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第1章 电与磁
第5节 磁生电
课前品尝
1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电能生磁，这件电磁学发展史上的大事，震动了一个人。他确信客观事物本身应该是对称的，既然电能产生磁，反过来，磁也应该能产生电，1821—1831年间，他做了大量实验，终于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。
奥斯特
法拉第
一、电磁感应现象
探究产生电磁感应现象的条件和规律
1.产生持续电流的条件是什么？
一是需要电源；
二是电路要闭合。
2.能够产生、提供电能的装置是什么？
电源
3.如何知道电路中是否有电流？
用电流表测量
在做“磁生电”探究前，你是否想过这些问题？
提出问题：如何通过“在磁场中运动的导体”和“运动的磁体”来产生电？
探究需要什么器材？
磁体（分清S、N极，磁感线方向）
导线或线圈（电流的路径）
电流表（检查有无电流出现）
回忆：电路中有电流的条件？
有电源（这正是我们要探索的）
电路闭合（各元件连成闭合回路）
导体在磁场中的运动情况
感应电流
电路闭合
静止
沿着磁感线运动
与磁感线垂直或斜向运动
电路断开
与磁感线垂直或斜向运动
无
无
有
无
导体在磁场中产生电流的情况
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。
感应电流：由于电磁感应产生的电流就叫感应电流。
如果电路不闭合，电路中不产生电流，但导体两端有感应电压。
刚才做实验时，灵敏电流表指针左右偏转，说明了什么？
猜一猜
电路中感应电流的方向可能与哪些因素有关？
可能与导体切割磁感线的方向有关 ；
可能与磁场方向有关。
如何用实验的方法发现感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向之间的关系？
探究
流过电流表的电流方向相反。
演示实验，完成下表，归纳结论：
导体运动方向 磁极方向 指针偏转方向
导体向右 N在上
导体向左 N在上
导体向右 S在上
导体向左 S在上
电路中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关。
结论
如何用实验的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弱之间的关系？
用左图所示实验装置实验。
1、分别慢速与快速切割磁感线，观察感应电流的大小。
2、换用磁性更强的磁体，在导线以相同速度垂直切割磁感线时，观察感应电流的大小。
结论:导体切割磁感线的速度越大，磁场越强，感应电流越大。
理解电磁感应现象和感应电流应注意的四个问题：
（1）理解产生感应电流的条件：一是“闭合电路的一部分导体”；二是“做切割磁感线运动”。
（2）对“切割磁感线运动”的理解：导体运动方向与磁感线方向垂直或有一定的角度，但不能平行。
（3）感应电流的方向：感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关。
（4）能量转化：在电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，即机械能转化为电能。
二、交流发电机
（1）原理：发电机是根据电磁感应的原理制成的，
它是一种能机械能转化为电能的装置。
（2）结构：如图所示，交流发电机主要由转子（线圈）
和定子（磁体）组成，再利用铜环（E、F）和电刷（A、B）把线圈产生的电输出。
交流发电机
（3）交流发电机的工作过程
甲：导线ab向右运动，cd向左运动，
不切割磁感线，没有电流。
乙：导线ab向上运动，cd向下运动，
电流由a到b。
丁：导线ab向下运动，cd向上运动，
电流由b到a。
丙：导线ab向左运动，cd向右运动，
不切割磁感线，没有电流。
①甲和丙中导线运动方向和磁感线方向平行，不切割磁感线，没有电流产生。
②乙和丁中导线切割磁感线，有电流产生，但是切割磁感线的方向相反，电流方向相反。每当经过磁感线与线圈平面垂直的位置时，线圈中的电流方向改变一次；线圈转一周，电流方向改变两次。
③线圈不停转动，产生的电流如此交替往复，形成持续的电流。
④发电机工作时，将机械能转化为电能。
（4）交流电和直流电
交流电：周期性改变方向的电流。
直流电：方向不变的电流。
交流电的周期：交流电完成一次周期性变化需要的时间。
交流电的频率：
在1秒内交流电完成周期性变化的次数。我国交流电周期是0.02秒，频率为50赫兹，每秒电流方向改变100次。
（5）发电机和电动机的比较
①发电机的结构原则上和电动机的是完全相同的。
②电动机是消耗电能输出机械能(把电能转化成机械能);发电机是消耗机械能输出电能。
牛刀小试
1.产生感生电流的条件：电路______，一部分导线做_____________________。
2 . 导体在磁场中做切割磁感线运动，一定有___________。不一定有___________产生。若电路是闭合的，则一定也有___________ 。
　
闭合
切割磁感线的运动
感应电压
感应电流
感应电流
3.下面情况中，哪一种一定能产生感应电流（ ）
A.一段导体在磁场中做切割磁感线运动
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动
C.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
D.闭合导体在磁场中做切割磁感线运动
C
4.如图所示，小圆圈表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按如图所示的方向运动时，不可能产生感应电流的是 （ ）
C
B
A
D
B
5.关于交流发电机的原理，下列说法正确的是( )
A.利用通电线圈在磁场里转动
B.利用换向器把直流电变为交流电
C.利用通电导体在磁场里受力而运动
D.利用电磁感应现象
D
课堂小结
磁生电
发现、概念
感应
电流
产生感应电流的条件
电路闭合
一部分导体做切割磁感线运动
影响感应电流方向的因素
磁场方向
导体切割磁感线的运动方向
影响感应电流大小的因素
发电机：
构造、原理
电磁感应：

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