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1.5 磁生电
自从奥斯特发现了“电”能生“磁”后，许多科学家开始探索磁能否产生电。
电
磁
奥斯特实验
1822年始，英国物理学家法拉第开始进行“磁生电”的探索，经历了长达10 年的艰辛探索，终于在1831年发现了磁生电的条件和规律，实现了利用磁场获得电流的愿望。法拉第的这个重大发现，带来了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。
一、电磁感应现象
活动：
探究产生电磁感应现象的规律和条件：
1、 线圈的一侧在磁场中静止时：
（1）闭合开关，观察电流表指针是否偏转。
（2）换用磁性更强的蹄形磁体，闭合开关，
观察电流表指针是否偏转。
（3）换用匝数更多的线圈，闭合开关，观察
电流表指针是否偏转。
不偏转
不偏转
不偏转
归纳1：
结论：线圈的一侧在磁场中静止时，电路中并没有电流产生。
说明：是否能产生电与磁体磁性强弱和线圈匝数多少无关。
电路状态 实验情况 有无电流 是否切割磁感线
闭合 普通磁体 普通线圈 无 否
闭合 磁性更强的磁体 无 否
闭合 匝数更多的线圈 无 否
灯泡为什么亮了？
最初研究电磁感应现象的时候，法拉第用很强的恒定电流或者磁场做实验，看邻近的电路中会不会产生电流？经历了多次失败之后，他终于发现磁生电是一种在运动和变化过程中才能产生的现象。
探究产生电磁感应现象的规律和条件：
2、线圈的一侧在磁场中运动时：
（1）闭合开关，让导线在磁场中做水平（即垂直于磁场方向）向左和向右运动，观察电流表指针是否偏转。
（2）闭合开关，让导线在磁场中做垂直（平
行于磁场方向）向上和向下的运动，观察电
流表指针是否偏转。
（3）闭合开关，让导线在磁场中斜向上或向
下运动，观察电流表指针是否偏转。
偏转
不偏转
偏转
归纳2、
电路状态 导线在磁场中的运动情况 有无电路产生 导体是否做
切割磁感线运动
闭 合 静止
前后运动
上下运动
左右运动
斜向上或斜向下运动
无
有
无
无
有
否
否
否
是
是
结论：
线圈的一侧在磁场中运动时，若运动方向与磁感线方向平行，电路中中没有电流产生；但当导线切割磁感线时，电路中就有电流产生。
说明：是否产生感应电流与导线是否切割磁线运动有关。
探究产生电磁感应现象的规律和条件：
3、导线静止而磁体运动：
（1）闭合开关，让磁体做水平向左和向右运动，
观察电流表指针是否偏转。
（2）闭合开关，让磁体做垂直向上和向下的运
动，观察电流表指针是否偏转。
（3）闭合开关，让磁体斜向上或向下运动，观察电流表指针是否偏转。
偏转
不偏转
偏转
归纳3、
电路状态 磁体的运动情况 有无电路产生 导体是否做
切割磁感线运动
闭 合 静止
前后运动
上下运动
左右运动
斜向上或斜向下运动
无
有
无
无
有
否
否
否
是
是
结论：
导线静止而磁体运动时，若导线与磁体运动方向平行，电路中没有电流产生；只要导线与磁感线产生切割时，电路中就有电流产生。
说明：感应电流的产生与导线和磁感线间是否切割有关。
实验步骤 试验现象 说明
导体在磁场中不动 增大磁体的磁性
增加线圈的匝数
导体在磁场中运动 垂直于磁场方向
平行于磁场方向
斜向上、斜下运动
导线静止磁场运动 垂直于磁场方向
平行于磁场方向
磁体斜向上、斜下运动
综合:
指针不偏转
指针不偏转
无电流
无电流
指针偏转
指针不偏转
指针偏转
指针偏转
指针不偏转
指针偏转
无电流
无电流
有电流
有电流
有电流
有电流
分析讨论
获得电流的条件是什么？
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就有感应电流发生。
无感应电流
无感应电流
无感应电流
有感应电流
1、电磁感应：
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。
2、导体中产生感应电流的条件：
1）电路必须闭合；
2）部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。
3、感应电流：
由于电磁感应产生的电流就叫做感应电流。
4、电磁感应时，机械能转化为电能。
电磁感应现象的条件和规律
问题讨论
电路中感应电流的方向可能与哪些因素有关？
感应电流方向与导体切割磁感线的运动方向、磁场方向有关。
当导体切割磁感线的运动方向和磁场方向中，只有一个因素改变时，感应电流方向改变。
所以电磁感应现象中产生的感应电流方向是变化的。
讨论交流
如何用实验方法研究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度及磁场强度之间的关系？
实验方法：
1）在闭合回路中串接灵敏电流计,使闭合回路的一部分导体在磁场中切割磁感线，观察灵敏电流计的指针会发生偏转角度大小情况；
2）保持磁场强度不变，改变切割的速度快，观察电流计偏转的角度大小情况；
3）保持切割速度不变，改变磁场强度，观察电流计偏转的角度大小情况。
二、交流发电机
把手摇发电机与电流表连接起 来， 如图所示。 转动手摇发电机的线圈，可以看到电流表的指针________________， 说明发电机产生的电流方向是________的。
左右摆动
变化
新知讲解
一、交流发电机
1、工作原理：
发电机是根据电磁感应原理制成的。
2、发电机工作时能量转化：
机械能转化为电能。
3、发电机结构：
线圈（转子）、磁铁（定子）及
铜环、电刷等。
磁体
线圈
4、发电过程:
发电机由磁体和线圈组成，线圈的两个端线上有两个圆环（K、L）和电刷（A、B）与外电路连接。当线圈转动时，其各边的运动及产生感应电流的情况如图甲、乙、丙、丁所示。
从发电机的工作过程我们可以看出，线圈转动一周，电流方向变化两次。
实际使用的大型交流发电 机的结构与实验室里交流发电机的模型有所不同，一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电。为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体。
二、交流电与直流电
1、交流电：
周期性改变方向的电流。
2、直流电：
方向不变的电流。如干电池、蓄电池等供电的电路中的电流是直流电。
3、交流电的周期：
交流电完成一次周期性变化需要的时间。
4、我国交流电：
周期0.02s，频率50Hz。
（每秒出现50个周期，方向改变100次。）
讨论交流
说一说电流电动机与交流发电机有哪些地方相似或不同？
可从以下几个方面说明:
1）原理
2）构造
3）能量转化
4）电流形式
……
三、交流发电机与直流电动机比较
发电机与电动机的结构本质上是一样的，因此，电动机也可用来做发电机。
直流电动机 交流发电机
原理
构造
能量转化
线圈内部电流
线圈外部电流
电路中的作用
通电线圈在磁场中受力而转动
电磁感应
转子(线圈)、定子(磁体)、换向器、电刷等
转子(线圈)、定子(磁体)、铜环、电刷等
电能转化为机械能
机械能转化为电能
交流电
交流电
直流电
交流电
用电器
电源
课堂练习
1、如图是“磁生电”的探究过程，你认为以下说法正确的是(　　)
A．让导线在磁场中静止，蹄形磁铁的磁性越强，电流表指针偏转角度越大
B．用匝数较多的线圈代替单根导线，且使线圈在磁场中静止，这时电流表指针偏转角度大些
C．蹄形磁铁固定不动，使导线沿水平方向运动时，
电流表指针会发生偏转
D．蹄形磁铁固定不动，使导线沿竖直方向运动时，
电流表指针会发生偏转
C
课堂练习
2、在探究“产生感应电流的条件”实验中。
（1）观察　 　判断电路中是否有感应电流。
（2）闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，则电路中　 　
(选填“有”或“无”)感应电流。
（3）如果将小量程电流表换成　 　，可以探究磁场对通电导体的作用。
灵敏电流计的指针是否偏转
有
电源
课堂练习
3、用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
（1）实验中，若观察到 　(选填“电流表指针偏转”或“导体棒ab移动”)，则电路中产生了感应电流。
（2）某同学按图完整地连接好各元件后，分别向水平方向和竖直方向移动导体棒，能够产生感应电流的是　 (选填“甲”或“乙”)。
电流表指针偏转
甲
课堂练习
4、如图，当条形磁铁从相同高度自由下落分别穿过闭合的塑料环和铜环，发现穿过铜环后的磁铁机械能较小。原因是磁铁在穿过铜环时发生了　 　现象，有一部分的机械能转化为　 　能。
电磁感应
电
课堂练习
1、如图是一种充电鞋的结构示意图。当人走动时，会驱动磁性转子旋转，使线圈中产生电流，产生的电流进入鞋面上锂聚合物电池。这种充电鞋的工作原理是(　　)
A．电磁感应现象
B．电流的磁效应
C．通电线圈在磁场中受力转动
D．磁极间的相互作用
A
课堂练习
2、如图是发电机工作的原理图,线圈逆时针连续转动。当线圈转到如图四个位置时,线圈中a段导线产生的感应电流（　　）
A．甲丙能产生感应电流,感应电流方向相同
B．甲丙能产生感应电流,感应电流方向相反
C．乙丁能产生感应电流,感应电流方向相同
D．乙丁能产生感应电流,感应电流方向相反
D
课堂练习
3、老师上课时常用“小蜜蜂”扩音，声音信号由话筒传入扩音器放大后从扬声器播出。话筒、扬声器的工作原理分别相当于(　 　)
A．发电机、电动机 B．电动机、发电机
C．发电机、发电机 D．电动机、电动机
A
课堂练习
4、下面是演示电磁学原理及其应用的示意图，以下说法正确的是（　　）
A．利用甲实验的原理可制成丙装置
B．利用乙实验的原理可制成丁装置
C．丙装置可将内能转化为电能
D．丁装置可将机械能转化为电能
D

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