内容正文:
第八章 电磁相互作用及应用
第一节 电磁感应现象
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学习目标
1.知道电磁感应现象;知道产生感应电流的条件。
2.知道发电机的原理;能说出发电机为什么能发电;知道发电机发电过程的能量转化。
3.知道什么是交变电流;知道我国供生产和生活用的交流电的频率是50Hz;能把交流电和直流电区分开来。
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情景导入
无论是火力发电、水力发电还是风力发电,都是通过发电机发电的。那么发电机是如何发电的?学习了这一节,我们就会明白其中的道理。
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科学思维有许多方式,对一个问题的逆向思考,往往也是一种有效地思维方式。
奥斯特发现电流周围有磁场后,许多科学家进行了逆向思考:既然电流能产生磁场,那么能否利用磁场产生电流呢?
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自学互研
知识板块一 法拉第的发现
法拉第1791年出生于英国萨利,由于家境贫寒,童年时生活很清苦。法拉第小的时候,在父亲的教导下,学习简单的加减乘除计算。十三岁就到一家书店学习钉书,成为一名钉书匠。这一段时间,对他的一生有深远的影响。法拉第在电学中的成就首推两大定律与发电机的发明。
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1.在1831年由英国的物理学家________首先发现了利用_______产生_______的条件和规律。进一步揭示了______现象和_______现象之间的联系。并由此导致了_______的发明。
法拉第
磁场
电流
电
磁
发电机
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2.如下图所示的闭合电路中,ab导线静止。当蹄形磁铁沿水平方向向右运动时,灵敏电流计的指针________(选填“会偏转”或“不偏转”);若磁铁运动方向不变,只对调______,就可以改变感应电流的方向。
会偏转
磁极
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3.如下图所示,某物理兴趣小组的同学,用较长的软电线两端与灵敏电流计两接线柱连接起来,两同学拿着电线的两处,分别站在地面上的东西方向,像跳绳一样在空中不停地摇动电线,可看到灵敏电流计的指针发生偏转。请你利用学过的物理知识解释这个现象。
答:闭合的软电线摆动时切割地磁场的磁感线,软电线中产生感应电流。
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知识板块二 发电机
电磁感应现象表明,机械能转化为电能是可行的。由此,法拉第发明了发电机。
怎样才能让线圈产生持续电流呢?
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4.实际的发电机结构要比演示用发电机复杂,但原理是一样的,都是利用___________现象制成的。
5.大型发电机一般采用______不动,______旋转的方式来发电。为了得到强磁场,还用______来代替永磁体。
电磁感应
线圈
磁极
电磁铁
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发电机的构造:磁极、线圈、铜环、电刷
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ab和cd不断做切割磁感线运动,由于磁感线方向是不变的,而ab和cd的运动方向总是相反,并且不断改变,于是线圈和外部电路就有了方向不断改变的感应电流。
①
②
③
④
a
b
d
c
A
B
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ab和cd不断做切割磁感线运动,每转动一周电流方向改变两次。
①
②
③
④
a
b
d
c
A
B
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发电机的线圈每转动一周电流方向改变两次。
发电机的感应电流的大小和方向周期性变化,叫做交变电流,简称交流电(AC)。
电流周期性变化的次数与所用时间的比叫做交流电的频率,单位是赫兹(Hz)。我国交流电频率是50Hz。
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交流展示
实验探究 导体在磁场中产生电流的条件
按图所示,把导线ab的两端分别连接在灵敏电流表的两个接线柱上,组成一个闭合电路。
1.使导线在磁场中静止或向各个方向运动,进行各种尝试,找到能使电路中产生电流的操作。
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操作方法 现象
(电流表) 结论
将电路中一部分导体垂直磁感线放在磁场中
导体不动
导体沿磁感线方向运动
导体垂直磁感线方向向右运动
导体垂直磁感线方向向左运动
不偏转
无电流
不偏转
无电流
偏转
有电流
偏转
有电流
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结论
1、导体要做切割磁感线运动。
2、做切割磁感线运动的只能是闭合电路的一部分导体
产生感应电流的条件
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动手做 做一个小发电机
如图所示,用漆包线绕一个宽约1.5cm、长