北京课改版九年级物理12.7《电磁感应发电机》（3份）

电磁感应、发电机教案   一. 重点、难点： 1. 电磁感应现象。 2. 产生感应电流的条件，对导体中有无感应电流作出判断。 3. 在电磁感应现象中，机械能转化为电能。 4. 发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。 5. 交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。 6. 周期性地改变方向的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的交流电，周期是0.02s，频率是50Hz。 电流方向不变的电流叫直流电。   二. 知识点分析：　　 1. 电磁感应的概念：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，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 2. 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体中产生了电流，此时导体成了电源。 3. 在电磁感应现象中能量的转化是由机械能转化为电能。 4. 英国物理学家法拉弟发现了电磁感应现象，并进一步揭示了电和磁的联系，导致了发电机的发明。 5. 导体中感应电流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向有关。 理解电磁感应现象时应注意以下几点： （1）电磁感应现象指出的是产生感应电流的条件。　　 （2）感应电流产生的条件有三点：① 电路是闭合的；② 导体要在磁场中要做切割磁感线的运动；③ 切割磁感线运动的导体只能是一部分。 （3）如果电路不闭合，即使导体切割磁感线，也不会产生感应电流，只在导体两端产生感应电压。 依据上述产生感应电流必须满足的条件可知：图A中线框不切割磁感线，无感应电流。图B中线框的ad和bc边两部分都切割磁感线，并非一部分导体，无感应电流；图C中虽只有ab这一部分导体切割磁感线，但电路不闭合，只产生感应电压，而无感应电流；图D中bc边不在磁场中，ad边切割磁感线，且电路是闭合的，故有感应电流产生。 　 图1 （4）从能量角度分析电磁感应现象：当使闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，用力移动导体做了功，消耗了机械能，同时在导体中产生了感应电流，实现了机械能向电能的转化。所以，在电磁感应现象中，机械能转化成电能。　　 6. 交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。 7. 为什么交流发电机中产生的电流方向是周期性变化的？ 感应电流的方向是由导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向决定的，感应电流方向的变化也是由其中一个因素的变化所引起的。在旋转线圈式发电机中，磁极是固定的，所以这种发电机中电流方向的变化肯定是由于线圈切割磁感线运动方向的变化所引起的。 　　如图2所示，当线圈平面开始转动后，线圈导线ab边和cd边作切割磁感线运动，由于ab边和cd边的运动方向相反，所以两条边中产生方向相反的感应电流。但是，从线圈整体来看，线圈中的电流的绕向是一致的，如从M端流向N端。当线圈转过180°后，线圈ab边和cd边的位置正好交换，继续转动切割感线时，两条边的运动方向都与前半周相反，产生的感应电流方向也与前半周相反，此时从线圈整体来看电流的流向就成了从N端流向M端。因此，线圈中产生的感应电流方向前半周朝一个方向，后半周则与其反向。当线圈连续转动时，电流方向将周期性地重复上述的变化，这种周期性变化的电流就是交流电。 　 8. 发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分），滑环两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。 9. 为什么大型发电机要采用旋转磁极式的结构？ 为了使发电机发出很高的电压和很强的电流，大型发电机的线圈的匝数很多，导线也很粗。要使巨大的线圈高速旋转、需要解决的技术问题比较复杂，因此大型发电机采用线圈不动而磁场旋转的方式，即采用旋转磁极式发电机。   【典型例题】 [例1] 如图1所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ） A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动 　　B. 开关S闭合，导线ab竖直向上运动 　　C. 开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动 　　D. 开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动 　 分析：为使电流表指针发生偏转，电路中应有感应电流产生，这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做切割磁感线运动。对照图1装置可知，A、B、C都错。 答：D 　 [例2] 图2是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与______有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感生电流方向与______有关的结论。 　 分析：甲、乙、丙三幅图中有不同之处：甲、乙两图中导线切割磁感线的方向相反，电表指针摆动方向也不同，说明感应电流的方向与导线切割磁感线的运动方向有关；甲、丙两图中磁极放置的方位不同，导线切割磁感线的方向相同，