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初中物理沪科版（2024）九年级全一册
第十九章 电能从哪里来
第1节 探究：产生感应电流的条件
1.通过实验探究，知道导体在磁场中产生感应电流的条件。
2.知道电磁感应现象及在生活中的应用。
电能
电能是从哪里来的
观察思考
知识点一、实验：探究产生感应电流的条件
【想一想】奥斯特实验告诉我们，通电导线周围存在磁场，也就是说电能产生磁，那么磁能否产生电呢？
1. 探究：怎样产生感应电流
发电机模型
【实验】如图所示是发电机的模型，它有一个可以产生磁场的磁体，一个可以在磁场中旋转的线圈。摇动把手，使线圈快速转动，小灯泡就亮了。这表明发电机发出了电。
【问题】发电机为什么能发电呢？
【猜想与假设】实验表明：发电机的线圈只有在转动时才能发出电来，由此可以猜想：发电机发电，可能与线圈在磁场中的运动有关。
【实验目的】
（1）探究导体在磁场中运动时产生电流的条件。
（2）探究导体在磁场中运动产生电流的方向与哪些因素有关。
【实验器材】U形磁体、导体棒、导线、开关、灵敏电流计和铁架台。
实验装置示意图
【实验设计】如图所示，将导体棒的两端用细导线悬挂起来，并与灵敏电流计、开关串联组成闭合电路。让导体在U形磁体的磁场中运动，探究产生感应电流的条件和影响电流方向的因素。
实验 操作
示意图
实验 现象
（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）
【实验步骤】
指针不偏转
指针不偏转
实验 操作
示意图
实验 现象
（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
实验 操作
示意图
实验 现象
（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）
指针偏转
指针不偏转
【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，电流表的指针偏转，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，电流表的指针不偏转，表明没有电流产生。
①导体是闭合电路的一部分；
②导体在磁场中做切割磁感线运动。
【实验结论】
导体在磁场中运动时产生电流的条件：
【反思交流】
（1）如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直，导体中能产生电流吗？为什么？
（2）如果导体不动，移动U形磁体，导体中能产生电流吗？为什么？
（3）在上述实验过程中，能量是如何转化？
（1）如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直，导体中能产生电流吗？为什么？
如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直，导体中也能产生电流。
但是导体运动方向与磁感线方向平行时，导体中不能产生电流 。
能产生电流
不能产生电流
（2）如果导体不动，移动U形磁体，导体中能产生电流吗？为什么？
（3）在上述实验过程中，能量是如何转化？
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。
在上述实验过程中，消耗了机械能，得到了电能，即机械能转化为电能。
【猜一猜】可以通过什么方法改变电流的方向
既然导体做切割磁感线运动时，电路中才会产生电流。电流的方向应该与导体运动的方向和磁场的方向有关。
2. 探究导体在磁场中运动时产生电流的方向
（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。
【进行实验】
（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，电流的方向相反，说明电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。
（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时，调换磁体N、S极的位置，电流的方向相反，说明电流的方向与磁场的方向有关。
（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，但电流的方向不变，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，电流方向不变。
【实验结论】
导体在磁场中运动时产生电流的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有关。
只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向，电流的方向改变；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，则电流的方向不变。
如图所示，伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
右手定则
用右手判断感应电流的方向
【拓展一步】
知识点二、电磁感应及其应用
（1）电磁感应现象
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象是一种电磁感应现象，电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。
（2）产生感应电流的条件
1. 电磁感应现象
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流；感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向皆有关。
大量实验证明：
2. 电磁感应现象的应用
动圈式话筒是应用电磁感应原理制成的。
声波具有能量，当对着话筒说话时，声波使金属膜片振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永久磁体的磁场里切割磁感线，就产生感应电流（电信号）。强弱变化的声波，引起膜片(线圈)振动的幅度与快慢时刻变化，导致感应电流的大小和方向时刻变化，时刻变化的电流信号经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中发出放大的声音。话筒是把声信号变为电信号的装置，其工作原理可概括为：
振动 电流
电磁感应
动圈式话筒
（1）动圈式话筒（麦克风）
（2）手机无线充电器
这是最常见的无线充电器的工作方式，它利用电磁感应的原理，电流通过送电线圈产生变化的磁场，当受电线圈靠近该变化磁场时就会产生感应电流来供电。从而实现能量在空间范围内的传递；这种无线充电器的实现方式得到了无线充电联盟的推广。
（3）电磁炉
电磁炉具有无明火加热的特点。图甲为一种常见的电磁炉，图乙是其工作原理示意图，它主要由线圈、铁芯、石英玻璃灶面、金属锅体、工作电路和控制电路等组成，线圈绕在铁芯上。
电磁炉工作时，高频交流电流过线圈，线圈产生变化的磁场，该变化的磁场在锅体的锅底形成感应电流而发热。即锅底靠近线圈时，锅底的感应电流最大，且感应电流随锅体离线圈距离增大而显著减小。在电磁炉上使用的锅体担负着能量转化的任务，一般采用磁性的金属材料制成。
①电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象。
②感应电流：电磁感应现象中产生的电流。
电磁感应
感应电流
产生感
应电流
的条件
①导体是闭合电路的一部分。
②在磁场中做切割磁感线运动。
①与磁场方向有关。
②与导体切割磁感线运动的方向有关。
①发电机。
②动圈式话筒。
③手机无线充电器。
④电磁炉。
电磁感应及其应用
产生
条件
方向
1.物理学与社会发展 如图是一款运动手环,手环内置一空心密闭的塑料管,管内有一小块可移动的磁铁,管外绕着线圈。戴着这种手环步行时,磁铁随手臂的摆动在管内往复运动,线圈中便会产生电流,其利用的原理为( )
A.电流热效应 B.电流磁效应
C.电磁感应 D.电动机
C
2.现在市面上有一款不需要电池的自发电无线门铃如图所示。当人按压门铃压板时，压板后的弹簧会带动磁体运动,从而在线圈中产生电流,发声元件便可发声。下列四幅实验装置图中能反映其工作原理的是( )
D
3.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。
实验 次数 导体ab在磁 场中的运动情况 灵敏电流计
指针偏转情况
1 静止 不偏转
2 上下运动 不偏转
3 左右运动 偏转
(1)闭合开关后,观察各种情况下灵敏电流计指针偏转情况,将实验现象记录在表格中。分析实验现象可知:闭合电路中的一部分导体在磁场中做
　 　运动时,电路中会产生感应电流。产生感应电流时,导体ab相当于电路中的　 　(填电路元件名称)。
(2)若要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应保持导体ab运动方向不变,将　 　对调,观察灵敏电流计指针偏转情况。
(3)下列物品中，应用该实验结论工作的是　 　(填选项字母)。
A.电风扇 B.手摇发电手电筒
切割磁感线
电源
磁体的N、S极
B

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