資源簡介

(共25張PPT)
第二十章 電與磁
第5節 磁生電
在1820年，丹麥物理學家奧斯特發現電流的
磁效應，即電流的周圍存在著磁場。
既然電流能產生磁，那么磁能否產生電呢？
歷史上，有許多的物理學家進行了探索。
英國物理學家法拉第經10年的多次探索，于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，人們發明了發電機，使人類大規模用電成為可能，開辟了電氣化的時代。
新知導入
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.知道電磁感應在生產、生活中的應用。
3.了解發電機的原理，知道發電機工作過程中的能量轉化。
學習目標
一、什么情況下磁能生電
實驗
探究什么情況下磁可以生電
提出問題：
磁能否生電，怎樣才能使磁生電？
實驗設計
①電流是看不到、摸不著。利用轉換法,看電流計的指針偏轉來判斷是否有電流產生。
②產生的電流可能與多個因素有關, 可利用控制變量法。
(1)實驗方法：
新知學習
(2)實驗電路：
蹄形磁鐵
導體
開關
電流計
實驗器材
實驗步驟
（1）將部分導線ab放置于磁場中，開關斷開，導體在磁場中上下左右運動，觀察電流計的指針。
（2）將部分導線ab放置于磁場中，保持導線與磁場的相對靜止，觀察電流計的指針。
（3）保持磁場不變，將導線ab左右移動，觀察電流計的指針。
（4）保持磁場不變，將導線ab上下移動，觀察電流計的指針。
（5）保持磁場不變，將導線ab斜著移動，觀察電流計的指針。
（6）對換磁極，將導線ab左右移動，觀察電流計的指針。
實驗記錄
序號 開 關 磁場方向 導體ab的運動方向 指針的偏轉方向
1 斷開 上N下S 向各個方向運動 不偏轉
2 閉合 上N下S 靜止不動 不偏轉
2 閉合 上N下S 向右運動 向左偏轉
3 閉合 上N下S 向左運 向右偏轉
4 閉合 上N下S 向上運動 不偏轉
5 閉合 上N下S 向下運動 不偏轉
6 閉合 上S下N 向右運動 向右偏轉
7 閉合 上S下N 向左運動 向左偏轉
實驗結論
（1）產生電流的條件：
①電路閉合的一部分導體
②導體做切割磁感線運動
把磁感線想象成一根根實實在在的線，導體想象成一把刀
（2）導體中產生的電流的方向跟：
①導體的運動方向
②磁感線的方向
有關
電磁感應現象
（1）閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生電流。這種現象叫電磁感應現象。
（2）電磁感應現象中，消耗了機械能,獲得了電能，實現了從機械能向電能的轉化。
（4）感應電流的方向
感應電流的方向與磁場的方向和導體運動的方向都有關系。
說明：
必須是一部分導體做切割磁感線運動，如果閉合電路的全部導體在同一磁場中做切割磁感線運動，導體中就不會產生感應電流。
（3）感應電流：電磁感應現象中產生的電流稱為感應電流。
思考與討論：
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？
答案：能
只要是閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動，導體中就能產生感應電流，導體的運動方向與磁感線方向不一定垂直。
2、移動蹄形磁體，導體中能產生電流嗎？
答案：能
導體不動，移動蹄形磁體，導體同樣能做切割磁感線運動，所以導體中也能產生感應電流。
發電機怎樣發電？以手搖發電機為例學習發電原理。
1. 實驗探究：手搖發電機的發電情況
二、發電機
（1）觀察模型式手搖發電機的構造磁極是什么形狀的？線圈是通過哪些裝置和燈泡連接起來的？搖把是通過什么帶動線圈轉起來的？
手輪
磁鐵
線圈
小電燈
電刷
換向器
觀察結果：
磁鐵形狀是蹄形磁鐵 ；線圈是通過電刷與燈泡（或二極管）串聯的；搖把是通過皮帶帶動線圈轉動起來的。
（2）觀察手搖發電機轉速對小燈泡亮度的影響
用不同的轉速搖動轉輪，觀察燈泡亮度的變化情況。搖動轉輪的轉速越大，燈泡發光越亮。
（3）檢驗手搖發電機電流方向的變化
①用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，觀察二極管的發光情況。
②實驗現象與分析：
二極管交替發光，說明產生的電流方向不停在改變。
（4）探究結論
發電機產生的電流的大小和方向是變化的；電流的大小與發電機的轉速有關。
（1）如果導線左右往復運動，電流表指針來回擺動，電路中產生的是交變電流，簡稱交流。
（2）交變電流的頻率在數值上等于電流在每秒內周期性變化的次數。
我國電網以交流供電，頻率為50Hz。
2. 交變電流
（1）發電機主要構造
磁鐵、線圈abcd、銅環K和L、電刷A與B等。
（2）主要部分作用
①磁鐵：用來產生磁場；
②線圈abcd轉動時，切割磁感線，產生感應電流；
③銅環：兩個銅環隨線圈一起轉動，與外部電路組成一閉合回路；
④電刷：感應電流通過電刷流出。
3. 交流發電機
磁鐵
銅環
電刷
線圈abcd
（3）交流發電機工作原理示意圖
導線ab邊向左運動，cd邊向右運動，不切割磁感線，沒有電流。
導線ab邊向下切割磁感線，cd邊向上切割磁感線，產生感應電流。外部電流方向為A到B。
B
A
線圈轉過半周時，ab邊向右運動，cd邊向左運動，不切割磁感線，沒有電流。
導線ab邊向上切割磁感線，cd邊向下切割磁感線，產生感應電流。外部電流方向為B到A。
B
A
甲
乙
丙
丁
①圖甲和圖丙中導線運動方向和磁感線方向平行，不切割磁感線，沒有電流產生。
②圖乙和丁中導線切割磁感線，有電流產生，但切割磁感線的方向相反，所以電流方向相反。每當經過磁感線與線圈平面垂直的位置時，線圈中的電流方向改變一次，線圈轉一周，電流方向改變兩次。
③線圈不停轉動，產生的電流交替往復，形成持續的電流。
甲 乙 丙 丁
4. 實際發電機的構造與能量轉化
（1）構造
主要有磁體、線圈、銅環和電刷四個基本組成部分。概括地講是由定子（固定部分）和轉子（轉動部分）兩部分組成。實際上大型發電機多采用線圈不動、磁極旋轉的方式來發電，叫旋轉磁極式發電機。
轉子
定子
大型發電機安裝轉子
實際的發電機靠內燃機、水輪機、汽輪機等機械的帶動，把燃料中的化學能或者水庫中水流的動能轉化為電能。
（2）發電機發電的過程是能量轉化的過程
水的機械能
發電機轉子
的機械能
電能
①水電站
水力發電是利用水從高處流下推動水輪機轉動，水輪機再帶動發電機工作，把水的機械能轉化為電能。
發電機的軸是豎直安裝的，軸的下面連接著水輪機， 在強大水流的沖擊下旋轉.
②火電站
火力發電是利用可燃物在燃燒時產生的內能，通過發電動力裝置轉換成電能的一種發電方式。
燃料的化學能
電能
閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流，這種現象叫做電磁感應。產生的電流叫做感應電流。
①閉合回路.
②部分導體在磁場中做切割磁感線運動.
①磁場方向.
②導體切割磁感線運動的方向.
①原理：電磁感應現象.
②交變電流：電流的方向周期性變化。
③基本組成：定子、轉子.
④能量轉化：把機械能轉化為電能.
產生
條件
方向
磁生電
電磁感應
現象
感應電流
發電機
課堂總結
1．關于如圖所示的實驗，下列說法正確的是（ ）
A．該裝置是用于探究“磁場對通電導線的作用”
B．導線ab運動時將電能轉化為機械能
C．導線ab豎直向上運動時，靈敏電流計指針一定偏轉
D．導線ab水平向左運動時，靈敏電流計指針一定偏轉
D
課堂練習
2．圖示是一種手搖發電的手電筒，內有線圈、磁鐵等，當沿圖中箭頭方向來回搖動時，燈泡就能發光，其發電的工作原理是（　　）
A．電磁感應 B．磁場對通電導體有力的作用
C．電流的熱效應 D．電流的磁效應
手搖發電機內的線圈在切割磁感線時，線圈中有電流產生，電流經過燈泡時，燈泡就能發光，所以其發電的工作原理是電磁感應現象，故A符合題意，BCD不符合題意。
A
3. 下列四幅圖中，應用了電磁感應原理的是（　　）
C
A B C D

展開更多......

收起↑