九年級(jí)物理第十二章電和磁（二）人教四年制版知識(shí)精講

九年級(jí)物理第十二章電和磁（二）人教四年制版【同步教育信息】一本周講課內(nèi)容：第十二章電和磁（二）二重難點(diǎn)：理解電磁感覺(jué)現(xiàn)象。理解溝通發(fā)電機(jī)的工作原理。知識(shí)點(diǎn)分析：人們先發(fā)了然電池，由電池供應(yīng)電能。今后又發(fā)了然發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)供應(yīng)電能。現(xiàn)在我們所用的電能，從生活用電到交通運(yùn)輸、工廠公司用電，主要來(lái)自覺(jué)電站里的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了電能的大規(guī)模生產(chǎn)，開(kāi)拓了電的時(shí)代。發(fā)電機(jī)是利用電磁感覺(jué)現(xiàn)象制成的。什么是電磁感覺(jué)，它是如何發(fā)現(xiàn)的呢奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁場(chǎng)今后，人們遇到了啟迪：既然電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么，反過(guò)來(lái)利用磁場(chǎng)能不可以獲取電流英國(guó)物理學(xué)家法拉第，經(jīng)過(guò)十年不屈不撓的努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象。法拉第的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電和磁的聯(lián)系，致使了發(fā)電機(jī)的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能向電能的大規(guī)模轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)1：圖

1如圖1所示，在磁場(chǎng)中懸掛一根導(dǎo)體ab，把它的兩頭跟檢流表連結(jié)起來(lái)。電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，把導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中或許會(huì)產(chǎn)生電流，讓我們?cè)囈辉嚳矗３謱?dǎo)體ab不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)，檢流表的指針其實(shí)不偏轉(zhuǎn)，表示導(dǎo)體中沒(méi)有電流，我們的推測(cè)落空了?？赡苁谴艌?chǎng)不夠強(qiáng)，換用強(qiáng)磁體試一試看，保持ab不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)，檢流表的指針仍不偏轉(zhuǎn)。實(shí)在令人絕望。我們不可以堅(jiān)守一種方法，不如換一個(gè)方法試一試看，保持電路閉合，讓導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)。但仍是沒(méi)有電流。要像法拉第同樣堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)。保持電路閉合，讓導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)，檢流表的指針此次偏轉(zhuǎn)了！科學(xué)家研究自然界的神秘，要付出艱辛的努力，經(jīng)過(guò)頻頻波折，才能翻開(kāi)真諦之門。我們這里遇到的波折，但是是歷史上科學(xué)家進(jìn)行研究的一個(gè)縮影而已。磁能生電，這類現(xiàn)象我們是看到了。在什么條件下才能產(chǎn)生這類現(xiàn)象呢導(dǎo)體要在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。但但是運(yùn)動(dòng)其實(shí)不夠，圖1中導(dǎo)體ab上下運(yùn)動(dòng)時(shí)其實(shí)不產(chǎn)生電流。本來(lái)導(dǎo)體

ab左右運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁感線，所以產(chǎn)生電流，上下運(yùn)動(dòng)時(shí)不切割磁感線，所以不產(chǎn)生電流。假如導(dǎo)體斜著運(yùn)動(dòng)，也切割磁感線，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流呢事實(shí)上確實(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。那么，結(jié)論是什么呢閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。這類現(xiàn)象叫做電磁感覺(jué)，產(chǎn)生的電流叫做感覺(jué)電流。實(shí)驗(yàn)2：在上述實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體ab向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表的指針向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，使導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向反向時(shí)，即向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表的指針向相反的方向偏轉(zhuǎn)，表示這兩種狀況下感應(yīng)電流的方向相反，保持導(dǎo)體ab向某個(gè)方向做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，把兩個(gè)磁極對(duì)換，使磁感線的方向反向，感覺(jué)電流也變?yōu)橄喾吹姆较?。這說(shuō)明導(dǎo)體中感覺(jué)電流的方向，跟導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向相關(guān)。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力挪動(dòng)導(dǎo)體做了功，同時(shí)產(chǎn)生了感覺(jué)電流，這樣機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?shí)驗(yàn)：如圖2所示，把手搖發(fā)電機(jī)和演示電流表連結(jié)起來(lái)，構(gòu)成閉合電路。遲緩搖轉(zhuǎn)大輪，帶動(dòng)線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)，可以看到演示電流表的指針左右搖動(dòng)起來(lái)。圖2發(fā)電機(jī)的電路演示電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表示電路中有了電流。指針左右搖動(dòng)，又表示什么呢溝通電電刷

圖3是發(fā)電機(jī)的原理圖，放在磁場(chǎng)里的線圈，兩頭各連一個(gè)銅環(huán)K和L，它們分別跟A和B接觸，并跟電流表構(gòu)成閉合電路。讓線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)閍b邊和cd邊做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，線圈和外面電路中就有了電流。認(rèn)真研究圖3，可以看出：在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的前半周（甲乙丙），線圈都從一個(gè)方向切割磁感線，因其他部電路中的電流方向不改變，都是由A流向B；在后半周（丙丁甲），線圈又從另一個(gè)方向切割磁感線，因其他部電路中的電流改變了方向，由B流向A。線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流方向?qū)⒅芷诘刂貜?fù)上述變化。這可以從電流表指針的左右搖動(dòng)看出來(lái)。假想每秒鐘線圈轉(zhuǎn)一周，電流變化周期就是1s。這類周期性地改變方向的電流，叫做溝通電。甲：線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab邊向左運(yùn)動(dòng)，cd邊向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線不切割磁感線，電路中沒(méi)有電流。乙：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的前半周中，ab邊向下運(yùn)動(dòng)，cd邊向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線，電路中有電流，這時(shí)外面電路中的電流由A到B。丙：線圈轉(zhuǎn)到1/2周時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，cd邊向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線不切割磁感線，電路中沒(méi)有電流。丁：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的后半周中，ab邊向上運(yùn)動(dòng)，cd邊向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線，電路中有電流，這時(shí)外面電路中的電流由B到A。圖3溝通電的產(chǎn)生溝通電跟我們從電池獲取的電流有所不同樣。從電池獲取的電流的方向不變，平時(shí)叫做直流電。溝通電的應(yīng)用很廣泛。家庭電路中的電流、供生產(chǎn)用的動(dòng)力線路中的電流，都是溝通電。我國(guó)供生產(chǎn)和生活用的溝通電，周期是，頻次是50H，即1內(nèi)有50個(gè)周期；從圖3知道，溝通電的方向每周期改變2次，所以頻次是50H的溝通電，電流方向1內(nèi)改變100次。溝通發(fā)電機(jī)圖2是手搖溝通發(fā)電機(jī)的模型，實(shí)質(zhì)的溝通發(fā)電機(jī)，構(gòu)造比較復(fù)雜，但主要由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）和定子（固定部分）兩部分構(gòu)成。大型發(fā)電機(jī)發(fā)出很高的電壓和很強(qiáng)的電流，要采納線圈不動(dòng)、磁極旋轉(zhuǎn)的方式發(fā)電。這類發(fā)電機(jī)叫做旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。為了獲取較強(qiáng)的磁場(chǎng)，要把線圈嵌在定子斷念槽里，還要用電磁鐵取代永遠(yuǎn)磁鐵做轉(zhuǎn)子。大型旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，可以供應(yīng)幾千伏到上萬(wàn)伏的電壓，功率可達(dá)幾十萬(wàn)千瓦，甚至百萬(wàn)千瓦以上。實(shí)質(zhì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由水輪機(jī)、汽輪機(jī)或內(nèi)燃機(jī)來(lái)帶動(dòng)。除了溝通發(fā)電機(jī)，還有向外面電路供應(yīng)直流電的直流發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)也是利用電磁感覺(jué)現(xiàn)象制成的，但是構(gòu)造上有些不同樣。【典型例題】[例1]相關(guān)產(chǎn)生感覺(jué)電流的條件，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是（）只需導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就產(chǎn)生感覺(jué)電流閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就產(chǎn)生感覺(jué)電流閉合電路的一部分導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或靜止都能產(chǎn)生感覺(jué)電流閉合電路中的一部分導(dǎo)體，做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生感覺(jué)電流解題思路：依據(jù)電磁感覺(jué)的見(jiàn)解：閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生感覺(jué)電流，所以D選項(xiàng)正確，而A項(xiàng)未指明導(dǎo)體能否為閉合電路中的一部分，也未指明導(dǎo)體能否做切割磁感線運(yùn)動(dòng)；B項(xiàng)未指明運(yùn)動(dòng)的是整個(gè)電路，仍是閉合電路中一部分導(dǎo)體；C項(xiàng)是說(shuō)靜止也能產(chǎn)生感覺(jué)電流，這明顯是錯(cuò)誤的。故答案為D。小題大做：同學(xué)們對(duì)感覺(jué)電流產(chǎn)生的條件常常只重視閉合電路和做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，而忽略閉合電路中但是部分導(dǎo)體而不是閉合電路中的整個(gè)電路。比方一個(gè)圓圈導(dǎo)體所有在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)是有可能不可以產(chǎn)生感覺(jué)電流的。[例2]在圖1中，a表示垂直于紙面的一根導(dǎo)體，它是閉合電路的一部分，它在磁場(chǎng)中以以下圖的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)在哪一種狀況下會(huì)有感覺(jué)電流產(chǎn)生圖1解題思路：依據(jù)電磁感覺(jué)的見(jiàn)解，我們可以判斷甲、乙兩種狀況無(wú)感覺(jué)電流產(chǎn)生，丙、丁兩種狀況下有電流產(chǎn)生。小題大做：此題與例1沒(méi)有什么大的差別，但是把電磁感覺(jué)用圖示的方法來(lái)表達(dá)，這樣使同學(xué)們對(duì)電磁感覺(jué)更形象化。[例3]圖2甲表示閉合電路的一部分導(dǎo)體a在磁場(chǎng)中沿箭頭所示的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中的感覺(jué)電流的方向垂直于紙面向里。改變導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向（圖乙），感覺(jué)電流的方向如何再對(duì)換兩磁極的地點(diǎn)（圖丙），感覺(jué)電流方向又如何在物理學(xué)頂用表示電流方向垂直于紙面向里，⊙表示電流方向垂直于紙面向外，試按此規(guī)定在圖上畫(huà)出電流的方向。圖2解題思路：依據(jù)電磁感覺(jué)的實(shí)驗(yàn)可知，導(dǎo)體中的感覺(jué)電流的方向，跟導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向相關(guān)，而且實(shí)驗(yàn)表示：當(dāng)只改變導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向或只改變磁感線的方向，導(dǎo)體中的電流方向就發(fā)生改變，比方甲圖和乙圖比較，就是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向不同樣且相反，所以感應(yīng)電流也應(yīng)當(dāng)不同樣，而且相反，故甲圖中電流垂直紙面向里，乙圖中電流方向應(yīng)當(dāng)為垂直紙面向外，即為⊙。乙和丙圖比較，也只有磁感線的方向相反，故而乙和丙圖比較，感覺(jué)電流的方向也應(yīng)當(dāng)相反。乙圖為⊙，丙圖則為，垂直于紙面向里。當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向和磁感線的方向同時(shí)都改變時(shí)，導(dǎo)體中的感覺(jué)電流的方向則不改變，比方甲圖和丙圖比較較，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向相反，磁感線的方向也相反，則感覺(jué)電流的方向就應(yīng)當(dāng)是同樣的，都為答案拜見(jiàn)圖3。

。圖3小題大做：對(duì)于初中生用此方法比較簡(jiǎn)單理解，但這類方法有個(gè)缺點(diǎn)，就是必然先知道一種狀況下的感覺(jué)電流方向（比方甲圖），此后再比較說(shuō)明，假如不可以知道第一種狀況下的電流那么就沒(méi)法作下一步的判斷，這里介紹另一種方法來(lái)判斷，即右手定章：張開(kāi)右手，使大拇指跟其他四指垂直，而且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過(guò)掌心，使大拇指指導(dǎo)游體運(yùn)動(dòng)方向，則其他四指的方向，就是感覺(jué)電流的方向。[例4]為何溝通發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流，方向是周期性變化的圖4解題思路：如圖4中甲、乙、丙、丁圖，可以說(shuō)明溝通電的方向?yàn)楹慰梢灾芷谛缘馗淖?。甲圖：當(dāng)線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab邊向左運(yùn)動(dòng)，cd邊向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)體不切割磁感線，電路中無(wú)電流。乙圖：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)前半周中，ab邊向下運(yùn)動(dòng)，cd邊向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線，電路中有電流，這時(shí)外面電路中的電流由

A到

B。丙圖：線圈轉(zhuǎn)到

1周時(shí)，

ab2邊向右運(yùn)動(dòng)，cd邊向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)線不切割磁感線，電路中無(wú)電流。丁圖：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的后半周中，ab邊上運(yùn)動(dòng)，cd邊向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線、切割磁感線、電路中有電流，這時(shí)外面電路中的電流由B到A。線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流的方向?qū)⒅芷谛缘刂貜?fù)上述變化，所以它的電流方向?qū)⒅芷谛缘刈兓Ｐ☆}大做：溝通電應(yīng)用很廣，動(dòng)力線路的家庭電路中電流，都是溝通電。供生產(chǎn)和生活用的溝通電，頻次是50Hz，周期是。即1秒內(nèi)有50個(gè)周期，每個(gè)周期電流的方向改變兩次，所以頻次為50赫茲的溝通電，電流方向每秒鐘改變100次。[例5]溝通發(fā)電機(jī)的構(gòu)成主要有哪兩部分。常有大型發(fā)電機(jī)采納什么旋轉(zhuǎn)方式解題思路：溝通發(fā)電機(jī)構(gòu)造比較復(fù)雜，但主假如由轉(zhuǎn)子和定義兩部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)部分，可以是磁極，也可以是線圈，定子就是固定不動(dòng)部分，可以是磁極也可以是線圈，大型發(fā)電機(jī)發(fā)出很高的電壓和很強(qiáng)的電流，要采納線圈不動(dòng)，磁極旋轉(zhuǎn)的方式發(fā)電，這類發(fā)電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。小題大做：溝通發(fā)電機(jī)為了產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，要將線圈嵌在定子斷念槽里，用電磁鐵取代永遠(yuǎn)磁鐵做轉(zhuǎn)子。【模擬試題】一選擇題：1對(duì)于感覺(jué)電流產(chǎn)生的條件，下邊說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就有感覺(jué)電流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就有感覺(jué)電流閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就會(huì)有感覺(jué)電流閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體就能產(chǎn)生感覺(jué)電流2如圖1所示，a表示垂直于紙面的導(dǎo)體，若A、C兩圖中的導(dǎo)線是斷開(kāi)電路的一部分，B、D兩圖中的導(dǎo)線是閉合電路的一部分，當(dāng)導(dǎo)線沿圖中箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感覺(jué)電流的是（）圖1二填空題：1英國(guó)物理學(xué)家經(jīng)過(guò)10年不屈不撓的努力而發(fā)現(xiàn)的電磁感覺(jué)現(xiàn)象，進(jìn)一步揭示了現(xiàn)象和現(xiàn)象之間的聯(lián)系。2閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就這類現(xiàn)象叫，產(chǎn)生的電流叫。3在電磁感覺(jué)現(xiàn)象中能轉(zhuǎn)變能。4導(dǎo)體中產(chǎn)生的方向，導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向及方向三者之間的關(guān)系可以用定章判斷。5發(fā)電機(jī)是把能轉(zhuǎn)變?yōu)槟艿臋C(jī)器，這是利用現(xiàn)象制成的。6叫溝通電，干電池和蓄電池供電的電路中獲取的是電。7我們平時(shí)生活用的照明電是電，其周期為秒，頻次為赫，電流方向每秒鐘改變次。8圖2是溝通發(fā)電機(jī)工作原理圖，此時(shí)線圈方向由到；cd邊向

ab邊向切割磁感線，此中感覺(jué)電流運(yùn)動(dòng)，此中感覺(jué)電流方向由向

。圖2三判斷題：判斷以下各小題的對(duì)錯(cuò)。1溝通發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的溝通電，直流發(fā)電機(jī)