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1、第5节磁生电【新新课导课导思思】在微型在微型电电扇的插扇的插头处连头处连接小灯泡接小灯泡,用手快速用手快速拨动风拨动风扇叶扇叶片片,小灯泡会小灯泡会发发光。光。这这是什么原因呢是什么原因呢?【目目标导标导学学】1.1.通通过实验过实验,探究并了解探究并了解导导体在磁体在磁场场中运中运动时产动时产生感生感应应电电流的条件。流的条件。2.2.了解了解电电磁感磁感应应在生活、生在生活、生产产中的中的应应用。用。3.3.了解了解发电发电机的原理机的原理,知道知道发电发电机工作机工作过过程的能量程的能量转转化。化。【自主自主预习预习】1.1.电电磁感磁感应应:(1)(1)发现发现:英国物理学家英国物理学
2、家_。(2)(2)概念概念:由于由于导导体在磁体在磁场场中运中运动动而而产产生生_的的现现象象,产产生的生的电电流叫作流叫作_。法拉第法拉第电电流流感感应电应电流流(3)(3)产产生感生感应电应电流的条件流的条件:_。_。在磁在磁场场中做中做_运运动动。闭闭合合电电路路一部分一部分导导体体切割磁感切割磁感线线2.2.发电发电机机:(1)(1)原理原理:_:_。(2)(2)构造构造:主要由主要由_和和_组组成。成。(3)(3)电电流特点流特点:发发出出_电电流。流。(4)(4)能量能量转转化化:_:_转转化化为为_。电电磁感磁感应应转转子子定子定子交交变变机械能机械能电电能能知知识识点一点一 探
3、究什么情况下磁可以生探究什么情况下磁可以生电电1.1.提出提出问题问题:什么情况下磁什么情况下磁场场里的里的导线导线中能中能够产够产生生电电流流?产产生的生的电电流的方向跟哪些因素有关流的方向跟哪些因素有关?2.2.猜想与假猜想与假设设:_;_:_;_。提示提示:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动动(或其他猜想或其他猜想)导体运动方向和磁场方向导体运动方向和磁场方向(或其他猜或其他猜想想)3.3.设计设计与与进进行行实验实验:(1)(1)探究探究产产生感生感应电应电流的条件。流的条件。开关开关闭闭合合时时,让导让导体体ABAB在磁在磁场场中中
4、静止不静止不动动,观观察灵敏察灵敏电电流表的指流表的指针针是否偏是否偏转转。开关断开开关断开时时,让导让导体体ABAB做切割磁感做切割磁感线线运运动动,观观察灵敏察灵敏电电流表的指流表的指针针是否偏是否偏转转。开关开关闭闭合合时时,让导让导体体ABAB做切割磁感做切割磁感线线运运动动,观观察灵敏察灵敏电电流表的指流表的指针针是否偏是否偏转转。开关开关闭闭合合时时,让导让导体体ABAB沿平行于磁感沿平行于磁感线线的方向运的方向运动动,观观察灵敏察灵敏电电流表的指流表的指针针是否偏是否偏转转。(2)(2)探究影响感探究影响感应电应电流的方向的因素。流的方向的因素。保持磁保持磁场场方向不方向不变变,
5、改改变导变导体运体运动动的方向的方向,观观察灵敏察灵敏电电流表指流表指针针偏偏转转方向方向;保持保持导导体运体运动动方向不方向不变变,改改变变磁磁场场的方向的方向,观观察灵敏察灵敏电电流表指流表指针针偏偏转转方向。方向。4.4.实验记录实验记录及分析及分析:实验实验序号序号开关开关 磁磁场场方向方向导导体体ABAB的的运运动动方向方向电电流表指流表指针针的偏的偏转转方向方向1 1闭闭合合上上N N下下S S静止不静止不动动不偏不偏转转2 2断开断开上上N N下下S S向右运向右运动动不偏不偏转转3 3断开断开上上N N下下S S向左运向左运动动不偏不偏转转4 4闭闭合合上上N N下下S S向右
6、运向右运动动向左偏向左偏转转5 5闭闭合合上上N N下下S S向左运向左运动动向右偏向右偏转转实验实验序号序号开关开关 磁磁场场方向方向导导体体ABAB的的运运动动方向方向电电流表指流表指针针的偏的偏转转方向方向6 6闭闭合合上上N N下下S S向上运向上运动动不偏不偏转转7 7闭闭合合上上S S下下N N向下运向下运动动不偏不偏转转8 8闭闭合合上上S S下下N N向右运向右运动动向右偏向右偏转转9 9闭闭合合上上S S下下N N向左运向左运动动向左偏向左偏转转分析分析实验实验数据数据,你可得出的你可得出的实验结论实验结论:(1)(1)产产生感生感应电应电流的条件流的条件:_:_。(2)(2
7、)影响感影响感应电应电流方向的因素流方向的因素:_:_。提示提示:(1)(1)第第1 1次实验中次实验中,电路闭合电路闭合,导体导体ABAB静止不动静止不动,电电路中没有产生感应电流路中没有产生感应电流;第第2 2、3 3次实验中次实验中,电路断开电路断开,导导体体ABAB做切割磁感线运动做切割磁感线运动,电路中没有产生感应电流电路中没有产生感应电流;第第4 4、5 5次实验中次实验中,电路闭合电路闭合,导体导体ABAB做切割磁感线运动做切割磁感线运动,电电路中产生感应电流路中产生感应电流;第第6 6、7 7次实验中次实验中,电路闭合电路闭合,导体导体ABAB运动方向与磁感线平行运动方向与磁感
8、线平行,没有切割磁感线没有切割磁感线,电路中没有电路中没有产生感应电流产生感应电流;由以上分析可知由以上分析可知,产生感应电流的条件产生感应电流的条件是是:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。(2)(2)分析第分析第4 4、5(5(或或8 8、9)9)次实验可知次实验可知:在磁场方向一定在磁场方向一定时时,感应电流方向与导体运动方向感应电流方向与导体运动方向(或切割磁感线的方或切割磁感线的方向向)有关有关;分析第分析第4 4、8(8(或或5 5、9)9)次实验可知次实验可知:在导体运动在导体运动方向方向(或切割磁感线的方向或切割磁感线的方
9、向)不变时不变时,感应电流方向与磁感应电流方向与磁场方向有关场方向有关;故可得出影响感应电流方向的因素是故可得出影响感应电流方向的因素是:导导体运动方向体运动方向(切割磁感线方向切割磁感线方向)和磁场方向。和磁场方向。参考答案参考答案:(1)(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动磁感线运动(2)(2)导体运动方向导体运动方向(切割磁感线方向切割磁感线方向)和磁和磁场方向场方向5.5.交流与交流与讨论讨论:(1)(1)实验实验中中,闭闭合开关合开关,若保持若保持导导体不体不动动,磁体运磁体运动动,能否能否产产生感生感应电应电流流?提示提示:若导体不动
10、若导体不动,磁体运动磁体运动,导体也能切割磁感线导体也能切割磁感线,电路电路闭合时也能产生感应电流。闭合时也能产生感应电流。参考答案参考答案:能产生感应电流能产生感应电流(2)(2)在在电电磁感磁感应现应现象中象中,能量是怎能量是怎样转样转化的化的?参考答案参考答案:机械能转化为电能机械能转化为电能(3)(3)电电流看不流看不见见、摸不着、摸不着,实验实验中是怎中是怎样样判断是否有判断是否有电电流流产产生的生的?这这是利用了哪种物理学研究方法是利用了哪种物理学研究方法?实验实验中中还还利利用了哪种研究方法用了哪种研究方法?参考答案参考答案:观察灵敏电流表的指针是否偏转转换法观察灵敏电流表的指针
11、是否偏转转换法控制变量法控制变量法【示范示范题题1 1】(2017(2017云南中考云南中考)发电发电机是如何机是如何发电发电的的呢呢?同学同学们们用如用如图图所示的装置所示的装置进进行探究。行探究。(1)(1)当当导导体体abab静止静止悬悬挂起来后挂起来后,闭闭合开关合开关,灵敏灵敏电电流流计计G G指指针针不偏不偏转转,说说明明电电路中路中_(_(选选填填“有有”或或“无无”)电电流流产产生。生。(2)(2)小芳无意小芳无意间间碰到碰到导导体体abab,导导体体abab晃晃动动起来起来,小明小明发现发现电电流流计计指指针发针发生了偏生了偏转转,就就说说:“让导让导体在磁体在磁场场中运中运
12、动动就就可可产产生生电电流流”,但小芳但小芳说说:“不一定不一定,还还要看要看导导体怎体怎样样运运动动”,为验证为验证猜想猜想,他他们继续们继续探究探究,并把并把观观察到的察到的现现象象记录记录如下如下:序号序号磁体磁体摆摆放方向放方向abab运运动动方向方向电电流流计计指指针针偏偏转转情况情况1 1N N极在上极在上竖竖直上下运直上下运动动不偏不偏转转2 2水平向左运水平向左运动动向右偏向右偏转转3 3水平向右运水平向右运动动向左偏向左偏转转4 4N N极在下极在下竖竖直上下运直上下运动动不偏不偏转转5 5水平向左运水平向左运动动向左偏向左偏转转6 6水平向右运水平向右运动动向右偏向右偏转转
13、分析分析实验现实验现象后象后,同学同学们们一致一致认为认为小芳的小芳的观观点是点是_ _ _(_(选选填填“正确正确”或或“错误错误”)的的,比比较较第第2 2、3 3次次实验现实验现象象发现发现,产产生的生的电电流的方向跟流的方向跟_有关有关;比比较较第第3 3、6 6次次实验实验现现象象发现发现,产产生的生的电电流的方向流的方向还还跟跟_有关。有关。(3)(3)在整理器材在整理器材时时,小明未断开开关小明未断开开关,先撤去蹄形磁先撤去蹄形磁铁铁,有有同学同学发现发现指指针针又偏又偏转转了了!他他们们再重复再重复刚刚才的操作才的操作,发现电发现电流流计计的指的指针针都偏都偏转转,请请教老教老
14、师师后得知后得知,不不论论是是导导体运体运动还动还是磁体运是磁体运动动,只要只要闭闭合合电电路的一部分路的一部分导导体在体在_中做中做_运运动动,电电路中就会路中就会产产生感生感应电应电流流,这这就是就是发电发电机机发电发电的原理的原理,此原理最早由英国物理学家此原理最早由英国物理学家_发现发现。【精讲精析精讲精析】本题考查实验探究感应电流产生的条件。本题考查实验探究感应电流产生的条件。(1)(1)当导体当导体abab静止悬挂起来后静止悬挂起来后,闭合开关闭合开关,此时导体没有此时导体没有做切割磁感线运动做切割磁感线运动,灵敏电流计灵敏电流计G G指针不偏转指针不偏转,说明电路说明电路中无电流
15、产生。中无电流产生。(2)(2)根据表格中的信息可知根据表格中的信息可知,当导体在当导体在磁场中运动时磁场中运动时,电流计指针不一定偏转电流计指针不一定偏转,说明不一定产说明不一定产生电流生电流,故小芳的观点是正确的故小芳的观点是正确的;比较第比较第2 2、3 3次实验现次实验现象发现象发现,磁场方向相同磁场方向相同,导体运动的方向不同导体运动的方向不同,产生电流产生电流的方向不同的方向不同,即产生的电流的方向跟导体运动方向有关即产生的电流的方向跟导体运动方向有关;比较第比较第3 3、6 6次实验现象发现次实验现象发现,导体运动的方向相同导体运动的方向相同,磁磁场方向不同场方向不同,产生电流的
16、方向不同产生电流的方向不同,即产生的电流的方即产生的电流的方向还跟磁场方向有关。向还跟磁场方向有关。(3)(3)电路闭合时电路闭合时,不论是导体运不论是导体运动还是磁体运动动还是磁体运动,导体都做切割磁感线运动导体都做切割磁感线运动,所以导体所以导体中有感应电流产生中有感应电流产生,这种现象是电磁感应这种现象是电磁感应,此原理最早此原理最早是由英国物理学家法拉第发现的。是由英国物理学家法拉第发现的。答案答案:(1)(1)无无(2)(2)正确导体的运动方向磁场方向正确导体的运动方向磁场方向(3)(3)磁场切割磁感线法拉第磁场切割磁感线法拉第【微点微点拨拨】电电磁感磁感应实验应实验的的“3 3个关
17、个关键键点点”(1)(1)切割磁感切割磁感线线:移移动导动导体的方向与磁体的方向与磁场场方向有一定的方向有一定的夹夹角角,包括正切和斜切或包括正切和斜切或导导体不体不动动沿垂直于磁感沿垂直于磁感线线方向移方向移动动磁体。磁体。(2)(2)电电表指表指针针不偏不偏转转的原因的原因:电电路没有路没有闭闭合合,导导体静止或体静止或导导体沿着磁体沿着磁场场方向运方向运动动。(3)(3)实验实验改改进进:增增强强磁磁场场、用多匝、用多匝线线圈、快速移圈、快速移动导动导体体,增大增大产产生的生的电电流流,指指针针偏偏转转角度增加便于角度增加便于观观察。察。【知知识识拓展拓展】“做切割磁感做切割磁感线线运运
18、动动”的理解的理解所所谓谓切割磁感切割磁感线类线类似于切菜似于切菜,垂直地切割或斜着切割都垂直地切割或斜着切割都可以。可以。这这就是就是说说,导导体的运体的运动动方向一定与磁感方向一定与磁感线线成一定成一定角度角度,而不是与磁感而不是与磁感线线平行平行,否否则则无法切割磁感无法切割磁感线线。“切割磁感切割磁感线线运运动动”指的是指的是导导体与磁体与磁场场的相的相对对运运动动,磁磁场场不运不运动动,导导体运体运动时动时,导导体能切割磁感体能切割磁感线线;导导体不体不动动,磁磁场场运运动动,导导体也能切割磁感体也能切割磁感线线,同同样样能能产产生感生感应电应电流。流。知知识识点二点二 发电发电机机
19、1.1.把手把手摇发电摇发电机和灵敏机和灵敏电电流表、小灯泡用流表、小灯泡用导线连导线连接起接起来来,组组成成闭闭合合电电路。路。(1)(1)摇动摇动手柄手柄带动线带动线圈在磁圈在磁场场里里转动时转动时,可以看到灵敏可以看到灵敏电电流表的指流表的指针针随着随着线线圈的圈的转动转动而左右而左右摆动摆动,这这个个现现象象说说明明发电发电机机发发出的出的电电流的特点是流的特点是:_,:_,这这种种电电流叫流叫_。提示提示:灵敏电流表的指针随着线圈的转动而左右摆动灵敏电流表的指针随着线圈的转动而左右摆动,说明流过灵敏电流表的电流大小和方向是变化的说明流过灵敏电流表的电流大小和方向是变化的,故发故发电机
20、发出的电流的大小和方向是变化的电机发出的电流的大小和方向是变化的,这种大小和方这种大小和方向变化的电流叫作交变电流。向变化的电流叫作交变电流。参考答案参考答案:大小和方向是变化的交变电流大小和方向是变化的交变电流(2)(2)用不同的速度用不同的速度摇动转轮摇动转轮,会会观观察到察到转轮转转轮转得快得快时时灯泡灯泡亮亮,转轮转转轮转得慢得慢时时灯泡暗灯泡暗,这说这说明明发电发电机机发发出的出的电电流的大流的大小与小与_有关有关,_,_越大越大,电电流越大。流越大。提示提示:转轮转得快时灯泡亮转轮转得快时灯泡亮,说明产生的电流大说明产生的电流大,转轮转转轮转得慢时灯泡暗得慢时灯泡暗,说明产生的电流
21、小说明产生的电流小,由此可知发电机发出由此可知发电机发出的电流的大小与转速有关的电流的大小与转速有关,转速越大转速越大,电流越大。电流越大。参考答案参考答案:转速转速转速转速2.2.实际实际的的发电发电机主要是由机主要是由_和和_两部分两部分组组成的。成的。大型大型发电发电机机发电时发电时,一般采用一般采用_不不动动,_,_旋旋转转的方式的方式来来发电发电,为为了得到了得到较较强强的磁的磁场场,要用要用_代替永磁体。代替永磁体。参考答案参考答案:转子定子线圈磁极电磁铁转子定子线圈磁极电磁铁3.3.交流与交流与讨论讨论:(1)(1)发电发电机的原理是什么机的原理是什么?参考答案参考答案:电磁感应
22、电磁感应(2)(2)发电发电机机发电发电的的过过程中程中,能量是怎能量是怎样转样转化的化的?参考答案参考答案:机械能转化为电能机械能转化为电能【知知识识拓展拓展】周期和周期和频频率的理解率的理解周期和周期和频频率是用来表示交率是用来表示交变电变电流特点的两个物理量流特点的两个物理量,周周期是指交流期是指交流发电发电机中机中线线圈圈转动转动一周所用的一周所用的时间时间,单单位是位是“秒秒”;频频率是指每秒内率是指每秒内线线圈圈转动转动的周数的周数,它的它的单单位是位是“赫赫兹兹”。我国使用的交。我国使用的交变电变电流的周期是流的周期是0.02 s,0.02 s,频频率率是是50 Hz,50 Hz
23、,其意其意义义是是发电发电机机线线圈圈转转一周所用的一周所用的时间为时间为0.02 s,0.02 s,即即1 s1 s内内线线圈圈转转5050周。因周。因为线为线圈每圈每转转一周一周电电流流方向改方向改变变两次两次,所以所以频频率率为为50 Hz50 Hz的交的交变电变电流在一秒流在一秒钟钟内内电电流方向改流方向改变变100100次。次。【示范示范题题2 2】(2015(2015成都中考成都中考)如如图图所示所示为发电为发电机的工作机的工作原理原理图图,下列下列说说法中正确的是法中正确的是 ()A.A.发电发电机的基本原理是通机的基本原理是通电导电导体在磁体在磁场场中受力的作用中受力的作用B.
24、B.发电发电机的基本原理是机的基本原理是电电磁感磁感应应C.C.线线圈在圈在转动过转动过程中程中,感感应电应电流的大小不流的大小不变变D.D.线线圈在圈在转动过转动过程中程中,感感应电应电流的方向不流的方向不变变【解析解析】发电机的原理发电机的原理:电磁感应。电磁感应。在发电机工作时在发电机工作时,感应电流的大小和方向是时刻变化的。感应电流的大小和方向是时刻变化的。答案答案:B B【微点微点拨拨】发电发电机和机和电动电动机的区分机的区分(1)(1)明确运明确运动动和和电电流的因果关系。磁流的因果关系。磁场对电场对电流的作用流的作用(电电动动机原理机原理)和和电电磁感磁感应现应现象象(发电发电机
25、原理机原理)最大的不同点最大的不同点是运是运动动和和电电流的因果关系不同流的因果关系不同,通通电导电导致运致运动动的是磁的是磁场场对电对电流的作用流的作用(电动电动机原理机原理),),运运动导动导致致电电流流产产生的是生的是电电磁感磁感应现应现象象(发电发电机原理机原理)。(2)(2)明确明确发电发电机和机和电动电动机原理机原理图图的区的区别别。发电发电机由于运机由于运动动而而产产生生电电流流,所以所以线线圈之外的圈之外的电电路无路无电电源源,而通常有而通常有电电流表流表;电动电动机由于有机由于有电电而运而运动动,所以所以线线圈之外的圈之外的电电路有路有电电源。源。【教材教材图图片片考点考点阐释阐释】命命题题点点 感感应电应电流的流的产产生生导导体体ABAB在磁在磁场场中沿中沿_(_(选选填填“水平方向左右水平方向左右”或或“竖竖直直方向上下方向上下”)运运动时动时有感有感应电应电流流产产生生,利用此原理制成了利用此原理制成了_。答案答案:水平方向左右发电机水平方向左右发电机命命题题点点 发电发电机机手手摇发电摇发电机是根据机是根据_原理制成的原理制成的,发电发电的的过过程是程是_能能转转化化为电为电能。加快能。加快线线圈的圈的转动转动速度速度,灯泡的亮度灯泡的亮度_。答案答案:电磁感应机械变亮电磁感应机械变亮