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(共59张PPT)
第十六章
电和磁
第3节 电磁感应 发电机
实践与练习
学习目标
温故知新
课堂练习
电磁感应现象
发电机
活动16.11 观察手摇发电机发电
活动16.9 尝试“磁生电”
学生实验 探究感应电流产生条件
活动16.10 跳“绳”时的感应电流
交流发电机的工作原理
苏科版
感应电流的产生
“西电东送”与高压输电
1.通过探究，知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。
2.经历探究“磁生电”的过程，知道感应电流的方向跟磁感线的方向、导体切割磁感线的运动方向有关。
3.观察和体验发电机是怎样发电的，并知道我国供生产和生活用的交流电的频率是 50 Hz，能区分交流电与直流电。
4.了解“西电东送”和高压输电的意义。
学习目标
1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现_________________，将电与磁联系起来；19世纪初，法国物理学家_____在大量实验的基础上发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与_____方向和_____方向有关。
电流周围存在磁场
安培
电流
磁场
温故知新
2.小明将微型电扇的插头接入家庭电路，电扇旋转，如图甲所示，微型电扇工作过程中，将电能主要转化为_____能。如图乙所示，若在微型电扇的插头处接入一只二极管，用手旋转叶片，发现二极管发光，此时将_____能转化为___能，微型电扇相当于一台_______(选填“电动机”或“发电机”)。
机械
机械
电
发电机
温故知新
奥斯特
法拉第
磁能生电
电能生磁
一、电磁感应现象
结合“温故知新T2”现象，思考如何利用螺线管、条形磁体、开关、导线等让二极管发光？设计电路并用笔画线将各组成部分连接起来。
一、电磁感应现象
1.
活动
16.9
尝试“磁生电”
2.1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应定律。
3.电磁感应现象：利用_____产生电流的现象叫作电磁感应。
4.感应电流：_________产生的电流叫感应电流。
磁场
电磁感应
一、电磁感应现象
二、感应电流的产生
(1) 按照如图所示安装实验装置。
导体棒
探究感应电流产生的条件
学生实验
1.
(2)闭合开关，让导体棒AB在磁场中静止或沿不同方向运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况，并将观察的结果填入表格中。
点击播放
导体棒AB在磁场中的运动情况 灵敏电流计指针的偏转情况
静止 不偏转
沿磁场方向运动(不切割磁感线) 不偏转
做切割磁感线运动 偏转
由以上实验探究可知：_____(选填“闭合”或“不闭合”)电路的一部分导体在磁场中做___________运动时，导体中就会产生感应电流。
闭合
切割磁感线
探究感应电流产生的条件
学生实验
磁场方向 导体棒AB在磁场中运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向
由上向下 向内 向右偏
向外 向左偏
(3)保持磁感线方向不变，让导体棒AB沿不同方向做切割磁感线运动，注意观察灵敏电流计指针的偏转方向，并记录下来；
探究感应电流产生的条件
学生实验
点击播放
(4)保持导体棒AB切割磁感线方向不变，将蹄形磁体的N、S极对调，注意观察灵敏电流计指针的偏转方向，并记录下来。
磁场方向 导体棒AB在磁场中运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向
由上向下 向内(或向外) 向右偏
由下向上 向左偏
探究感应电流产生的条件
学生实验
点击播放
磁场方向 导体棒AB在磁场中运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向
由上向下 向内 向右偏
向外 向左偏
由上向下 向内(或向外) 向右偏
由下向上 向左偏
由以上实验探究可知：改变_____方向或改变________方向，感应电流的方向会发生改变，即感应电流方向与_____方向和________的方向有关。
磁场
导体运动
磁场
导体运动
探究感应电流产生的条件
学生实验
(5)猜一猜，影响感应电流大小的因素有哪些？并设计实验证明你的猜想。
猜想1：与导体棒AB在磁场中的长度有关；
猜想2：与导体棒AB切割磁感线的速度有关；
猜想3：与蹄形磁体磁性的强弱有关等。
探究感应电流产生的条件
学生实验
2.感应电流的产生
(1)感应电流的产生条件
①_____________________；②_________________。
(2)影响感应电流的方向的因素
①_________；②_______________。
(3)影响感应电流大小的因素
①_______________；②____________；③_______________等。
(4)该过程的能量转化：_____能转化为___能。
闭合电路的一部分导体
做切割磁感线运动
磁场方向
导体运动的方向
导体运动的速度
导体棒的长度
磁体磁性的强弱
机械
电
二、感应电流的产生
按照活动要求，组装器材，小组活动，然后回答以下问题。
二、感应电流的产生
3.
活动
16.10
跳“绳”时的感应电流
点击播放
(1)甩动软导线时，计算机显示出波形图，表明闭合回路中有_____产生；这是由于闭合回路的软导线做_______________产生的；
(2)改变甩动软导线的速度，观察到微电流波形的_____改变，表明感应电流的大小与导体___________有关；
(3)在这个过程中，_____能转化为___能。
电流
切割地磁场运动
振幅
运动的速度
机械
电
活动
16.10
跳“绳”时的感应电流
观察手摇发电机，并按照要求连接电路，动手实验，然后完成以下内容。
三、发电机
活动
16.11
观察手摇发电机发电
点击播放
(1)原理：_____________。
(2)结构：手摇发电机是由_______________________等部分组成。
(3)摇动手柄时小灯泡_____，说明_________________。
电磁感应现象
磁体、线圈、铜环、电刷
发光
发电机产生了电流
活动
16.11
观察手摇发电机发电
特点：电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流；
频率：电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。我国交流电的频率是50Hz，每秒钟完成50个周期性变化。
(4)改变摇动手柄的速度，小灯泡亮度的变化情况是__________________
________。
(5)将小灯泡换成灵敏电流计，缓缓摇动手柄，观察到________________
___________________，这说明______________________________。线圈每转动1圈，电流方向改变___次。
速度快灯泡亮，速度
慢灯泡暗
灵敏电流计的指针
左右做周期性的摆动
感应电流的方向发生周期性的改变
2
活动
16.11
观察手摇发电机发电
交流电
四、交流发电机的工作原理
结合“交流发电机的工作原理图”，理解交流电的产生和周期性变化过程，并完成以下内容。
当线圈平面与磁感线垂直时，线圈中的电流为零；
当线圈越过此位置后，线圈中开始产生感应电流。
电流表指针向右偏转
四、交流发电机的工作原理
当线圈平面与磁感线平行时，
线圈中的感应电流达到最大。
当线圈平面与磁感线再次垂直时，线圈中的电流又为零；
线圈越过此位置后，线圈中开始产生方向相反的感应电流。
四、交流发电机的工作原理
当线圈平面与磁感线再次平行时，线圈中反方向的感应电流达到最大。
四、交流发电机的工作原理
电流表指针向左偏转
电流表指针向左偏转
感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向两个因素有关，两个因素改变其中一个，电流方向随之改变。
电流表指针向右偏转
四、交流发电机的工作原理
1.特点：大小和方向随时间做___________的电流。
2.频率：电流在每秒内周期性变化的次数叫作频率。我国交流电的频率是______，每秒钟完成____个周期性变化。
周期性变化
50 Hz
50
四、交流发电机的工作原理
发电机
电动机
机械能
电能
四、交流发电机的工作原理
电能
机械能
发电机 电动机
原理 电磁感应现象 磁场对通电导体的作用
能量 转化
特点 线圈每转一圈， 电流改变2次 换向器的作用是：线圈转到
平衡位置时，改变电流方向
机械能 电能
电能 机械能
四、交流发电机的工作原理
(1)水轮发电机： ；
(2)燃气轮发电机： ；
(3)汽轮发电机： 。
学习教材P54页“最早的发电机”和生活中的各种发电机，完成以下问题。
1831年法拉第发明了发电机，为人类进入 时代作出了重大贡献；
从能量转化的角度分析各种发电机的能量转化过程：
电气
机械能转化为电能
化学能→内能→机械能→电能
化学能→内能→机械能→电能
四、交流发电机的工作原理
认真学习“国家工程”部分知识，完成以下内容。
五、“西电东送”与高压输电
1.“西电东送”工程就是把西部地区丰富的煤炭资源和水能资源转化成_________，输送到电力紧缺的东部沿海地区。
2.高压输电是指在输电过程中，采用提高输电_____，减小输电_____的输电方式。即在输电线路的始端，先用___________将电压升高进行远距离的传输，在输电线路的末端，再用___________将电压降低，供用户使用。
电力资源
电压
电流
升压变压器
降压变压器
五、“西电东送”与高压输电
3.采用高压输电的目的是________________________。由于输电线路有电阻，因而在输送过程中，不可避免地有电能损失。在输送功率一定的情况下，由I=可知，提高输电电压能够_____输电电流，又由Q=I2Rt可知，在输电线上的发热损失_____。
减小
减小
降低输电线路的能量损耗
做一做
我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107W，用10千伏的高压进行输电。下面是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图：
五、“西电东送”与高压输电
(1)核电站中绕制发电机线圈的材料可能是______(选填“铜”、“镍铬合金”、“超导材料”)。
(2)关于远距离输电，下列表述正确的是____：
A.提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失
B.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失
C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D.若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式
铜
D
五、“西电东送”与高压输电
解析　(1)发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全，且发电效率越高；当温度降到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫超导体，由此可知，超导材料不适合用于制作发电机线圈；而应选择导电性能最好的铜制作，铜的电阻小。
(2)ABD.在输送功率不变时，提高输电电压，由知，输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越小，若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，导线没有电阻，输电过程中的电能没有损失，就不需要高压输电，故AB错误，D正确；
C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，由知，输电线的电流变大，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；故选D。
(3)核电站高压输电时的输电电流为_____A，在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为_______。
1:10000
2000
五、“西电东送”与高压输电
解析　若发电厂输出电功率为2×107W，用10千伏的电压输电， 根据P=UI可得，此时的输电电流为
在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，此时的输电电流为
输电线上损失的热功率为P损=I2R线
电阻不变时，电功率之比等于电流平方之比，即导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比
1.电能的来源比较广泛，试通过具体实例说明自然界中有哪些形式的能可以转化为电能。
机械能转化为电能。水力发电：利用水流的动能冲击水轮机，水轮机带动发电机旋转，将水流的机械能转化为电能。
化学能转化为电能。电池：干电池、蓄电池等通过内部的化学反应，将化学能直接转化为电能。
内能转化为电能。地热发电：利用地下热水或蒸汽的热能，驱动汽轮机发电，将地球内部的内能转化为电能。
实践与练习
核能转化为电能。电站：通过核反应堆中的核裂变释放出巨大的核能，将水加热成高温高压蒸汽，驱动蒸汽轮机发电，最终将核能转化为电能。
太阳能转化为电能。太阳能光伏发电：利用太阳能电池板(光伏效应)，将太阳光能直接转化为电能。
实践与练习
2.如图所示是一种手摇发电的手电筒，当沿图中箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光。这个手电简壳体透明，可以清晰地看到里面有线圈。摇动时，可以感觉到有一个物块在来回运动。这个来回运动的物块是什么？你猜想的依据是什么
磁体。
依据：线圈切割磁体的磁感线产生感应电流(电磁感应)。
实践与练习
3.如图所示是动圈式话筒的结构示意。对着话筒发声时，膜片会发生振动，从而带动固定在膜片上的线圈一起振动。尝试阐述该话筒的工作原理，说明其能量转化的过程。
动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象：
话筒发声时，声波引起膜片振动，带动与膜片
相连的线圈在永久磁体的磁场中做切割磁感线运动，闭合的线圈中就会产生随声音变化的感应电流(电信号)，从而将声音信号转化为电信号，实现声电转换。
能量转化过程：机械能(声能)→ 电能
输入：声音的振动(机械能 / 声能)，使膜片和线圈获得动能；
过程：线圈切割磁感线，通过电磁感应产生感应电流；
输出：随声音变化的电信号(电能)。
实践与练习
4.自制交流发电机模型。用漆包线绕成一个宽约4cm、长约7.5cm、匝数约10匝的矩形线圈，将线圈两端的导线拉直，留出约1cm长，用刀片将漆刮掉，作为转动轴。将线圈放在支架上，在它下面放一块磁体。这样，一个简单的发电机就做成了。如图所示，用纸做一个小风车
固定在转动轴上，将小发电机与灵敏电流计相连，使小风车
转动，观察灵敏电流计的指针是否偏转。描述这台小发电
机在发电过程中能量是如何转化的。
实践与练习
实验现象：小风车转动时，灵敏电流计的指针会左右周期性偏转，说明线圈中产生了方向随时间周期性变化的感应电流(交流电)。
能量转化过程：风能(机械能)→ 线圈的机械能 → 电能
①风推动小风车转动，将空气的机械能(风能)转化为小风车和线圈的机械能(动能)；
②线圈在磁体的磁场中做切割磁感线运动，通过电磁感应现象，将线圈的机械能转化为电能，使灵敏电流计指针偏转。
1.如图所示是“探究感应电流产生的条件”的实验装置，将一根导体的两端用细线悬挂起来，并与灵敏电流计、开关串联组成实验装置。下列说法正确的是
A.断开开关后，导体ab左右运动时可以观察到灵敏电
流计指针偏转
B.闭合开关后，导体ab左右运动时有感应电流产生，说明机械能可以转化为电能
C.闭合开关后，改变导体ab的运动方向，灵敏电流计指针的偏转方向一定改变
D.利用该实验原理可以制成扬声器
√
2
1
3
4
5
6
课堂练习
解析　闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，题图中电路不闭合，导体切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计的指针不会发生偏转，故A错误；
题图中实验有电流产生时，说明机械能可以转化为电能，故B正确；
若改变导体的运动方向，同时将磁体的N、S极对调，感应电流的方向不变，则灵敏电流计指针的偏转方向不变，故C错误；
题图中实验探究的是发电机的工作原理，扬声器原理
是通电直导线在磁场中受力而运动，故D错误。
2.关于交流电，下列说法正确的是
A.交变电流中，电流在1 s内方向改变的次数叫频率
B.线圈转动一周，电流方向改变四次，大小改变两次
C.线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变
D.我国发电厂发出的交变电流频率为50 Hz，周期为2 s
√
解析　交变电流中，电流在1 s内周期性变化的次数叫频率，故A错误；
线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变，故B错误，C正确；
我国发电厂发出的交变电流频率为50 Hz，周期为0.02 s，故D错误。
2
1
3
4
5
6
课堂练习
3.(2025·周口期中)如图所示为动圈式话筒的工作原理示意图，磁铁固定，膜片与线圈相连，当人对着话筒说话时，可使膜片振动，从而带动线圈振动，在线圈中产生电流，从而实现由声信号到电信号的转变。关于话筒，以下说法正确的是
A.话筒工作过程中把电能转化为机械能
B.话筒中电信号的强弱与声音强弱无关
C.话筒的工作原理是电磁感应
D.话筒的工作原理与喇叭的工作原理相同
√
2
1
3
4
5
6
课堂练习
解析　动圈式话筒工作时，人对着话筒说话使膜片振动，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而在线圈中产生感应电流。此过程中是将机械能转化为电能，而不是把电能转化为机械能，故A错误；
当人对着话筒说话时，声音越强，膜片振动的幅度越大，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动的幅度也就越大，产生的感应电流就越大，即电信号越强，反之，声音越弱，电信号越弱。所以话筒中电信号的强弱与声音强弱有关，故B错误；
由上述分析可知，动圈式话筒是利用膜片振动带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，这是电磁感应现象，故C正确；
解析　动圈式话筒的工作原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，是将声信号转化为电信号。 喇叭的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用, 故D错误。
4.发电机的工作原理是_______(填科学家名字)发现的；图_____是发电机基本构造示意图。
法拉第
乙
2
1
3
4
5
6
课堂练习
5.如图所示，图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“○”表示图甲中的导线ab(观察的视线沿导线由b往a看)，在磁场中分别转动到1、2、3、4位置，则从1位置转到4位置的过程中，发电机产生的电流方向_______(选填“会变化”或“不变”)。在1位置时，电路中_____(选填“会”或“不会”)产生感应电流。
会变化
不会
2
1
3
4
5
6
课堂练习
解析　乙图中磁感线方向水平向右，在位置1时导体的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不会产生感应电流；在位置2、3、4时导体会切割磁感线，能产生感应电流；由于切割磁感线的方向不同，故发电机产生的电流方向会变化。
6.目前远距离送电主要采取高压送电的方式，电能输送的简化示意图如图所示。输电过程中输电线温度升高，是通过_____的方式改变输电线的内能；在保证输送功率不变的情况下，采用高压输电可以减少电能在线路上的损失，若输电电压由22 kV提高到220 kV，则输电线路上损耗的功率将减小到原来的_____倍。
做功
0.01
2
1
3
4
5
6-1
课堂练习
解析　输电过程中输电线温度升高，是因为电流的热效应，电流通过导线时,电流做功，将电能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体内能。
输送功率不变的情况下，若输电电压由22 kV提高到220 kV，根据P=UI可知，电流将变为原来的0.1倍，输电线路上损耗的功率P损失=I2R，则输电线路上损耗的功率将减小到原来的0.01倍。
谢谢

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