資源簡介

(共38張PPT)
第二節 科學探究：
怎樣產生感應電流
1. 通過實驗，探究并了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件.
2. 了解電磁感應在生產、生活中的應用.
3. 知道發電機的原理及工作過程中的能量轉化.
學習目標
回憶奧斯特實驗：
新課引入
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電
磁
奧斯特實驗
發電機是如何發電的？
思考
火力發電
汽輪機帶動發電機
水力發電
水輪機帶動發電機
風力發電
風車帶動發電機
仔細觀察如圖所示的手搖發電機. 搖動把手，使線圈快速轉動，小燈泡就亮了，這表明發電機發出了電.
磁鐵
線圈
一、電磁感應現象
新知學習
發電機為什么能發電呢？
思考
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實 驗 1
產生感應電流的條件
1. 猜想與假設
實驗表明：發電機的線圈只有在轉動時才能發出電來，由此可以猜想：發電機發電，可能與線圈在磁場中的運動有關.
2. 設計實驗與制定計劃
將一根導體的兩端用細導線懸掛起來，并與靈敏電流計、開關串聯組成閉合電路.將導體放在蹄形磁體的磁場中，如圖所示.探究導體在磁場中怎樣運動時，才能在電路中產生電流，并探究影響電流方向的因素.
為什么采用靈敏電流表測電流？
采用靈敏電流計可以檢驗微小的電流.
思考
3. 進行實驗與收集證據
(1)閉合開關，讓導體在蹄形磁體的磁場中運動，觀察在什么情況下電路中能產生電流(靈敏電流計指針發生偏轉)，并記下靈敏電流計指針的偏轉方向.
(2)斷開開關，重復上述步驟，觀察
靈敏電流計的指針偏轉情況.
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導體在磁場中運動情況 感應電流
電路閉合 靜止 無
與磁感線垂直運動 有
沿著磁感線運動 無
電路斷開 靜止 無
與磁感線垂直運動 無
沿著磁感線運動 無
實驗記錄表格
實驗結果表明：閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產生感應電流.
4. 分析與論證
1. 如果導體的運動方向與磁感線方向不垂直，導體中能產生電流嗎？
5. 交流與合作
能，只要閉合電路部分導體做切割磁感線運動，就能產生電流.
機械能轉化為電能.
能，由于運動是相對的，移動蹄形磁體，相當于移動導體，閉合電路的部分導體也能在磁場中做切割磁感線運動，就能產生電流.
3. 在上述實驗過程中能量是如何轉化的？
2. 如果導體不動，移動蹄形磁體，導體中能產生電流嗎？用學過的知識討論原因.
探究點撥
交流與合作
在實驗中進行交流與合作是非常必要的. 個人的假設、實驗設計、收集的信息、分析所得的結論都可能存在片面性，因此，在實驗中應注意與大家交流討論，虛心聽取他人的意見，同時也將你的想法告訴大家，以便使實驗結果更準確.
閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時產生電流的現象是一種電磁感應現象.
電磁感應現象中產生的電流稱為感應電流.
導體中產生感應電流的條件：
1. 電路閉合；
2. 一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動.
N
S
v
正視圖
側視圖
感應電流的方向與什么因素有關呢？
思考
v
(1)猜一猜，可以通過什么方法改變感應電流的方向？
(2)試一試，磁場方向或線圈的一邊反向運動時，感應電流的方向會改變嗎？
探究感應電流的方向與哪些因素有關
實 驗 2
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磁場方向 線圈運動方向 指針偏轉方向
N極在上 向 左 向 左
向 右 向 右
N極在下 向 左 向 右
向 右 向 左
實驗記錄表格
實驗結論：感應電流的方向與導體運動的方向和磁場的方向都有關.只改變導體的切割磁感線運動方向，感應電流的方向也會改變；只改變磁場方向，感應電流的方向也會改變.
除發電機以外，電磁感應現象在生活、生產中還有大量的應用.如動圈式話筒(麥克風)，其工作原理：
當話筒接收聲波時，聲波產生的力量作用在膜片上，引起膜片振動，帶動線圈作相應振動，線圈在永磁體中運動，將聲音信號轉變成電信號.
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電磁感應現象的應用——動圈式話筒
法拉第，英國
(1791—1867年)
　　法 拉 第(M. Faraday，1791-1867)是英國科學家.他原是書店的一名學徒，從小熱愛科學，發奮自學，終成科學巨匠.他經過10年的不懈探索，終于在1831年發現了電磁感應現象.
信息窗
例 (2023天津模擬)圖中的a表示垂直于紙面的一根導線，它是閉合電路的一部分．當它在磁場中按箭頭方向運動時，能產生感應電流的是(　　)
A
B
C
D
導體運動方向與磁感線平行
感應電流產生的條件：
①閉合電路；②導體做切割磁感線運動
導體運動方向與磁感線平行
導體運動方向與磁感線垂直
導體運動方向與磁感線平行
C
定子
轉子
轉軸
電刷
滑環
發電機、變壓器等許許多多電器設備都是根據電磁感應原理制造的.
二、發電機原理
交流發電機原理示意圖
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2. 交流發電機工作原理
當線圈在前半周轉動時，電流表指針偏轉，表明電路中產生了電流；當線圈在后半周轉動時，切割磁感線方向相反，電流表指針偏轉方向相反.
發電機發電的過程是機械能轉化為電能的過程.
設線圈繞自身的軸線逆時針轉動.當
線圈平面與磁感線垂直時，線圈AB邊和CD邊運動方向與磁感線平行，不切割磁感線，線圈中不能產生電流.
a
當線圈平面與磁感線平行時，AB邊運動方向向上、CD邊運動方向向下，都切割磁感線，產生感應電流.電流在由線圈、銅環1、電刷3、靈敏電流計、電刷4以及銅環2構成的電路中流動.
b
線圈平面再次轉到與磁感線垂直時，AB邊和CD邊運動方向又與磁感線平行，線圈中不會產生感應電流.
c
線圈平面再次與磁感線平行，此時AB
邊運動方向向下，CD邊運動方向向上，切割磁感線，產生感應電流，但電流方向與前面的相反.
d
如果用換向器替代滑環，線圈內產生的是交流電，但供給外部用電器的電流方向不變，這樣的發電機叫作直流發電機.
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？
說明發電機提供的電流方向在不停的改變.
思考
電路中發生的是交變電流
交變電流
　　交流發電機產生的電流是交變電流，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作頻率.
我國電網以交流供電，頻率為50 Hz(即1 s內線圈轉動50圈)，周期為0.02 s；電流方向改變100次.
交流發電機的結構是由轉子(轉動部分)、定子(固定部分)和其他部件組成.在大型發電機中，轉子實際上是產生磁場的電磁鐵，而產生感應電流的線圈卻是不動的(定子)，這種結構便于產生高電壓和強電流.
大型水輪發電機組
吊裝轉子
各式各樣的發電機
手搖發電機
人的化學能→機械能→電能
柴油發電機
柴油的化學能→內能→機械能→電能
水輪機
風力發電機
機械能→電能
風能→電能
例 如圖所示的手搖式手電筒，筒內沒有電池，只要轉動手電筒的搖柄，燈泡就能發光. 以下設備與這種手電筒工作原理相同的是( )
A. 發電機
B. 電動機
C. 汽油機
D. 柴油機
A
沒有電源，轉動產生了電
電動機 發電機
工作原理 磁場對電流的作用 電磁感應
結構圖
區別 電路中____電源 電路中____電源
能量轉化 _____能→_____能 _____能→_____能
應用 電風扇、揚聲器等 動圈式話筒、POS機等
電
電
有
無
機械
機械
電動機與發電機的區別
課堂小結
磁生電
什么情況下
磁能生電
發現：英國物理學家______于1831年發現了電磁感應現象.
發電機
內容：____電路的一部分導體在磁場中做__________運動時
產生_________的現象.感應電流的方向與_____方向和
________的方向有關.
交流發電機的結構：由轉子、_____和其他部件組成.
能量轉化：______轉化為_____.
法拉第
應用：發電機、動圈式話筒(麥克風)等.
閉合
切割磁感線
感應電流
磁場
導體運動
定子
機械能
電能
隨堂練習
1. 下列說法錯誤的是(　　)
A. 物理學家法拉第發現了電磁感應現象
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. 電磁感應現象中電能轉化為機械能
D. 發電機主要由定子和轉子兩部分組成
C
機械能→電能
√
×
√
√
2. 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( )
C
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
感應電流產生的條件：①閉合電路，②部分導體做切割磁感線運動
導體切割磁感線
v
a
b
A
v
a
b
A
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
v
A
a
b
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
v
a
b
A
B
C
D
“虛線箭頭”表示磁場方向；
“×”表示磁場方向垂直紙面向里；
“·”表示磁場方向垂直紙面向外
3. 小陽在探究“什么情況下磁可以生電”實驗時，將如圖所示的實驗裝置放在水平的臺面上. 下列說法中正確的是(　　)
A. 該實驗揭示了發電機的工作原理
B. 導線ab豎直向上運動可以產生感應電流
C. 導線ab水平向左運動可以產生感應電流
D. 導體ab不動，磁體運動時不可能產生電流
E. 實驗過程中將電能轉化為機械能
×
√
AC
電磁感應現象
√
×
×
機械能→電能
感應電流產生的條件：①閉合電路，②導體做切割磁感線運動
導體ab會切割磁感線，可以產生感應電流
4. 下列裝置中，利用電磁感應現象制成的是(　　)
A. 電飯鍋
B. 動圈式話筒
C. 電磁起重機
D. 揚聲器
電流的熱效應
×
B
電磁感應
√
×
電流的磁效應
×
磁場對通電導體有力的作用
5. 如圖所示是“探究感應電流產生的條件”實驗裝置.
(1)在選擇AB的材料時，你認為最好選擇____(選填“塑料”“銅棒”或“鐵棒”).實驗中通過觀察靈敏電流計指針__________來判斷是否有感應電流產生.
銅棒
是否偏轉
容易導電，且不會被磁化
(2)閉合開關，導體AB在水平向左和向右運動時，靈敏電流計指針偏轉方向不同，說明：產生感應電流的方向跟____________________方向有關；探究感應電流與磁場方向是否有關時，應___________________(填具體操作)，保持導體運動方向不變，觀察靈敏電流計指針偏轉情況.
(3)若將此裝置中靈敏電流計換成_________，可進一步
探究電動機的工作原理.
導體切割磁感線運動
對調磁鐵N、S極
電源
電動機工作時，將電能轉化為機械能

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