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第十四章 电与磁
第6节 探究产生感应电流的条件
1. 通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
2. 知道感应电流的方向跟什么因素有关。
3.了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化。
4.知道什么是交流电，我国使用的交流电的主要参数，能把交流电和直流电区分开来。
火力发电
汽轮机带动发电机
水力发电
水轮机带动发电机
风力发电
风车带动发电机
发电机是如何发电的？
法拉第(M. Faraday，
1791—1867)
　　英国物理学家、化学家法拉第在10年中作了多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。法拉第的发现，进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系。根据这个发现，人们后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
你能尝试用磁场获得电流吗？
知识点一：电磁感应现象
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
提出问题，作出猜想
什么情况下磁场里的导线中能够产生电流？
通电导线周围具有磁场
猜想1：闭合电路中的导体在磁场中就会产生电流.
猜想2：闭合电路中的导体在磁场中运动会产生电流.
那么有了磁场是不是就能产生电流？
设计方案，收集证据
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，并将灵敏电流表连入电路中，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。
【实验思路】
采用灵敏电流计可以检验微小的电流.
【实验过程】
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。
序号 磁体的运动方向 矩形线圈的 运动方向 电流计指针是否偏转 是否产生感应电流
1 不动 不动 不偏转 否
2 不动 水平左右运动 偏转 是
3 不动 竖直上下运动 不偏转 否
4 不动 水平前后运动 不偏转 否
5 不动 斜向上下运动 偏转 是
6 水平左右运动 不动 偏转 是
7 竖直上下运动 不动 不偏转 否
得出结论，作出解释
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。
【实验结论】
交流合作，评估反思
（1）现有铁棒和铜棒，应选哪个作为导体棒进行实验更合理，为什么？
铜棒，为避免导体棒受到磁场的作用，故导体棒选用非磁性类的铜棒更合理。
产生的电流太小。
把灵敏电流计换成电源。
（2）确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，无论导体AB在磁场中怎样运动，灵敏电流计的指针均不见发生偏转.其原因是什么？
（3）如果想在此实验基础上研究电动机原理，应进行的操作是什么？
这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应。
1.定义：
2. 特点：
产生的电流叫作感应电流。
N
S
v
正视图
侧视图
v
导体中产生感应电流的条件：
①电路闭合；
②一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动.
感应电流的方向与什么因素有关呢？
感应电流的方向与什么因素有关呢？
感应电流的方向与导体运动方向有关，当磁场方向不变时，导体运动方向改变，感应电流方向也要发生改变。
感应电流的方向与磁场方向有关，当导体运动方向不变时，磁场方向改变，感应电流方向也要发生改变。
1. 小阳在探究“什么情况下磁可以生电”实验时，将如图所示的实验装置放在水平的台面上。下列说法中正确的是（ 　 ）
A. 导线ab竖直向上运动可以产生感应电流
B. 导线ab水平向左运动可以产生感应电流
C.导体ab不动，磁体运动时不可能产生电流
D. 实验过程中将电能转化为机械能
B
知识点二：动圈式话筒
1.构造：主要由与膜片相连的线圈和永磁体组成，如图所示。
2.原理：依据电磁感应现象制成，膜片振动→线圈振动（切割磁感线）→产生感应电流。
3.作用：将声信号转化为电信号。
4.工作过程：当人对着话筒说话或唱歌时，人发出的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在永磁体的磁场中做切割磁感线运动，就能产生随着声音变化而变化的电流，电流信号经扩音机放大后传给扬声器，从扬声器中就会发出放大后的声音。
知识点三：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。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。这说明了什么？
电路中有了电流.
说明：
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。这说明了什么？
发电机发出的电流的大小和方向是变化的.
说明：
手摇发电机发电
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.
摇把转动越快，灯泡越亮.
现象：
电路中产生了电流，且电流的大小与切割磁感线的运动快慢有关，切割磁感线越快，产生的电流越大。
分析：
实验
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。
两个二极管交替发光.
现象：
电路中产生的是交变电流.
分析：
　　交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流。
　　在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫作频率。 我国电网以交流供电，频率为50 Hz（即1 s内线圈转动50圈），周期为0.02 s；电流方向改变100次.
交变电流
交变发电机
由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成。
1.主要构造：
定子
转子
转轴
电刷
滑环
不同发电机中转子和定子所对应的部分可能不同.
2.工作原理：
当线圈在前半周转动时，电流表指针偏转，表明电路中产生了电流；当线圈在后半周转动时，切割磁感线方向相反，电流表指针偏转方向相反。
发电机发电的过程是机械能转化为电能的过程。
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
白鹤滩水电站一共安装了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。
发电机发电的过程是能量转化的过程.发电机靠内燃机、汽轮机、水轮机等机械带动，把燃料中的化学能或者水流的机械能转化为电能。
火力发电 水力发电 风力发电
2.如图所示的手摇式手电筒，筒内没有电池，只要转动手电筒的摇柄，灯泡就能发光。以下设备与这种手电筒工作原理相同的是( )
A. 发电机
B. 电动机
C. 汽油机
D. 柴油机
A
3.小亮把旧电风扇中的电动机拆下来，将它与小灯泡连接成如图所示的闭合电路，在电机转轴一端插入细铁棒，快速转动铁棒，灯泡开始发光.下列说法正确的是 ( )
A. 灯泡发光，说明该装置中一定有干电池
B. 转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动
C. 转动铁棒，电机就将电能转化为机械能
D. 若铁棒反向转动，电路中不能产生电流
B
电磁感应现象
形成闭合回路
发电机
交流电：电流大小、方向随时间周期性变化
能量转化：机械能→电能
部分导体在磁场中做切割磁感线运动
动圈式话筒
结构：膜片、永磁体、线圈
工作原理：电磁感应现象
结构：定子、转子
探究产生感应电流的条件

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