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第二十章 电与磁
第六节 磁生电
物理观念：知道电磁感应现象、产生感应电流的原因、发电机的原理和什么是交流电。
科学思维：能够运用逻辑推理和科学论证方法，理解电磁感应现象的内在规律。
科学探究：观察体验发电机是怎样发电的，理解电磁感应现象的基本原理和条件，提高应用知识分析和解决问题的能力。
科学态度与责任：激发学生对科学的探索热情，认识到电磁感应在现代科技中的重要应用，增强环保意识和社会责任感。
奥斯特实验
电
磁
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。
奥斯特
“电生磁”
既然电能生磁，那么磁能生电吗？
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
磁场 ——
需要哪些器材？
电流 ——
永磁体
导线（闭合电路）
电流表（灵敏电流计）
　　在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。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。
知识点一：磁生电
1.让导线在磁场中静止，能产生电流吗？
不能。
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。
上下运动
前后运动
左右运动
没有
没有
似乎有一点点
有什么办法能让现象更明显一些？
通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。
一根通电导线，产生的磁场太弱了。
电生磁
通电导线
通电螺线管
磁生电
导线运动
线圈运动
3.使线圈底边在磁场中沿不同方向运动，看看电流表指针是否偏转。
导线运动方向 电流表指针偏转情况
上下运动
前后运动
左右运动
斜着运动
没有偏转
没有偏转
有偏转
有偏转
【实验现象】
分析实验中看到的现象，你能说出闭合电路中产生电流的条件吗？
无电流
N
S
N
S
无电流
N
S
有电流
N
S
有电流
导体做切割磁感线运动时，有电流产生。
把磁感线想象成一根根线，把导线想象成一把刀
【实验现象】
【实验结论】
　　这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作__________，产生的电流叫作感应电流。
　　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。
电磁感应
感应电流的方向与什么因素有关？
感应电流的方向和哪些因素有关？
【猜想与假设】
感应电流方向可能与_______方向、____________方向有关。
磁场
切割磁感线
（2）做切割磁感线运动产生感应电流；
（1）电生磁，磁场方向与电流方向有关；
那么，磁生电，电流方向可能与磁场方向有关。
那么，电流方向可能与切割磁感线方向有关。
磁极 位置 切割磁感线的方向 电流表
指针偏转
方向
N上 S下 向左切割
向右切割
S上 N下 向左切割
向右切割
指针右偏
指针左偏
1.探究感应电流方向与切割磁感线方向的关系
2.探究感应电流方向与磁场方向的关系
磁极 位置 切割磁感线的方向 电流表
指针偏转
方向
N上 S下 向左切割
向右切割
S上 N下 向左切割
向右切割
指针右偏
指针左偏
指针左偏
指针右偏
【实验结论】
感应电流的方向与 和 有关。
磁场方向
切割磁感线方向
1.发电机的原理和能量转化
原理：电磁感应
能量转化：发电机发电是把机械能转化为电能的过程（因动而电）
手摇发电机
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。这表明，电路中有了电流。如果把手摇发电机跟电流表连接起来，线圈在磁场中转动时，我们可以看到电流表的指针随着线圈的转动而左右摆动。这个现象表明，发电机发出的电流的大小和方向是变化的。
知识点二：发电机
1.观察手摇发电机的构造
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？
2.观察发电机转速对小灯泡亮度的影响
用不同速度转动摇把，观察灯泡亮度的变化。
3.检验手摇发电机电流方向的变化
把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.直流和交流
（1）直流：之前我们学习的电路用电池供电，电路中的电流从电池的正极流向负极，方向不改变。这种电流叫作直流。
发电机产生的电流大小和方向都是周期性变化的，这种电流叫做交变电流，简称交流。
（2）频率：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.交流发电机的主要构造及其作用
磁铁：用来产生磁场；
线圈：线圈abcd转动时，切割磁感线，产生感应电流；
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；
电刷：感应电流通过电刷流出。
线圈abcd
铜环K、L
铜环A、B
磁铁
4.交流发电机的工作原理
导线ab边向左运动，cd边向右运动，不切割磁感线，没有电流。
导线ab边向下切割磁感线，cd边向上切割磁感线，产生感应电流。外部电流方向为A到B。
线圈转过半周时，ab边向右运动，cd边向左运动，不切割磁感线，没有电流。
导线ab边向上切割磁感线，cd边向下切割磁感线，产生感应电流。外部电流方向为B到A。
图甲和图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。
图乙和丁中导线切割磁感线，有电流产生，但切割磁感线的方向相反，所以电流方向相反。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。
线圈不停转动，产生的电流交替往复，形成持续的电流。
甲
乙
丙
丁
5.实际发电机的构造与能量转化
主要构造：实际的发电机是由转子（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，还要用电磁铁代替永磁体。
白鹤滩水电站一台正在装机的发电机
磁生电
磁生电
法拉第的发现
电磁感应现象
感应电流：电磁感应产生的电流。
发电机
定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生电流，这种现象叫做电磁感应。
发电机的原理：电磁感应现象
发电机的基本组成：定子、转子
交变电流：电流的方向周期性变化。
能量转化：把机械能转化为电能。
发电机的种类及应用
1. 如图所示是某款可以计数的跳绳，当绳子转动时,传感器内的小磁铁会跟随绳子把手上下运动,线圈内就会产生随之变化的电流,主控芯片根据输出的电流信号实现计数。这种方式精度较高且支持多种跳绳模式。与这跳绳计数工作原理相同的是（　　）
B
2. 电吉它的发音是通过电磁拾音装置连接扬声器而实现于线圈在切割磁感线产生感应电流，则有（　　）
A．磁铁产生磁场使吉他金属弦磁化,
a、b两侧均为S极
B．拨动金属弦就一定切割了磁感线
C．拨动金属弦的方向不同，线圈产生
的感应电流方向不变
D．增加线圈匝数可以让用相同的力拨动金属弦产生的感应电流增大
D
3. 对图所示的实验装置，下列说法正确的是（　　）
A．该装置是电动机的工作原理图
B．该装置可以研究磁场对电流的作用
C．该装置只能探究感应电流方向与导
体运动方向的关系
D．该装置可以研究电磁感应现象
D

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