋轉（轉子）的方法來發電。有時還用電磁鐵代替永磁體，因為線圈匝數多，導線很粗，高速旋轉困難，所以使用電磁鐵可得到強的磁場。
大型交流發電機
發電機與電動機的結構本質上是一樣的，因此在情況特殊時也可以用電動機來做發電機，旋轉電動機的磁體就可以產生電。
拓展
電動機做發電機
發電機與電動機的比較
電動機 發電機
結構 能量轉換
原理
分類
定子和轉子
電能轉成機械能
機械能轉成電能
電磁感應
通電線圈在磁場里轉動
交流電動機
直流電動機
交流發電機
直流發電機
課堂小結
一、電磁感應現象
1.電磁感應
閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動
時，導體中就會產生電流，這種現象叫做電磁感應。
2.感應電流
電磁感應產生的電流叫感應電流。
3.感應電壓
如果電路不閉合，當導體在磁場中做切割磁感
線運動時，導體中不會產生感應電流。但在導
體兩端會有感應電壓。
4.感應電流的方向與磁場方向和導體運動方向
有關。
5.電磁感應現象中的能量轉化。
6.電流的大小與導體切割磁感線的速度及磁場
強弱有關。
二、交流發電機
1.發電機利用了電磁感應原理發電，將其他形式能轉
化為電能。
2.交流電和直流電。
3.發電機和電動機的區別。
及時鞏固
1.在下圖所示的實驗裝置中，能夠用來研究產生感應電流的條件的是（ ）
C
A B C D
2.如右圖所示，要使流過靈敏電流計的電流反向，下列措施中可行的是（ ）
①只將磁場反向
②只將線圈的運動方向反向
③同時將磁場和線圈的運動方向反向
④增加磁鐵的磁性或線圈匝數
A．①② B．②③ C．①③ D．①④
A
3.下列說法錯誤的是（ ）
A.發電機是將機械能轉化為電能的裝置
B.發電機線圈中產生的是交流電
C.發電機產生的電流方向跟線圈轉動的方向有關
D.發電機的原理是奧斯特實驗現象
D
4.微風吊扇通電后扇葉轉動，此過程中____能轉化為動能。拔下插頭，在插頭處接發光二極管，用手旋轉葉片，發光二極管發光，這是_____生電的現象，人們利用這一原理制成了_______（選填“發電機”或“電動機” ）。
電
磁
發電機
5.在“探究感應電流的產生”的實驗中。小穎同學的四次實驗情況分別如圖所示。
（1）有同學說：“只要閉合電路中的一部分導體在磁場中運動，就會產生感應電流。”你認為他的說法對嗎？
_______ 。圖____可支持你的結論。
不對
丙
（2）探究感應電流的方向跟磁場方向和導體運動方向之間的關系。
A.根據圖甲和圖乙的實驗現象可以得出的結論：
____________________________________。
B.根據圖乙和圖丁的實驗現象可以得出的結論：
______________________________。
感應電流的方向跟導體運動方向有關
感應電流的方向跟磁場方向有關

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