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(共47张PPT)
第十六章　电和磁
第四节　电磁感应 发电机
1.如图甲所示的实验中,导线通电时,导线下方的小磁针会发生偏转,这说明_____________________。利用逆向思维,你能提出的问题是：___________
预习清单
通电导线周围存在磁场
磁能生电吗
2.用图乙所示的装置研究磁场对通电导体棒的作用时,闭合开关后,导体棒向左运动。根据此原理可以制成_______;若想使导体棒向右运动,方法是_______________________________
_______________(写出一种方法即可)。利用逆向思维,你能提出的问题是：__________________________________________
预习清单
电动机
对调电源的正、负极(或对调蹄形磁体的N、S极)
导体在磁场中运动时能否产生电(答案不唯一)
3.利用______产生______的现象叫作电磁感应。电磁感应定律是______在1831年发现的。
4.“探究感应电流产生的条件”的实验需要的器材有___________、______、开关、导线、蹄形磁体等。导体在磁场中运动时与磁感线相交,则_____ (选填“切割”或“不切割”)磁感线。
预习清单
磁场
电流
法拉第
灵敏电流计
导体
切割
5.发电机是当代社会最重要的_____,它是利用___________原理发电的,它在工作过程中将_____能转化为___能。
预习清单
电源
电磁感应
机械
电
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奥斯特实验让我们知道了电流能产生磁场。那 “磁能不能生电呢 ”
(1)既然电能生磁,那磁也应该能生电,它们可能是相互的。
(2)不确定,感觉这得通过实验来验证,说不定有特殊的条件才能让磁生电。
(3)理论上可能,但实际怎么实现呢 得看看有没有什么装置能让磁生电。
课程导入
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用手快速旋转电扇叶片时，发光二极管亮了。
换一种操作方法———用手指捏住插头的两个插脚,再旋转叶片。大家操作一下并说说感受。
旋转扇叶时变得费力了。
课程导入
这两个现象是不是很奇妙 其实,这背后就藏着“磁生电”的秘密。今天,我们就来深入探究这种利用磁场产生电流的现象——电磁感应,了解它是如何让发电机为我们的生活提供电能的。
任务一：尝试“磁生电”
实验：探索“磁生电”的奥秘
1.器材组装
任务一：尝试“磁生电”
2.实验操作
①条形磁体静止放在螺线管内部。
②将条形磁体静止放在螺线管上方。
③快速将条形磁体插入螺线管。
④快速将条形磁体从螺线管中拔出。
⑤缓慢将条形磁体插入、拔出螺线管。
任务一：尝试“磁生电”
3.记录与分析
将每次操作的现象记录在下表中。
思考：哪些操作能让二极管发光 最关键的因素是什么
任务一：尝试“磁生电”
4.交流与总结
电磁感应现象及法拉第的相关事迹：
法拉第(1791-1867),出生于萨里郡纽因顿贫苦铁匠家庭,仅接受过两年小学教育,通过自学掌握科学知识。他是英国著名的物理学家、化学家、发明家。
任务一：尝试“磁生电”
1820年,奥斯特发现了电流的磁效应,受到科学界的关注。法拉第仔细地分析了电流的磁效应等现象,认为既然电能够产生磁,反过来,磁也应该能产生电。于是,从1821年开始,经过近10年的不断实验,到1831年10月17日,法拉第发现了电磁感应现象,同年10月28日发明了圆盘发电机。其成果为麦克斯韦电磁理论奠定了基础,因此被称为“电学之父”与“交流电之父”。
任务一：尝试“磁生电”
总结：利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应,电磁感应产生的电流叫作感应电流。
任务二：探究感应电流产生的条件
线圈在磁场中转动就能发电,那只要导体在磁场中运动,就一定能产生电流吗
猜想与假设：引导学生结合已有认知提出猜想(如“可能需要电路是闭合的”“可能和导体运动方向有关”等),激发学生的探究兴趣。
任务二：探究感应电流产生的条件
实验设计：采用控制变量法,设计多组对比实验,探究电路通断、导体是否切割磁感线等因素对感应电流产生的影响。
实验器材：蹄形磁体(提供稳定磁场)、导体AB、灵敏电流计(直观显示微小电流)、导线、开关等。
任务二：探究感应电流产生的条件
小量程电流表俗称灵敏电流计,借助小量程电流表可以检测出从几十微安到几毫安的微弱电流。
任务二：探究感应电流产生的条件
进行实验：根据电路图连接实验电路。
任务二：探究感应电流产生的条件
学生实验1：探究“电路通断”的影响
保持导体AB在磁场中垂直磁感线水平运动,先断开开关(电路不闭合),观察灵敏电流计指针的偏转情况;再闭合开关(电路闭合),重复相同运动,对比两次现象。
任务二：探究感应电流产生的条件
学生实验2：探究“是否切割磁感线”的影响
保持开关闭合,先让导体AB沿着磁感线方向上下运动(不切割),观察灵敏电流计指针的偏转情况;再让导体AB垂直磁感线左右运动(切割),对比两次现象。
任务二：探究感应电流产生的条件
温馨提示：可将导体AB想象成一把刀,若它运动时与磁感线相交则切割磁感线,否则不切割磁感线。
任务二：探究感应电流产生的条件
实验数据记录分析：
任务二：探究感应电流产生的条件
交流与小结：只有当电路闭合且导体切割磁感线时,灵敏电流计指针才会偏转,即产生感应电流。
实验结论：利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应,电磁感应产生的电流叫作感应电流。
任务二：探究感应电流产生的条件
交流与评估：
(1)讨论实验中导体运动快慢、磁场强弱对灵敏电流计指针偏转幅度的影响,拓展对感应电流的认知。
(2)分析实验中可能出现的误差来源(如导线接触不良、灵敏电流计的灵敏度限制等),思考如何优化实验操作(如使用更灵敏的灵敏电流计、确保电路连接牢固等)。
任务三：跳“绳”时的感应电流
任务三：跳“绳”时的感应电流
你们看到了什么现象 计算机上出现了电流波形,说明导线中产生了什么
导线中产生了感应电流。
任务三：跳“绳”时的感应电流
实验2：改变甩动软导线的速度,观察微电流波形的变化
当甩动速度变化时,电流波形有什么变化 这说明感应电流的大小与什么因素有关
甩动速度越快,感应电流的峰值越大,说明感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
任务三：跳“绳”时的感应电流
议一议：为什么导线中会有电流产生 能量是怎样转化的
地球周围存在磁场(地磁场),甩动软导线时,相当于导体在切割地磁场的磁感线。根据电磁感应原理,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流。
甩动软导线时,消耗了人体内的化学能,转化为机械能,机械
能最后转化为电能。
任务四：观察手摇发电机发电
活动1：观察手摇发电机使灯泡发光
操作：将手摇发电机与灯泡连接成电路,摇动手柄,观察灯泡的发光情况。
任务四：观察手摇发电机发电
摇动手柄时,灯泡为什么会发光 这说明了什么
摇动手柄时,线圈在磁场中转动,产生了电流,使灯泡发光。
这表明手摇发电机能够产生电流。
任务四：观察手摇发电机发电
活动2：用灵敏电流计观察电流的变化
操作：将灯泡换成灵敏电流计,缓缓摇动手柄,观察灵敏电流计指针的偏转情况。
灵敏电流计指针为什么会偏转 偏转幅度和方向有什么变化 这说明电流有什么特点
指针偏转说明有电流产生;指针偏转幅度和方向不断变化,说明电流的大小和方向在发生周期性的变化。
任务四：观察手摇发电机发电
交流发电机的工作原理。
任务四：观察手摇发电机发电
任务四：观察手摇发电机发电
当线圈在磁场中转动时,产生的感应电流的大小和方向随时间发生周期性变化,这种电流叫作交变电流。我们日常生活中使用的交变电流每秒钟完成50个周期性变化,其频率为50 Hz。
任务四：观察手摇发电机发电
最早的发电机——法拉第圆盘发电机。
任务四：观察手摇发电机发电
手摇发电机能发电,你知道生活中还有哪些发电机吗 它们在生活中有什么应用
还有水轮发电机、燃气轮发电机、汽轮发电机、风力发电机等;它们广泛应用于电力供应、工业生产、日常生活等领域。
任务四：观察手摇发电机发电
总结：手摇发电机的工作原理是电磁感应,产生的是交变电流;电磁感应现象的发现和发电机的发明对人类社会的发展具有重要意义。
发电机实现了机械能向电能的转化,是电磁感应原理的重要应用。
任务四：观察手摇发电机发电
电磁感应和磁场对电流的作用的特点。
核心总结
1.电磁感应现象(磁生电)
(1)发现者：英国物理学家法拉第(1831年发现)。
(2)定义：利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应,电磁感应产生的电流叫作感应电流。
核心总结
(3)感应电流产生的条件(缺一不可)：①电路必须是闭合的;②闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动(包括导体动、磁场动或两者发生相对运动)。
(4)影响感应电流方向的因素：①磁场的方向;②导体切割磁感线的运动方向。规律：只改变其中一个因素,电流方向改变;两者同时改变,电流方向不变。
核心总结
2.发电机
(1)工作原理：电磁感应原理。
(2)基本结构：主要由磁体(提供磁场)和线圈(切割磁感线)组成。
3.能量转化：机械能转化为电能(如风力、水力等带动线圈转动提供机械能)。
核心总结
4.交变电流：大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫作交变电流。我国电网交变电流的频率为50 Hz,周期为0.02 s,每秒电流方向改变100次。
5.影响感应电流大小的因素：磁场强度、导体切割磁感线的速度和线圈的匝数。
1.小明用如图所示的装置探究“什么情况下磁可以生电”,下列说法中正确的是 ( )
①闭合开关,导体ab 在磁场中上下运动会产生感应电流;②使用磁性更强的磁体可以提高实验效果;③若导体ab 不动,使磁体沿水平方向向右运动时,电流表的指针不会偏转;④将电流表换为电源,该装置还可以研究通电导线在磁场中的受力情况。
A.只有①②正确
B.只有①③正确
C.只有②③正确
D.只有②④正确
课堂评价
D
课堂评价
2.下面四幅图中,能反映发电机工作原理的是 （ ）
C
3.下列关于生活中电和磁的应用,其对应工作原理错误的是 ( )
A.手摇发电机的工作原理是电磁感应
B.电磁起重机的工作原理是电流的磁效应
C.动圈式话筒的工作原理是通电螺线管的磁效应
D.电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用
课堂评价
C
4.小明自制了如图所示的实验装置：将带绝缘皮的导线绕在塑料管外,导线两端连接着小灯泡,形成闭合电路,管内封闭一个强磁体。沿图中所示方向来回快速摇动装置,小灯泡____(选填“会”或“不会”)发光,在摇动的过程中,电流方向是______ (选填“变化”或“不变”)的。
课堂评价
会
变化

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