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第六章 电能
华师大版九年级上册
第1节 电能的转化（1）
－－－电能的获得、安培力
教学目标
科学观念：了解发电机的工作原理及其结构；了解安培力及其
影响因素；
科学思维：在与小组成员合作完成实验中、在班级讨论交流中，
培养学生的交流与合作的意识和能力；
探究实践：在引领学生认知的过程中，培养学生的实验设计能
力、动手能力、观察能力、分析推理能力和表达信息的能力。
态度责任：在探究过程中，进一步强化积极动手、认真观察、
动脑思考的探究习惯。
复习
什么是电磁感应现象？
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会出现感应电流，这种现象称为电磁感应。
新知导入
电磁感应现象的发现，为发电机的设计制造以获得持续电流奠定了理论基础。
电流通过导体时，会发生多种效应，如磁效应、热效应和化学效应等。
在磁场中的通电导体还会受到力的作用，在发生这些现象的过程中通过电流做功，实现了电能与其他形式能的转化。
讨论
生活中，我们是怎样获得电能的？
我们获得电能的途径:
1）电池：蓄电池、干电池、太阳能电池等；
2）充电宝；
3）照明电路电源；
4）发电机；
5）太阳能发电；
……
新知讲解
一、电能的获得
（一）电磁感应现象:
1、电磁感应现象：
a.发现者：
英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年发现的
b.内容：
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。
C.影响感应电流大小、方向的因素：
感应电流的方向与磁场方向、导体运动方向有关；感应电流的大小与磁场强弱、导体运动快慢有关。
新知讲解
2、“电磁感应”发现意义：
电磁感应现象的发现是电磁学的一个里程碑。
1）揭示了电与磁之间的联系；
2）促进了电磁理论的发展，而且在电工、电子技术中得到了广泛的应用。如，利用电磁感应可制成发电机、电动机、变压器及许多电感元件。
视频：
电磁感应现象
（点击图片播放）
A.产生感应电流的条件：
1）电路要闭合；
2）导体做切割磁感线运动。
B.电磁感应的应用：
发电机
C.发电机工作时的能量转化：
机械能→电能
新知讲解
（二）发电机:
1、发电机的工作原理：
发电机是根据电磁感应原理制作而成的装置。
2、发电机工作时的能量转化：
发电机工作时，机械能转化为电能。
手摇发电机（教学用）
小型发电机
发电机组
新知讲解
3、手摇发电机模型
1）构造：
手摇发电机的主要部件：磁铁（定子）与线圈（转子）。
2）从电磁感应装置到发电机：
磁场
（定子）
线圈
（转子）
往复运动的导线
连续转动的线圈
活动
观一观：观察手摇发电机模型
（构造）
做一做：利用手摇发电机发电
（启动并获得电能）
说一说：
1）你能说说手摇发电机的原理吗？
。
2）发电机工作时的能量转化？
。
电磁感应原理
机械能转化为电能
（灯工作时，电能转化为热能和光能。）
新知讲解
3）手摇发电机的启动：
在外力带动下，让发电机的转子在磁场中连续
做切割磁感线运动，这样，在发电机的线圈中就能
持续不断地产生感应电流。
注：其他发电机的外力多种多样，如，水力带动、
蒸汽带动、风力带动、核动力带动等。
如图6.1.2所示的发电机，它在汽轮机带
动下转动发电，为生活、工农业生产、科技
和国防事业提供电能。
新知讲解
4、发电机的能量转化：
从能的转化观点来看，发电机是一种把机械能转化为电能的装置。
常见的风电、火电、热电及手摇发电等发电机一般都是机械能转化为电能。但是利用光电效应直接发电的太阳能发电机是光能转化为电能。
（太阳能光伏发电系统）
视频：
发电机
（点击图片播放）
讨论交流
发电机可给我们持续提供大量的电能，你知道这些电能被用于哪些方面了吗？
1）生活方面：
电灯、电视、电饭锅、洗衣机、电风扇、电脑、投影机、电瓶车、汽车、轻轨列车等；
2）生产方面:
为车床等机器提供动力；
3）科技方面：
……
轻轨利用电能作为动力
新知讲解
二、电能的利用
1、电能利用的过程，实质上是将电能转化为其他形式的能的过程。
2、电能的优点：
来源广泛；容易输送；使用方便、清洁环保。
新知讲解
3、人们在生产和生活中的用电，可分为动力用电和照明用电两大类，这两类电路在工作时，都存在着电能的转化。
（1）照明电：
照明电也叫单相电，一条火线一条零线，火线与零线间电压220V。通常情况下，采用220V电压供电，居民在家庭为生活提高质量或提供方便所用的电都属于照明用电。
（2）电力电：
动力电也叫三相电，为三条火线一条零线，零线和每条火线之间的电压为220伏，而每两条火线之间为380伏。
动力电主要应用于大型机床、机械、搅拌机、电动机等用电，现在小型加工包括个体家庭加工户一般都需要动力电。
回忆
奥斯特实验的内容与结论是什么？
结论：
通电导体周围存在磁场，并通过磁场对小磁针产生力的作用。
既然通电导体对放入其中的磁体有力的作用，那么，磁场对通电导体是否也会有力的作用呢？
（答案是肯定的）
活动
观察通电导体在磁场中的受力情况
1、 如图实验装置，把矩形线圈的一条边放在 蹄形磁铁的两极间的磁场中，线圈两端通过开关与电源相连接。若把开关闭合，观察线圈会发生什么现象？
2、若改变通入线圈的电流方向，重复实验，则如何？
3、若不改变电流方向，而使蹄形磁铁的磁极位置上下对调，即改变通电线圈所处的磁场方向，重复实验，则又如何？
给导体通电，导体就运动起来。
给导体通反方向的电流，导体按相反方向运动起来。
将磁场方向对调，导体运动方向与原来相反。
（点击图片播放）
新知讲解
三、安培力
1、安培力：
通电导体在磁场中受到的作用力叫做 安培力。
2、影响安培力方向的因素：
安培力的方向与通电导体所在的磁场方向以及导体中的电流方向均有关。
3、磁场对电流的作用：
安培力体现了磁场对电流的作用；通电导体在磁场中受力而运动，是通电导体的磁场与磁铁磁场相互作用的结果。
阅读
安培力大小与方向
拓展
左手定则：
伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
安培力方向与磁场方向、电流方向的关系
课堂练习
1、如图所示，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（　　）
A．换用更细的铜棒
B．将电源的正、负极对调
C．向左移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
B
课堂练习
2、把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到灯泡发光。关于手摇发电机发电过程，下列说法正确的是（ ）
A．发电机是将重力势能转变为电能的装置
B．匀速摇动转轮，灯泡的亮度不变
C．转轮转速越快，灯泡亮度越暗
D．转轮在一个周期内电流方向改变两次
D
课堂练习
3、如图所示的四个装置中，说法正确的是（　　）
A．图甲装置原理可用来制作发电机
B．图乙装置可用来演示磁场对电流的作用
C．图丙装置可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
D．图丁装置在工作过程中将机械能转化为电能
A
课堂练习
4、如图所示，在物理实践活动课上，老师用一节干电池的负极吸引着一块钕铁硼磁铁（磁铁表面防锈层可导电），竖直放置在水平桌面上，然后将一段铜丝做成“M”型，将铜丝小心地放置在电池上，使铜丝的中间部分跟电池的正极接触，调整铜丝的形状使铜丝的两端跟磁铁能够保持轻触，铜丝便开始旋转起来。
（1）该简易装置的工作原理是　 　。
（2）请写出一种改变线圈转动方向的方法：
　 　 。
通电导线在磁场中受力的作用
只改变装置中磁铁的磁极位置；或只改变线圈中的电流方向（调换电源正负极）。
课堂练习
5、如图为我们实验室所用电流表的内部结构示意图。当接入电路，有电流通过线圈时，线圈带动指针偏转。小明认为该电流表的工作原理是　 　对电流会产生力的作用。若电流从负接线柱流入，指针会反方向偏转（损坏电流表），可知通电导体受力的方向跟　 　 有关。
磁场
电流方向
课堂练习
6、小明用自制的模型连接了一个电路，如图甲所示。闭合开关后，线圈在磁场中持续转动，由此判断这是一个　 （发电或电动）机模型，要改变线圈转动的方向可以通过改变　 　方向来实现；小明又用模型中的线圈连接了如图乙所示的闭合回路，并在线圈中放了一个磁体，他将线圈沿着竖直方向上下运动时，灵敏电流计的指针发生偏转，这种现象叫　 　，此过程中　 　能转化为了电能。
电动
电流（或磁场）
电磁感应
机械
课堂练习
7、学习小组想探究“通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度的关系”。
（1）如图，用弹簧测力计测量矩形线圈a的重力G1，再将a放入磁场中。通电后，弹簧测力计示数变为F1；发现F1小于G1，则磁场对线圈a作用力的方向是　 　 。
（2）换用矩形线圈b，重复步骤（1）中的实验，
每次实验时AB边在磁场中的　 　相同。
记录线圈b受到的重力G2和拉力值F2。
应比较　 　和　 　的关系，得出结论。
（3）某次实验时，发现弹簧测力计的示数比该矩
形线圈的重力大，你觉得可能的原因是：
。　
竖直向上
位置
G1﹣F1 G2﹣F2
磁场方向发生改变或电流方向发生改变
课堂总结
1、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流；
2、发电机是根据电磁感应原理制成的；
3、发电机工作时，机械能转化为电能；
4、磁场对电流的作用：通电导体在磁场中受到的作用力叫做安培力，安培力的方向与通电导体所在的磁场方向以及导体中的电流方向均有关。
板书设计
作业布置
1、复习本课时主要内容；
2、完成作业本中相应练习；
3、完成学案中“课后巩固”；
4、预习“直流电动机”相应内容；
5、有条件的，参观当地的水电站，了解发电机工作情况。
谢谢
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