2022-2023學年人教版九年級物理20.5磁生電課件

第二十章電與磁第5節(jié)

磁生電復習引入電動機磁場對通電導線的作用電動機的基本構(gòu)造磁生電奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)之后，許多科學家都在思索：既然電流能產(chǎn)生磁，那么磁能否產(chǎn)生電呢？英國物理學家法拉第在10年中做了多次探索，1831年終于取得突破，發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。法拉第的發(fā)現(xiàn)，進一步揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)，后來發(fā)明了發(fā)電機，使人類大規(guī)模用電成為可能，開辟了電氣化的時代。磁生電今天，無論我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娺€是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的電，大多是由電網(wǎng)提供的，是從發(fā)電廠里的發(fā)電機中產(chǎn)生的，經(jīng)過遠距離的傳輸，到達工廠、農(nóng)村、學校和家庭?；鹆Πl(fā)電中，是汽輪機帶動發(fā)電機；水力發(fā)電中，是水輪機帶動發(fā)電機；風力發(fā)電中，是風車帶動發(fā)電機。無論是火力發(fā)電、水力發(fā)電還是風力發(fā)電，都是通過發(fā)電機發(fā)電的。那么發(fā)電機是如何發(fā)電的？實驗探究實驗探究1：探究什么情況下磁可以生電什么情況下磁場里的導線中能夠產(chǎn)生電流？如圖所示，在蹄形磁體的磁場中放置一根導線，導線的兩端跟電流表連接。導線跟電流表組成了閉合回路。怎樣才能使回路中產(chǎn)生電流？可以進行各種嘗試，例如，讓導線在磁場中靜止，換用不同強度的永磁體；讓導線在磁場中靜止，但不用單根導線，而用匝數(shù)很多的線圈，使導線在磁場中沿不同方向運動。實驗結(jié)果分析實驗中看到的現(xiàn)象，就能知道閉合電路中產(chǎn)生電流的條件了。如果把磁感線想象成一根根實實在在的線，把導線想象成一把刀，表達起來可能會方便些。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產(chǎn)生電流（見右圖）。這種由于導體在磁場中運動而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)（electromagneticinduction），產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流（inductioncurrent）。發(fā)動機發(fā)電機怎樣發(fā)電呢？如圖所示是實驗室用的手搖發(fā)電機。把一臺手搖發(fā)電機跟燈泡連接起來，使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，可以看到燈泡會發(fā)光。這表明，電路中有了電流。如果把手搖發(fā)電機跟電流表連接起來，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，可以看到電流表的指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動而左右擺動。這個現(xiàn)象表明，發(fā)電機發(fā)出的電流的大小和方向是變化的。演示一、觀察模型式手搖發(fā)電機的構(gòu)造：磁極是什么形狀的？線圈是通過哪些裝置和燈泡連接起來的？搖把是通過什么帶動線圈轉(zhuǎn)起來的？二、觀察發(fā)電機轉(zhuǎn)速對小燈泡亮度的影響：取下電流表，但仍然保持小燈泡和發(fā)電機連接。用不同速度搖動轉(zhuǎn)輪，觀察燈泡亮度的變化。三、檢驗手搖發(fā)電機電流方向的變化：把兩個發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來，并與發(fā)電機串聯(lián)（見右圖）。轉(zhuǎn)動搖把，觀察二極管的發(fā)光情況。發(fā)動機其實，右圖是一個最簡單的發(fā)電裝置的示意圖。當導線向左運動時，電流表指針偏轉(zhuǎn)，表明電路中產(chǎn)生了電流；當導線向右運動時，電流表指針向另一方向偏轉(zhuǎn)，表明產(chǎn)生了另一方向的電流。如果導線左右往復運動，電流表指針來回擺動，電路中產(chǎn)生的是交變電流，簡稱交流。交變電流的頻率在數(shù)值上等于電流在每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。我國電網(wǎng)以交流供電，頻率為50Hz。發(fā)動機在發(fā)電機中，用連續(xù)轉(zhuǎn)動的線圈代替往復運動的導線。為了把線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流輸送給用電器，還要用銅環(huán)和電刷把線圈和用電器連接起來。實際的發(fā)電機比模型式發(fā)電機復雜得多，但仍是由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）和定子（固定部分）兩部分組成的。大型發(fā)電機發(fā)的電，電壓很高、電流很強，一般采取線圈不動、磁極旋轉(zhuǎn)的方式來發(fā)電，為了得到較強的磁場，要用電磁鐵代替永磁體。發(fā)動機發(fā)電機發(fā)電的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程。以手搖發(fā)電機為例，人吃的食物的化學能轉(zhuǎn)化為搖動轉(zhuǎn)子的動能，發(fā)電機又把動能轉(zhuǎn)化為電能。實際的發(fā)電機靠內(nèi)燃機、水輪機、汽輪機等機械的帶動，把燃料中的化學能或者水庫中水流的動能轉(zhuǎn)化為電能。磁生電內(nèi)容：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)，所產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。條件：一是導體為閉合電路的一部分；二是導體在磁場中做切割磁感線運動。導體平行于磁感線方向運動只能產(chǎn)生很小的電流甚至沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。知識點一：電磁感應(yīng)磁生電感應(yīng)電流的方向：感應(yīng)電流的方向與磁場的方向和導體切割磁感線運動方向有關(guān)。任意改變磁場方向和導體切割磁感線運動方向中的一個，則感應(yīng)電流的方向改變；若磁場方向和導體切割磁感線方向同時改變，則感應(yīng)電流的方向不變。影響感應(yīng)電流大小的因素：感應(yīng)電流的大小與磁場的強度和導體切割磁感線運動的速度有關(guān)。通過實驗得出，磁場越強，感應(yīng)電流越大；導體切割磁感線運動的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。知識點一：電磁感應(yīng)磁生電構(gòu)造：發(fā)電機由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動的部分）和定子（固定不動的部分）組成。原理：發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)工作的。右圖為簡易發(fā)電機原理圖。線圈垂直于磁感線方向的兩條邊在磁場中做切割磁感線運動，線圈和外部電路就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。線圈轉(zhuǎn)動上半周時垂直于磁感線的兩條邊切割磁感線時產(chǎn)生的電流的流向始終相同，下半周兩邊切割磁感線產(chǎn)生的電流的流向也相同，但和上半周的方向相反，因此電路的電流方向?qū)⒊芍芷谛缘刈兓?。知識點二：發(fā)動機磁生電通電線框在磁場中轉(zhuǎn)動的方向和線框中電流的方向以及磁場方向有關(guān)，其轉(zhuǎn)動速度與線框中電流的大小以及磁場強度有關(guān)。電動機構(gòu)成：如圖所示，直流電動機由能夠轉(zhuǎn)動的線圈、固定不動的磁體組成。電動機中，能夠轉(zhuǎn)動的部分叫作轉(zhuǎn)子，固定不動的部分叫作定子。原理：通電線圈在磁場中受到力的作用會轉(zhuǎn)動。知識點二：發(fā)動機磁生電交流電定義：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡稱交流電。周期：交流發(fā)電機中線圈轉(zhuǎn)動一周所用的時間。單位是秒（s）。我國使用的交流電周期是0.02

s。頻率：在交流電中，電流在1

s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫作頻率，單位是赫茲（Hz）。我國使用的交流電頻率為50

Hz。注意：線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，所以頻率為50

Hz的交流電在1

s內(nèi)方向?qū)⒏淖?00次。知識點二：發(fā)動機磁生電交流電與直流電的區(qū)別本質(zhì)區(qū)別：交流電有頻率的變化而直流電沒有。直觀區(qū)別：交流電的方向成周期性變化而直流電的方向不變。注意：直流電的電流大小可能是變化的，但方向是不會變的。最特殊的直流電就是電流大小和方向都不改變的恒穩(wěn)電流。知識點二：發(fā)動機課堂練習例題1：如圖所示是探究“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置。閉合開關(guān)S后，下列操作中，能使靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（

）

。

A.

磁體、導體ab均保持不動B.

磁體不動，導體ab沿豎直方向上下運動C.

導體ab不動，磁體沿豎直方向上下運動D.

磁體不動，導體ab沿水平方向左右運動D知識點一：電磁感應(yīng)課堂練習【解析】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，本題圖中可以看出是閉合電路的一部分導體在磁場中，本題就是判斷是否做切割磁感線運動。磁感線方向是豎直向上的。磁體、導線ab均保持不動，導體在磁場中沒有切割磁感線運動，導體中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，指針不偏轉(zhuǎn)，故選項A不符合題意；保持磁鐵靜止，將導體ab上下移動，沒有做切割磁感線運動，所以不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項B不符合題意；保持導體ab靜止，將磁鐵上下移動，運動方向與磁感線方向平行，所以不會切割磁感線，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項C不符合題意；保持磁體不動，使導體ab向左右運動，符合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，指針偏轉(zhuǎn)，故選項D符合題意。課堂練習例題2：關(guān)于圖（a）（b）兩圖所示的實驗，下列說法中正確的是（

）。A.（a）實驗可以研究電動機的工作原理B.（b）實驗可以研究通電導體在磁場中受力情況C.（a）實驗的過程中，電能轉(zhuǎn)化為機械能D.（b）實驗的過程中，機械能轉(zhuǎn)化為電能B知識點二：發(fā)動機課堂練習【解析】圖（a）研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是發(fā)電機的制作原理，故選項A錯誤；圖（b）研究電動機的原理是通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動，故選項B正確；圖（a）中將機械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項C錯誤；圖（b）中將電能轉(zhuǎn)化為機械能，故選項D錯誤。實戰(zhàn)演練例題1：如圖所示，是小濱探究“什么情況下磁可以生電”的實驗裝置，ab是一根直銅絲，通過導體與電流表的“3”“-”兩接線柱相連，當把ab迅速向右運動時，并未發(fā)現(xiàn)電流表指針明顯偏轉(zhuǎn)，你認為最可能的原因是（

）。B知識點一：電磁感應(yīng)A.

沒有感應(yīng)電流，指針不偏轉(zhuǎn)B.

感應(yīng)電流太小，無法使指針明顯偏轉(zhuǎn)C.

應(yīng)把ab改為迅速向左運動D.

應(yīng)把ab改為迅速上下運動實驗探究【解析】題目中ab在切割磁感線，并且電路時閉合的，所以會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項A錯誤；題中實驗只有一根導體在切割磁感線運動，電流表也不是靈敏電流表，實驗的過程是正確的，所以產(chǎn)生的電流很小，使電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度很少，故選項B正確；題中向右運動可以切割磁感線，改為向左運動，只是改變了感應(yīng)電流的方向，而不改電流大小，故選項C錯誤；導體改為上下運動，不是切割磁感線的，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項D錯誤。實戰(zhàn)演練例題2：下列電器設(shè)備中，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的（

）。C知識點一：電磁感應(yīng)A.

電熱器B.

電動機C.

發(fā)電機D.

電磁鐵實戰(zhàn)演練例題3：為了防止中考考試作弊，監(jiān)考人員利用手持式金屬探測器對考生進行檢查，當靠近金屬物體時，在金屬導體中就會產(chǎn)生渦電流，探測器發(fā)出警報。下列選項中，也是利用該原理工作的是（

）。A.

發(fā)電機

B.

電鈴

C.

電磁鐵

D.

電動機A知識點二：發(fā)動機實戰(zhàn)演練例題4：關(guān)于發(fā)電機，下列說法中正確的是（

）。A.

發(fā)電機是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，是將電能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置B.

發(fā)電機是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的，是將機械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置C.

發(fā)