资源简介

(共37张PPT)
第二十章 电和磁
第 6 节 磁 生 电
素养目标
1.认识电磁感应现象，理解电磁感应条件，建立“磁场对电流有力的作用”的物理模型；明确发电机工作中的能量转化（机械能→电能）。
2.通过分析实验现象（如导体在磁场中切割磁感线产生电流），培养模型建构（磁感线模型）和科学论证能力；结合物理学科核心素养（如科学探究过程），体会科学探究中的逻辑推理。
3.设计并完成“探究电磁感应产生条件”的实验，经历提出问题→猜想与假设→设计方案→分析与论证的探究过程；基于实验改进实验装置，提升创新意识。
4.通过电磁感应现象的发现史，感悟科学家突破传统观念的探索精神；联系发电机在生产生活中的应用，理解科学、技术、社会、环境的关系。
创设情景，引入新课
今天，无论是我们日常生活中使用的电还是工农业生产中使用的电，大多是由发电机产生的。发电机是如何发电的？
在1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，即电流的周围存在着磁场。既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？
和规律。根据这个发现，人们发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
历史上，有许多的物理学家进行了探索。英国物理学家法拉第经10多年的多次探索，于1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件
磁生电
1.探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
你能尝试用磁场获得电流吗？
我们知道，电由发电厂发出，发电厂是把其他形式的能转化为电能的。
太阳能发电
发电厂是通过什么装置发电的呢？发电的原理是什么？
实验思路：
尝试用磁来生电时，需要哪些器材？磁场可以由永磁体提供，如蹄形磁
体。为了获得电流，应该用导线连成闭合电路，并将电流表连入电路中，以观察电流。尝试使导线静止在磁场中，或在磁场中运动……看看电路中是否有电流。
【提出问题】什么情况下磁场里的导线中能够产生电流？
【猜想与假设】
（1）能够产生电流，导线要连成闭合电路。
（2）通电导线在磁场中受力运动，那么反过来，让导线在磁场中运动，可能会产生电流。
【设计实验】
（1）用蹄形磁体提供磁场。
（2）用电流表检验电路中是否有电流。
（3）产生电流的条件可能有多个，采用控制变量法进行探究。
（4）蹄形磁体、导线、电流表。
（5）在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表连
接，导线跟电流表组成闭合电路。
1）. 让导线在磁场中静止，能产生电流吗？换用不同强度的永磁体，看看电路中是否有电流。
2）. 使导线在磁场中沿不同方向运动，看看电路中是否有电流。
【进行实验】
如图所示。进行如下操作，注意
观察电流表指针是否发生偏转。
（1）闭合开关，让导线AB在磁场中静止
（2）让导线在磁场中沿竖直方向上下运动（与磁感线平行）
指针不偏转
指针不偏转
（3）让导线在磁场中沿水平方向里外运动（与AB平行）
（4）让导线在磁场中沿水平方向左右运动（切割磁感线）
指针不偏转
指针偏转
（5）让导线在磁场中斜向上运动（或斜向下）
（6）断开开关，让导线在磁场中沿水平方向左右运动（切割磁感线）
指针不偏转
指针偏转
【探究分析】
如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀，表达起来可能会方便些。
（1）由实验（1）、（2）、（3）可知，电路闭合，导体在磁场中不做切割磁感线运动时，电流表的指针不偏转，表明没有电流产生。
（2）由实验（4）、（5）可知，
电路闭合，导体在磁场中做切割磁感线运动时，
电流表的指针
，表明
产生了电流。
（3）由实验（6）可知，电路断开，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针 ，表明没有电流产生。
偏转
不偏转
【实验结论】
（1）闭合电路的 导体在磁场中做 磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
（2）导体中产生感应电流的条件：
②导体在磁场中做 磁感线运动。
①导体是 电路的一部分；
2. 注意理解产生感应电流的条件
（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 ，但 平行。
（1）产生感应电流的两个条件缺一不可。如果电路不闭合，导体做切割磁感线运动时， 产生感应电压， 产生感应电流。
一部分
切割
闭合
切割
能
不会
不能
角度
（3）磁体不动，导体AB左右运动能产生感应电流；若AB不动，磁体左右运动，仍能切割磁感线产生感应电流。
3. 电磁感应现象中的能量转化
在电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了 能，即机械能转化为 能。
4. 实验探究：影响感应电流方向的因素
【进行实验】
（1）闭合开关让导体向左运动，观察实验现象，发现电流表指针向右偏转。
（2）闭合开关让导体向右运动，观察实验现象，发现电流表指针向左偏转。
电
电
（3）将磁体的N、S极对调，闭合开关，让导体向左运动，电流表指针向左偏转。
（4）将磁体的N、S极对调，闭合开关，让导体向右运动，电流表指针向右偏转。
【探究分析】
（1）比较实验（1）与（2）或（3）与（4）的实验可知，在磁场方向不变时，导体做切割磁感线运
动的方向相反，感应电流的方向 ，说明感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向 关。
（2）比较（1与（3）
或（2）与（4）的实验可知，在导体做切割磁感线运动的方向相同
相反
有
时，调换磁体N、S极的位置，感应电流的方向 ，说明感应电流的方向与磁场的方向 关。
（3）比较（1）与（4）或（2）与（3）的实验可知，磁极和导体切割磁感线的方向均发生了改变，但感应电流的方向 ，说明同时使磁场方向和导体做切割磁感线运动的方向反向时，感应
电流方向 。
【实验结论】
在电磁感应中，感应电流的方向跟导体在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向 关。
只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向，感应电流的方向
；若同时将磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方向改变，
相反
有
不变
不变
有
改变
则感应电流的方向 。
视频演示——《探究感应电流的产生条件》
发电机
导体切割磁感线会产生电流，人们可以根据这一原理制造发电机。
1. 实验探究：手摇发电机的发电情况
换向器
电刷
线圈
磁铁
手轮
小灯泡
不变
发电机怎样发电？以手摇发电机为例学习发电原理。
（1）观察模型式手摇发电机的构造
磁极是什么形状的？线圈是通过哪些装置和灯泡连接起来的？摇把是通过什么带动线圈转起来的？
观察结果：
磁铁形状是蹄形磁铁 ；线圈是通过电刷与灯泡（或二极管）串联的；摇把是通过皮带带动线圈转动起来的。
（2）观察手摇发电机转速对小灯泡亮度的影响
用不同的转速摇动转轮，观察灯泡亮度的变化情况。摇动转轮的转速越大，灯泡发光越亮。
（3）检验手摇发电机电流方向的变化
①用两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，观察二极管的发光情况。
②实验现象与分析：
二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。
（4）探究结论
发电机产生的电流的大小和方向是
的；电流的大小与发电机的转速 关。
视频欣赏——《手摇发电机工作原理 》
2. 交变电流
（1）如果导线左右往复运动，电流表指针 摆动，则在电路中产生的是 电流，简称 。
变化
有
来回
交流
交变
（2）交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。
我国电网以交流供电，频率为50Hz。
3. 交流
发电机
线圈abcd
电刷
铜环
磁铁
（1）发电机主要构造
磁铁、线圈abcd、铜环K和L、电刷A与B等。
（2）主要部分作用
①磁铁：用来产生磁场；
②线圈abcd转动时，切割磁感线，产生感应电流；
③铜环：两个铜环随线圈一起转动，与外部电路组成一闭合
回路； ④电刷：感应电流通过电刷流出。
（3）交流发电机工作原理示意图
①图甲和图丙中导线运动方向和磁感线方向平行， 切割磁感线， 电流产生。
②图乙和丁中导线切割磁感线， 电流产生，但切割磁感线的方向
，所以电流方向 。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 。
③线圈不停转动，产生的电流交替往复，形成 的电流。
不
没有
有
相反
相反
两次
持续
（1）实际的发电机图甲比图乙所示的发电机复杂得多，但仍是由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成的。大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电，同时为了得到较强的磁场，还要用
代替永磁体。
4. 实际发电机的构造与能量转化
甲
乙
图甲为白鹤滩水电站正在安装的发电机，一共安装了16台水轮发电机，每台水轮发电机的发电功率都高达100万千瓦，是目前全球单台发电功率最高的水轮发电机。
电磁铁
（2）构造
主要有 、 、 和 四个基本组成部分。概括地讲是由 （固定部分）和
（转动部分）两部分组成
。实际上大型发电机多采用 不动、 旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。
磁体
线圈
铜环
电刷
定子
转子
线圈
磁极
（3）发电机发电的过程是能量转化的过程
实际的发电机靠水轮机、汽轮机、内燃机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能。
发电机发电时能量是怎样转化的？
①水电站
水力发电是利用水从高处流下推动水轮机转动，水轮机再带动发电机工作，把水的机械能转化为电能。
发电机的轴是竖直安装的，
轴的下面连接着水轮机， 在强大水流的冲击下旋转.
水的机械能
发电机转子的机械能
电能
②火电站
火力发电是利用可燃物在燃烧时产生的内能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。
电能
燃料的化学能
视频演示——《发电机原理》
磁记录
1. 软磁性材料和硬磁性材料
（1）磁化：铁棒和钢棒本来不能吸引钢铁，当磁体靠近它或者与它接触时，它便有了吸引钢铁的性质，也就是被 了。
（3）硬磁性材料：而钢等物质在磁化后，磁性 保持，称为 性材料。硬磁性材料可以做成永磁体，还可以用来记录信息。
（2）软磁性材料：软铁磁化后，磁性 消失，称为 性材料。
磁化
很容易
软磁
能够
硬磁
2. 录音机的原理
录音机的磁带上就附有一层硬磁性材料制成的小颗粒。
放音时，磁带贴着放音磁头运动，磁性强弱变化的磁带使放音磁头中产生变化的感应电流，
电流经放大
后使扬声器
发声，这便
“读”出了
录音带中记
录的信息。
录音时，声音先转变成强弱变化的电流，这样的电流通过录音磁头，产生了强弱变化的磁场。磁带划过磁头时，磁带上的小颗粒被强弱不同地磁化，于是记录了一连串有关磁性变化的信息。
3. 磁记录的应用
随着技术的不断进步，磁记录与人们的关系越来越密切。例如，由磁性材料制成的硬盘能够长久地保存大量信息。磁记录技术提高了工作效率，给生活带来了很大的方便。
课堂总结（1）
电动机与发电机比较
课堂总结（2）
磁
生
电
电磁感
应现象
感应电流
产生
条件
方向
发电机
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应。产生的电流叫做感应电流。
①闭合回路.
②部分导体在磁场中做切割磁感线运动.
①磁场方向.
②导体切割磁感线运动的方向.
①原理：电磁感应现象.
②交变电流：电流的方向周期性变化。
③基本组成：定子、转子.
④能量转化：把机械能转化为电能.
课堂练习
1.下列四幅图中，应用了电磁感应原理的是（　　）
C
能转动，小灯泡发光。下列说法不正确的是（　　）
A．甲电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作的
B．对调电源正、负极，小灯泡将不发光
C．甲电动机相当于电路中的用电器
D．乙电动机是利用电磁感应原理工作的
2.在“科技节”活动中，小明受到物理课上“电与磁”相关知识的启发，制作了如图所示的“小发明”。闭合两开关后电动机都
B
3.如图是“探究感应电流产生的条件”的实验装置。
（1）实验中，ab棒的材料可能是____（选填“塑料”或“铝”）；（2）实验中是通过观察 来判断电路中是否产生感应电流；
（3）磁体不动，使ab竖直向上或竖直向下运动，灵敏电流计指针 ________（选填“偏转”或“不偏转”）；（4）实验中发现灵敏电流计指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，可采取的措施是
_________ （写出一种措施）；
（5）如果将图中的灵敏电流计换成 ，
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
铝
不偏转
更换磁性更强的磁体
电源
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

展开更多......

收起↑