资源简介

12.7 电磁感应及其应用
知识梳理
1 电磁感应现象
放在变化磁通量中的导体会产生感应电动势，这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感
应。此电动势称为感应电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。感应电动势是反映电磁感应现象本质的物理量，感应电动势的方向规定为内电路中的感应电流方向。
1.1电磁感应现象的产生条件
a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动
b．穿过闭合电路的磁场发生变化让磁通量发生变化的方法有两种，一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感
线的运动，另一种方法是让磁场在导体内运动。
1.2 电磁感应现象的产生原因
电路的一部分在做切割磁感线运动时，相当于电路的一部分内的自由电子在磁场中作不
沿磁感线方向的运动，故自由电子会受洛伦兹力的作用在导体内定向移动，若电路的一部分处在闭合回路中就会形成感应电流，若不是闭合回路，两端就会积聚电荷产生感应电动势。
1.3 电磁感应现象的规律
法拉第电磁感应定律：当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。
楞次定律：感应电动势产生的感应电流方向，总是使感应电流的磁场通过回路的磁通量阻碍原磁通量的变化。
2 电磁感应在生活中的应用
2.1 电磁炉
电磁炉工作原理图
电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。它由外壳、高级耐热晶化陶瓷板、PAN电磁线盘、加热电路板、控制电路板、显示电路板、风扇组件及电等组成。
使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。
在电磁炉内部，由整流电路将50Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为15～40kHz的高频电压，高速变化的电流流过扁平空心螺旋状的感应
加热
线圈，线圈会产生高频交变磁场。其磁感线穿透灶台的陶瓷台板而作用于不锈钢锅底部，在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，锅底迅速释放出大量的热量，就是烹调的热。
2.2 发电机
发电机的工作原理就是电磁感应现象，即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，且电流的方向跟磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方
向有关。
发电机的基本元件就是原动机、转子、定子。原动机提供能量驱动转子旋转，转子利用剩磁或者直流电产生磁场，当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动，在定子上
就会产生一个感应电势，如果定子和外部回路接通形成闭合回路就有电流输出给负荷了。
以三相同步发电机的工作原理为例说明电磁感应在发电机中的应用:同步发电机的转子是旋转的,其中装设的转子励磁绕组线圈两端与两个彼此绝缘的滑环连接,外界是通过压在
滑环上的电刷将直流电送给励磁绕组的,当转子励磁绕组得电后,就会产生磁场。当转子在原动机的带动下旋转时,三相定子电枢绕组就处在旋转磁场中切割磁力线而产生感应电势,输出端接入负荷,发电机就会向负载供电。
2.3 电磁炮
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。传统火炮提高炮弹初速只能通过增加发射药量来实现，但火炮药室尺寸的增大及炮管长度的加长均受限制，所以传统
火炮最大初速难以超越物理限度，而电磁炮则完全摆脱了这一瓶颈。与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。
电磁炮主要由能、加速器、开关三部分组成。电磁炮的原理非常简单。磁场对电流的作用力，可以使通电导体运动，把电能转化成机械能。利用这一原理，科学家提出用磁场对
电流的作用力发射炮弹。可以说，电磁炮是一种比较特殊的电动机，因为它的转子不是旋转的，而是作直线加速运动的炮弹。加速炮弹的力与磁场和电流之积成正比，要获得足够强的加速磁场一般靠超导磁体。用超导线圈产生磁场已是相对成熟的技术，一个最
简单的电磁炮设计如下：用两根导体制成轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路。把这个装置放在磁场中，并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出。
基础训练
一、单选题
1．北京冬奥会期间，某“网红”智慧餐厅从厨师到服务员均是机器人，接到指令后，机器人内部的电动机会驱动其底部的轮子将美食送到指定位置。图中与机器人驱动原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】机器人的jnws利用的是通电导体在磁场中受力运动，相当于电动机原理。
A．图中导体中有电流通过时，磁针发生偏转，表明通电导体的周围存在磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．图中是电磁继电器，利用的是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．图中探究的就是通电导体在磁场中受力运动，属于电动机原理，故C符合题意；
D．图中导体做切割磁感线运动时，感应电表发生偏转，表明产生了感应电流，探究的是电磁感应现象，故D不符合题意。
故选C。
2．下列对电磁现象说法正确的是（　　）
A．图甲中的POS刷卡机读出信息的原理是电磁感应现象，将电能转化为机械能
B．图乙中水位达到物块A时绿灯亮报警
C．图丙通电导体框在磁场中发生转动，原理是磁场对通电导体的作用
D．图丁中同时改变电流方向和磁场方向，可以改变导体的运动方向
【答案】C
【详解】A．图甲中的POS刷卡机读出信息的原理是电磁感应现象，磁卡移动式切割磁感线，线圈中产生感应电流，将机械能转化为电能，故A错误；
B．图乙中水位达到物块A时，线圈所在的电路被接通，电磁铁将衔片吸下，下面的红灯被接通，红灯亮报警，故B错误；
C．图丙通电导体框在磁场中受到力的作用，可使线圈发生转动，原理是磁场对通电导体的作用，故C正确；
D．图丁只改变电流方向或只改变磁场方向，可以改变导体的运动方向，二者同时改变，导体的运动方向不变，故D错误。
故选C。
3．我国的白鹤滩水电站拥有全球单机容量最大的水轮发电机组。下列四个装置能反映发电机基本原理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】发电机基本原理是电磁感应现象。
A．图中为奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图为研究通电螺线管磁性的实验，故B不符合题意；
C．通电后导体ab运动，表明通电导体在磁场中受到力的作用，这是电动机的原理，故C不符合题意；
D．导体ab在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象，故D符合题意。
故选D。
4．跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，据动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　）
A．向任意方向摇绳均可产生电流 B．电流方向与绳子运动方向无关
C．此过程中机械能转化为电能 D．跳绳发电属于电流的磁效应
【答案】C
【详解】AB．地球是个大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁北极的地理南极附近，所以磁感线大致南北方向，所以两位同学站在东西方向，摇动铜线跳绳切割磁感线运动，铜线跳绳才能切割磁感线运动，才有电流，电流方向与绳子运动方向有关，故AB不符合题意；
C．此过程中要切割磁感线产生电流，是机械能转化为电能，故C符合题意；
D．跳绳发电属于电磁感应现象，故D不符合题意。
故选C。
5．图中的a表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路的一部分。当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】当闭合电路的一部分导体切割磁感线时，会产生感应电流，而ABC导体都在切割磁感线，而只有D顺着磁感线运动，不会切割磁感线，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
6．电流的磁效应被发现后，科学家笃信自然力的统一，以逆向的思想，开始在磁生电的研究中进行艰辛的探索。下列科学家与其重要发现对应正确的是（　　）
A．法拉第——电磁感应现象 B．奥斯特——电流的热效应
C．安培——通电导体周围存在磁场 D．焦耳——磁场对通电导体的作用
【答案】A
【详解】A．1831年，一位叫迈克尔·法拉第的科学家发现了磁与电之间的相互联系和转化关系。闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中就会产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应，故A正确；
B．焦耳发现了通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应，故B错误；
C．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场，故C错误；
D．安培发现了磁场对通电导体的作用，故D错误。
故选A。
7．如图所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线。利用此实验装置进行实验，下列说法正确的是（　　）
A．在a、b间接入电，可以探究电磁感应现象
B．在a、b间接入电，可以探究电动机的工作原理
C．在a、b间接入电流表，可以探究磁场对电流的作用
D．在a、b间接入电流表，只要使导线运动，电流表指针就会发生偏转
【答案】B
【详解】AB．在a、b间接入电，通电导体在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作原理，故A错误，B正确；
CD．在a、b间接入电流表，电路中无电，闭合电路中的部分导体只有在磁场中做切割磁感线运动时（若导线沿磁感线方向竖直上下运动，测不会产生感应电流，电流表指针不会发生偏转），会产生感应电流，电流表指针才会发生偏转，可以探究电磁感应现象，故CD错误。
故选B。
8．谢丽尔四个电磁实验中，能够说明“磁场对电流有力的作用”的实验是（　　 ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】A．图中装置说明电磁感应现象，闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感应线运动时会产生感应电流，故A不符合题意；
B．图中装置为电磁继电器的应用，利用了电流的磁效应，故B不符合题意；
C．图中装置为发电机原理图，利用了电磁感应原理，故C不符合题意；
D．图中装置电路中有电，闭合开关后可观察到导体棒运动，说明了磁场对通电导体有力的作用，即磁场对电流有力的作用，故D符合题意。
故选D。
9．下列四个实验能反映动圈式话筒工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】动圈式话筒工作原理是电磁感应现象。
A．图中通电后串联的两绕有线圈的铁钉都可吸引大头针，但右边吸引的个数要多，说明通电螺线管的磁极强弱与线圈匝数有关，应用的原理是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．将小磁针平行的放在导线下方，当导线中有电流通过时，小磁针就会发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应，故B不符合题意；
C．图中灵敏电流计、开关、导体串联，开关闭合后闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象，是动圈式话筒的工作原理，故C符合题意；
D．图中有电，闭合开关，导体棒在磁场中就会运动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机原理，故D不符合题意。
故选C。
10．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，利用此原理，人们制造了（　　）
A．电磁铁 B．电热器 C．电动机 D．发电机
【答案】D
【详解】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，即电磁感应现象。
A．电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故A不符合题意；
B．电热器是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的，故C不符合题意；
D．发电机的工作原理是电磁感应现象，故D符合题意。
故选D。
二、填空题
11．如图所示，中国科技馆“探索与发现A厅”中有一个展品叫“磁棒过线圈”。如图所示，磁棒静止在线圈中时，电路中没有电流，灵敏电流计的指针指在中间零刻度线位置。若让磁棒在线圈中向上运动时，灵敏电流计的指针向左偏转：若让磁棒在线圈中向下运动时，灵敏电流计的指针向右偏转。请你根据上述实验步骤及现象。提出一个可探究的问题：___________。
【答案】感应电流的方向与磁棒在线圈中运动的方向是否有关
【详解】由题意可知，将磁棒从线圈中向上取出时，电流表（灵敏电流计）指针向左偏转；当把磁棒向下插入线圈中时，电流表（灵敏电流计）指针向右偏转；因为切割磁感线的方向发生了变化，所以电流方向发生变化，则灵敏电流计指针偏转方向发生改变；所以探究的问题是感应电流的方向与磁棒在线圈中的运动方向是否有关。
12．请阅读《“波浪能”真的能发电吗》并回答题
“波浪能”真的能发电吗
波浪能作为一种清洁能，因其分布广、储量巨大受到了研究者们的重点关注。什么是波浪能呢？波浪能是从海浪中提取的能量，是海洋表面所具有的动能和势能的和。波浪冲击海岸时会激起大量浪花，剧烈的垂直和水平运动蕴含大量动能。1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量，能储量十分丰富。
波浪能是怎样发电的？波浪能从捕获到发电一般经过三级能量转换，如图所示，一级转换为波浪蕴含的能量通过捕能机构在波浪下的运动转换为传动系统所需能量，二级转换为将捕获的能量通过传动系统转换成发电机所需的能量形式，三级转换为通过发电机等设备将能量以电能形式输出。当然，经过一级转换捕捉的能量也可以通过直线发电机直接转换为电能输出。波浪能的发电方式有很多种，按照不同的能量转换形式，分为机械式发电、气动式发电和液压式发电。
波浪能是一种机械能，是海洋能中质量最好的能，同时也使其能量转化装置相对简单，已设计并投入运用的发电装置迭代发展。其中，鹰式波浪能发电装置“先导一号”（如图所示）可移动能平台并网技术的成功实现，使我国成为了全球首个在深远海布放波浪能发电装置并成功并网的国家。“先导一号”平台装机容量260千瓦，通过2000米长的电缆由电站连接至岸上电力接入点，已成功并入三沙市永兴岛电网。平台也在海上波-光-储互补技术上实现了重大突破，为其他海上多功能互补平台提供了成功经验。未来的能结构布局中新能必定将占有举足轻重的地位，合理分配使用传统能，着力研发波浪能等新型清洁能是发展大势，波浪能前景十分广阔！
根据上述材料，回答下列问题：
（1）波浪能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能。
（2）波浪能的发电是指将波浪能转换为______能的过程。
（3）如果以“1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量”来计算，每天正常发电6h（小时），则每天可发电______度（kW·h）。
（4）“先导一号”平台并入的电网结构中，“先导一号”相当于电路中的______（填符号）。
A．电 B．用电器 C．开关 D．导线
【答案】 可再生 电能 A
【详解】（1）[1]波浪能是从海浪中提取的能量，是海洋表面所具有的动能和势能的和。波浪能能短时间内在自然界中获得补充，波浪能属于可再生能。
（2）[2]波浪能的发电的原理是电磁感应，是指将波浪能转换为电能的过程。
（3）[3]如果以“1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量”来计算，每天正常发电6h（小时），则每天可发电
（4）[4]“先导一号”利用波浪能发电，相当于电路中的电。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
13．如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，在虚线框中接入______（选填“灵敏电流计”或“电池组”时可以探究电磁感应现象，要完成该实验，应闭合开关，导体ab应_______（选填“上下”或“左右”）运动，这就是_______（选填“发电机”或“电动机”）的工作原理。
【答案】 灵敏电流计 左右 发电机
【详解】[1]电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时产生感应电流的现象，因此要探究电磁感应现象，虚框中应接入灵敏电流计。
[2]应闭合开关，导体ab要切割磁感线，应左右运动。
[3]发电机的工作原理是电磁感应现象，电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力的作用。
14．如图所示，水平放置的两光滑金属导轨与电路连接并置于垂直于导轨向里的匀强磁场（磁场强弱和方向处处相同）中，两根相同的金属棒AB、CD与导轨紧密接触且可自由滑动，导轨足够长，AB、CD电阻均为R。
（1）固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱2，使金属棒CD水平向右运动，此时金属棒AB中有从A流向B的电流；若使金属棒CD水平向左运动，则此时金属棒AB中___________（选填“有”或“没有”）电流；请判断电流的方向___________；（选填“从A流向B”或“从B流向A”）
（2）固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱3，金属棒CD受到水平向左的磁场力作用，此时金属棒AB___________（选填“有”或“没有”）受到磁场力；该磁场力的方向___________（选填“水平向左”或“水平向右”）。如果要改变金属棒AB中的受力方向，需要的实验步骤是：___________。
【答案】 有 从B流向A 有 水平向左 对换电正负极或改变磁场方向
【详解】（1）[1][2]闭合导体切割磁感线将产生感应电流，固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱2，使金属棒CD水平向右运动，此时金属棒AB中有从A流向B的电流，
若使金属棒CD水平向左运动，则切割方向发生了改变，此时金属棒中仍有电流，但是电流的方向与之前相反，是从B流向A。
（2）[3][4]固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱3，金属棒CD受到水平向左的磁场力作用，通电导体在磁场中会受到力的作用，此时金属棒AB受到磁场力，且两金属棒中电流方向相同，金属棒AB与金属棒CD受到的力的方向相同，都是水平向左。
[5]金属棒受力的方向与磁场方向和电流方向有关，如果要改变金属棒AB中的受力方向，可以对换电正负极或改变磁场方向。
15．如图是一款能发电的魔方充电器，转动魔方时，它根据______的原理发电，这个过程______能转化为电能，产生的电能储存于魔方内。魔方还能通过USB端口给移动设备充电，给移动设备充电时，魔方相当于电路中的______（选填“电”或“用电器”）。
【答案】 电磁感应 机械 电
【详解】[1][2]魔方中有磁场和闭合电路，转动魔方时，闭合电路的一部分切割磁感线产生感应电流，故它是根据电磁感应原理发电，这个过程机械能转化为电能。
[3]给移动设备充电时，魔方将储存的化学能转化为电能供给用电器，此时魔方相当于电路中的电。
三、计算题
16．如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置．
（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，电流表指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做________运动时导体中会产生感应电流．
（2）在此实验过程中，能量转化情况是________．
（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明________．
（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察两次实验中的________，然后进行分析与判断．
【答案】 切割磁感线 机械能转化为电能 感应电流的方向跟导体运动方向有关 电流表指针偏转情况
【分析】要产生感应电流，则电路是闭合的，且导体做切割磁感线运动；产生感应电流的过程中机械能转化为电能．
导体运动的方向不同，指针偏转的方向不同，即感应电流的方向不同；
要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其它因素一定，而导体的运动快慢不同，据此解答．
【详解】（1）在此次操作中，使导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，所以不会产生感应电流，因此要产生感应电流，必须同时满足两个条件：电路是闭合的；导体做切割磁感线运动；
(2)导体在磁场中运动，消耗了机械能，产生了电能，所以产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程．
（3）由于感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，当导体运动的方向改变时，电流表指针偏转方向也改变，由此可以联想到感应电流的方向跟导体运动方向有关；
（4）要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其它因素一定，而导体的运动快慢不同，让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察到两次电流表的指针偏转情况不同，由此可以联想到感应电流的大小跟导体运动速度有关．12.7 电磁感应及其应用
知识梳理
1 电磁感应现象
放在变化磁通量中的导体会产生感应电动势，这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感
应。此电动势称为感应电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。感应电动势是反映电磁感应现象本质的物理量，感应电动势的方向规定为内电路中的感应电流方向。
1.1电磁感应现象的产生条件
a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动
b．穿过闭合电路的磁场发生变化让磁通量发生变化的方法有两种，一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感
线的运动，另一种方法是让磁场在导体内运动。
1.2 电磁感应现象的产生原因
电路的一部分在做切割磁感线运动时，相当于电路的一部分内的自由电子在磁场中作不
沿磁感线方向的运动，故自由电子会受洛伦兹力的作用在导体内定向移动，若电路的一部分处在闭合回路中就会形成感应电流，若不是闭合回路，两端就会积聚电荷产生感应电动势。
1.3 电磁感应现象的规律
法拉第电磁感应定律：当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。
楞次定律：感应电动势产生的感应电流方向，总是使感应电流的磁场通过回路的磁通量阻碍原磁通量的变化。
2 电磁感应在生活中的应用
2.1 电磁炉
电磁炉工作原理图
电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。它由外壳、高级耐热晶化陶瓷板、PAN电磁线盘、加热电路板、控制电路板、显示电路板、风扇组件及电等组成。
使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。
在电磁炉内部，由整流电路将50Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为15～40kHz的高频电压，高速变化的电流流过扁平空心螺旋状的感应
加热
线圈，线圈会产生高频交变磁场。其磁感线穿透灶台的陶瓷台板而作用于不锈钢锅底部，在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，锅底迅速释放出大量的热量，就是烹调的热。
2.2 发电机
发电机的工作原理就是电磁感应现象，即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，且电流的方向跟磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方
向有关。
发电机的基本元件就是原动机、转子、定子。原动机提供能量驱动转子旋转，转子利用剩磁或者直流电产生磁场，当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动，在定子上
就会产生一个感应电势，如果定子和外部回路接通形成闭合回路就有电流输出给负荷了。
以三相同步发电机的工作原理为例说明电磁感应在发电机中的应用:同步发电机的转子是旋转的,其中装设的转子励磁绕组线圈两端与两个彼此绝缘的滑环连接,外界是通过压在
滑环上的电刷将直流电送给励磁绕组的,当转子励磁绕组得电后,就会产生磁场。当转子在原动机的带动下旋转时,三相定子电枢绕组就处在旋转磁场中切割磁力线而产生感应电势,输出端接入负荷,发电机就会向负载供电。
2.3 电磁炮
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。传统火炮提高炮弹初速只能通过增加发射药量来实现，但火炮药室尺寸的增大及炮管长度的加长均受限制，所以传统
火炮最大初速难以超越物理限度，而电磁炮则完全摆脱了这一瓶颈。与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。
电磁炮主要由能、加速器、开关三部分组成。电磁炮的原理非常简单。磁场对电流的作用力，可以使通电导体运动，把电能转化成机械能。利用这一原理，科学家提出用磁场对
电流的作用力发射炮弹。可以说，电磁炮是一种比较特殊的电动机，因为它的转子不是旋转的，而是作直线加速运动的炮弹。加速炮弹的力与磁场和电流之积成正比，要获得足够强的加速磁场一般靠超导磁体。用超导线圈产生磁场已是相对成熟的技术，一个最
简单的电磁炮设计如下：用两根导体制成轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路。把这个装置放在磁场中，并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出。
基础训练
一、单选题
1．北京冬奥会期间，某“网红”智慧餐厅从厨师到服务员均是机器人，接到指令后，机器人内部的电动机会驱动其底部的轮子将美食送到指定位置。图中与机器人驱动原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
2．下列对电磁现象说法正确的是（　　）
A．图甲中的POS刷卡机读出信息的原理是电磁感应现象，将电能转化为机械能
B．图乙中水位达到物块A时绿灯亮报警
C．图丙通电导体框在磁场中发生转动，原理是磁场对通电导体的作用
D．图丁中同时改变电流方向和磁场方向，可以改变导体的运动方向
3．我国的白鹤滩水电站拥有全球单机容量最大的水轮发电机组。下列四个装置能反映发电机基本原理的是（　　）
A． B．
C． D．
4．跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，据动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　）
A．向任意方向摇绳均可产生电流 B．电流方向与绳子运动方向无关
C．此过程中机械能转化为电能 D．跳绳发电属于电流的磁效应
5．图中的a表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路的一部分。当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是（　　）
A． B．
C． D．
6．电流的磁效应被发现后，科学家笃信自然力的统一，以逆向的思想，开始在磁生电的研究中进行艰辛的探索。下列科学家与其重要发现对应正确的是（　　）
A．法拉第——电磁感应现象 B．奥斯特——电流的热效应
C．安培——通电导体周围存在磁场 D．焦耳——磁场对通电导体的作用
7．如图所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线。利用此实验装置进行实验，下列说法正确的是（　　）
A．在a、b间接入电，可以探究电磁感应现象
B．在a、b间接入电，可以探究电动机的工作原理
C．在a、b间接入电流表，可以探究磁场对电流的作用
D．在a、b间接入电流表，只要使导线运动，电流表指针就会发生偏转
8．谢丽尔四个电磁实验中，能够说明“磁场对电流有力的作用”的实验是（　　 ）
A． B．
C． D．
9．下列四个实验能反映动圈式话筒工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
10．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，利用此原理，人们制造了（　　）
A．电磁铁 B．电热器 C．电动机 D．发电机
二、填空题
11．如图所示，中国科技馆“探索与发现A厅”中有一个展品叫“磁棒过线圈”。如图所示，磁棒静止在线圈中时，电路中没有电流，灵敏电流计的指针指在中间零刻度线位置。若让磁棒在线圈中向上运动时，灵敏电流计的指针向左偏转：若让磁棒在线圈中向下运动时，灵敏电流计的指针向右偏转。请你根据上述实验步骤及现象。提出一个可探究的问题：___________。
12．请阅读《“波浪能”真的能发电吗》并回答题
“波浪能”真的能发电吗
波浪能作为一种清洁能，因其分布广、储量巨大受到了研究者们的重点关注。什么是波浪能呢？波浪能是从海浪中提取的能量，是海洋表面所具有的动能和势能的和。波浪冲击海岸时会激起大量浪花，剧烈的垂直和水平运动蕴含大量动能。1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量，能储量十分丰富。
波浪能是怎样发电的？波浪能从捕获到发电一般经过三级能量转换，如图所示，一级转换为波浪蕴含的能量通过捕能机构在波浪下的运动转换为传动系统所需能量，二级转换为将捕获的能量通过传动系统转换成发电机所需的能量形式，三级转换为通过发电机等设备将能量以电能形式输出。当然，经过一级转换捕捉的能量也可以通过直线发电机直接转换为电能输出。波浪能的发电方式有很多种，按照不同的能量转换形式，分为机械式发电、气动式发电和液压式发电。
波浪能是一种机械能，是海洋能中质量最好的能，同时也使其能量转化装置相对简单，已设计并投入运用的发电装置迭代发展。其中，鹰式波浪能发电装置“先导一号”（如图所示）可移动能平台并网技术的成功实现，使我国成为了全球首个在深远海布放波浪能发电装置并成功并网的国家。“先导一号”平台装机容量260千瓦，通过2000米长的电缆由电站连接至岸上电力接入点，已成功并入三沙市永兴岛电网。平台也在海上波-光-储互补技术上实现了重大突破，为其他海上多功能互补平台提供了成功经验。未来的能结构布局中新能必定将占有举足轻重的地位，合理分配使用传统能，着力研发波浪能等新型清洁能是发展大势，波浪能前景十分广阔！
根据上述材料，回答下列问题：
（1）波浪能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能。
（2）波浪能的发电是指将波浪能转换为______能的过程。
（3）如果以“1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量”来计算，每天正常发电6h（小时），则每天可发电______度（kW·h）。
（4）“先导一号”平台并入的电网结构中，“先导一号”相当于电路中的______（填符号）。
A．电 B．用电器 C．开关 D．导线
13．如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，在虚线框中接入______（选填“灵敏电流计”或“电池组”时可以探究电磁感应现象，要完成该实验，应闭合开关，导体ab应_______（选填“上下”或“左右”）运动，这就是_______（选填“发电机”或“电动机”）的工作原理。
14．如图所示，水平放置的两光滑金属导轨与电路连接并置于垂直于导轨向里的匀强磁场（磁场强弱和方向处处相同）中，两根相同的金属棒AB、CD与导轨紧密接触且可自由滑动，导轨足够长，AB、CD电阻均为R。
（1）固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱2，使金属棒CD水平向右运动，此时金属棒AB中有从A流向B的电流；若使金属棒CD水平向左运动，则此时金属棒AB中___________（选填“有”或“没有”）电流；请判断电流的方向___________；（选填“从A流向B”或“从B流向A”）
（2）固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱3，金属棒CD受到水平向左的磁场力作用，此时金属棒AB___________（选填“有”或“没有”）受到磁场力；该磁场力的方向___________（选填“水平向左”或“水平向右”）。如果要改变金属棒AB中的受力方向，需要的实验步骤是：___________。
15．如图是一款能发电的魔方充电器，转动魔方时，它根据______的原理发电，这个过程______能转化为电能，产生的电能储存于魔方内。魔方还能通过USB端口给移动设
备充电，给移动设备充电时，魔方相当于电路中的______（选填“电”或“用电器”）。
三、计算题
16．如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置．
（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，电流表指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做________运动时导体中会产生感应电流．
（2）在此实验过程中，能量转化情况是________．
（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明________．
（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察两次实验中的________，然后进行分析与判断．

展开更多......

收起↑