滬科版

九年級全冊物理

第十八章

電能從哪里來

18.2科學探究：怎樣產生感應電流1831年，英國物理學家法拉第發現了利用磁場產生電流的規律,進一步揭示了電和磁之間的聯系。使人類大規模用電成為可能。1820年，丹麥物理學家奧斯特用實驗證實通電導體的周圍存在著磁場。第一次揭示了電和磁之間聯系。情景引入：觀察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？

法拉第（MichaelFaraday，1791—1867），英國物理學家、化學家。在1821—1831年間，法拉第進行了多次實驗，發現了電磁感應現象。根據這個發現，發明了發電機，開辟了電氣化的時代。情景引入：思考觀察發電機模型發電磁體線圈發電機的線圈在磁場中轉動時小燈泡發光，靈敏電流計的指針才擺動。說明：發電機發出了電。發電機為什么能發電呢？一、電磁感應現象提出問題：發電機為什么能發電呢？猜想與假設：發電機的線圈只有轉動時才有電流,可能與線圈在磁場中的運動有關。探究感應電流產生的條件1、探究實驗：什么情況下磁能生電①實驗器材蹄形磁體、導體AB、靈敏電流計、開關、導線等。蹄形磁鐵A

靈敏電流計開關BA

導體把導體AB、開關、電流表串聯在一起，放入蹄形磁體的磁場中，通過電流表的指針是否偏轉來判斷電路中是否有電流產生。BA

實驗器材的連接②設計實驗把普通電流表換為靈敏電流計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？磁能生電的條件可能較多，注意用控制變量法探究。Ⅰ.使導體靜止.Ⅱ.使導體沿著磁感線運動（向上或向下）.Ⅲ.使導體與磁感線垂直（水平向左或向右）或斜向運動.使導體AB在磁場中進行以下運動，觀察電流表指針偏轉的情況電路狀態導體在磁場中運動情況電流靜止沿著磁感線運動與磁感線垂直或斜向運動電路斷開與磁感線垂直或斜向運動無無有無導體在磁場中的運動及產生電流的情況③實驗過程與記錄電路閉合④實驗結論⑤導體中產生感應電流的條件

電路閉合.

一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動。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。猜想①：感應電流的方向可能與導體運動方向有關。猜想②：感應電流的方向可能與磁場方向有關。猜想：影響感應電流方向的因素可能有哪些呢？下面我們運用控制變量法進行探究2、探究實驗：影響感應電流方向的因素①設計實驗保持磁場的方向不變，改變導體水平運動的方向（向左或向右），觀察電流表指針偏轉的方向。保持導體運動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調），觀察電流表指針偏轉的方向。②進行實驗感應電流的方向與導體做切割磁感線運動的方向有關保持磁場的方向不變，改變導體水平運動的方向（向左或向右），發現電流表指針偏轉的方向相反。視頻演示-電磁感應現象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：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。交流與合作②如果導體不動，移動蹄形磁體，導體中能產生電流嗎？答：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。③在上述實驗過程中能量是如何轉化的？答：機械能轉化為電能。（2）電路必須是閉合的，如果電路不閉合，即使是一部分導體做切割磁感線運動，也不會產生感應電流，只是在切割磁感線的導體兩端產生感應電壓.重點說明：（1）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。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，這種現象叫電磁感應。由于發生電磁感應現象而產生的電流叫感應電流。3.感應電流的方向與導體切割磁感線的運動方向和磁場的方向有關。1.電磁感應：2.感應電流：4.電磁感應現象的應用發電機、變壓器等發電機變壓器小結

動圈式話筒、變壓器、發電機都是應用電磁感應原理制成的。二、電磁感應現象的應用法拉第(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。法拉第信息窗演示實驗觀察手搖發電機怎樣發電的(1)觀察發電機對小燈泡亮度的影響。把手搖發電機跟小燈泡連接起來，搖動手柄使線圈轉動，觀察到什么？小燈泡發光，說明電路中有了電流。線圈轉得越快，小燈泡越亮，說明感應電流越大。(2)用電流表換下小燈泡，慢搖發電機,電流表指針會怎樣擺動？發現電流計的指針左右擺動；說明了通過電流表中的電流方向是變化的。(3)把兩個發光二極管極性相反地并聯起來，接到原來燈泡的位置，轉動搖把.二極管交替發光，說明產生的電流方向不停在改變。三、發電機1．交流電(AC)(1)概念：大小和方向隨時間周期性變化的電流，叫交變電流，簡稱交流(2)頻率：電流在1秒內周期性變化的次數。單位是赫茲，符號是Hz；我國電網交流電頻率為50Hz。(3)周期：交流周期性變化一次的時間。單位：s；我國電網交流供電，周期為0.02S。2.直流電(DC):方向不變的電流叫直流電。（2）交流發電機的工作過程：當線圈轉到與磁感線垂直時，線圈沒有切割磁感線，線圈中不產生電流當線圈轉過平衡位置時，線圈切割磁感線，線圈中產生電流當轉子繼續向下旋轉到達與磁感線垂直位置時，線圈沒有切割磁感線，線圈中不產生電流當線圈繼續旋轉，線圈轉過了180度以后，線圈的每條邊的運動方向正好相反，故它們產生感應電流的方向也會相反視頻3.發電機(1)工作原理：電磁感應現象(2)發電機分為：交流發電機和直流發電機兩類。4.交流發電機(1)構造：由定子和轉子組成，包括磁極、線圈、銅環、電刷等。實際大型發電機采取的是線圈不動，磁極旋轉的方式來發電，叫旋轉磁極式發電機。旋轉磁極式發電機發電機是機械能轉化為電能的裝置

發電機的機械能可以來自風，來自高處下落的水，或者汽輪機（核電站）、內燃機、蒸汽輪機（火力發電站）等。水輪機葉輪三峽大型發動機組風力發電5.發電機的能量轉化當你唱歌時，要用到話筒（麥克風）.右圖是動圈式話筒構造示意圖.請用“磁生電”具體說明動圈式話筒的原理.觀察思考當你對著話筒說話或唱歌時，聲音帶動膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，線圈在磁場中做切割磁感線的運動，能產生隨聲音的變化而變化的電流，經過放大后，通過揚聲器還原成聲音.電動機發電機原理通電線圈在磁場中受力轉動電磁感應現象原理圖能量的轉化電能轉化為機械能機械能轉化為電能線圈轉動原因通電線圈受力轉動在外力作用下轉動線圈中電流來源由電源提供線圈產生感應電流電路中作用用電器電源

發電機和電動機的區別交流討論①.在線圈轉動過程中,何時不切割磁感線?此時線圈中能產生感應電流嗎?答:線圈平面與磁感線垂直時,不能.②.線圈在什么位置時切割磁感線？答:轉過平衡位置當線圈轉過平衡位置時,線圈兩邊做切割磁感線運動,閉合回路中就產生了電流。C1.如圖所示，在探究電磁感應現象的實驗中，下列說法中正確的是（）A．保持導體棒靜止，靈敏電流計指針會偏轉B．讓導體棒在磁場中運動，靈敏電流計指針一定會偏轉C．讓導體棒在磁場中左右運動，靈敏電流計指針一定會偏轉D．將導線與靈敏電流計“+”接線柱斷開，讓導體棒在磁場中運動，靈敏電流計指針會偏轉課堂練習2.如圖所示是探究產生感應電流條件的實驗情景（圖中箭頭表示導體的運動方向）。下列說法正確的是（）A．比較圖甲和圖丙，說明感應電流方向與磁場方向無關 B．比較圖乙和圖丙，說明感應電流方向與導體運動方向有關 C．由圖丁可得出結論：感應電流有無與導體是否運動無關 D．若導體ab用超導材料制成則實驗中不會產生感應電流B3.如圖所示，對下列圖中現象解釋不正確的是（）ABCDA.如圖是利用安培定則判斷通電螺線管的極性B.如圖是發電機原理裝置圖C.如圖是電動機原理裝置圖D.如圖中動圈式話筒是根據電流磁效應原理工作的D4.如圖所示，是小安同學自制的一個實驗裝置。他把帶絕緣層的導線繞在塑料管外，導線兩端連接著小燈泡，形成閉合電路，管內封閉一個強磁體。沿圖中所示方向來回快速搖動裝置，小燈泡發光。以下說法正確的是（）A．燈絲中電流方向保持不變B．實驗現象表明電能夠生磁C．該現象屬于電磁感應現象D．此裝置與電動機原理相同C5.

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