第二十章第5节磁生电 讲义 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第二十章 电与磁 20.5 磁生电 ★学习目标 1.认识电磁感应现象，知道产生感应电流的条件； 2.知道发电机的原理，知道发电机的能量转化； 3.知道什么是交变电流，能区别交流与直流； 4.了解磁生电探索过程，提高学生的实验操作能力、观察分析能力。 发电机你听说过吗？看看我们身边的发出的电。 “电”是由发电机发出的，发电机是怎么回事呢？ 奥斯特发现电流的磁效应后，许多科学家都在思索：既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？ 英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。 根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。 一、什么情况下磁能生电 实验探究：什么情况下磁能生电 （1）组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？ 有可能是电流太小或方法不对。 （2）如果电路中产生的电流太小，有什么办法改进实验？应该用什么器材来检测呢？ （3）实验电路： （4）实验器材：蹄形磁铁、电流计、导体、开关 （5）实验步骤 ①将部分导线ab放置于磁场中，开关断开，导体在磁场中上下左右运动，观察电流计的指针。 ②将部分导线ab放置于磁场中，保持导线与磁场的相对静止，观察电流计的指针。 ③保持磁场不变，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。 ④保持磁场不变，将导线ab上下移动，观察电流计的指针。 ⑤保持磁场不变，将导线ab斜着移动，观察电流计的指针。 ⑥对换磁极，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。 （6）实验表格 （7）实验结论 （1）产生电流的条件：①电路闭合的一部分导体；②导体做切割磁感线运动。 （2）导体中产生的电流的方向跟：①导体的运动方向；②磁感线的方向有关。 电磁感应现象：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，这种现象叫电磁感应 。 把磁感线想象成一根根实实在在的线，导体想象成一把刀 感应电流：由于发生电磁感应现象而产生的电流叫感应电流。 感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关。 ◎电磁感应现象的应用：发电机、变压器等 二、发电机 演示实验：观察手摇发电机怎样发电的 （1）观察发电机对小灯泡亮度的影响。 把手摇发电机跟小灯泡连接起来，摇动手柄使线圈转动，观察到什么？ 小灯泡发光，说明电路中有了电流。线圈转得越快，小灯泡越亮，说明感应电流越大。 （2）用电流表换下小灯泡，慢摇发电机， 电流表指针会怎样摆动？ 发现电流计的指针左右摆动；说明了通过电流表中的电流方向是变化的。 （3）把两个发光二极管极性相反地并联起来，接到原来灯泡的位置，转动摇把 二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。 1．交流电（AC) （1）概念：大小和方向随时间周期性变化的电流，叫交变电流，简称交流 （2）频率：电流在1秒内周期性变化的次数。单位是赫兹，符号是Hz；我国电网交流电频率为50Hz。 （3）周期：交流周期性变化一次的时间。单位：s；我国电网交流 供电，周期为0.02S 。 2.直流电（DC)：方向不变的电流叫直流电。 3.发电机 （1）工作原理：电磁感应现象 （2）发电机分为：交流发电机和直流发电机两类。 4.交流发电机 （1）构造：由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。 实际大型发电机采取的是线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。 5.发电机的能量转化：发电机是机械能转化为电能的装置 发电机的机械能可以来自风，来自高处下落的水，或者汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等。 ◎观察与思考 当你唱歌时，要用到话筒（麦克风）。右图是动圈式话筒构造示意图. 请用“磁生电”具体说明动圈式话筒的原理。 当你对着话筒说话或唱歌时，声音带动膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中做切割磁感线的运动，能产生随声音的变化而变化的电流，经过放大后，通过扬声器还原成声音. 发电机和电动机的区别 【课堂练习】 1.如图所示，是小安同学自制的一个实验装置。他把带绝缘层的导线绕在塑料管外，导线两端连接着小灯泡，形成闭合电路，管内封闭一个强磁体。沿图中所示方向来回快速摇动装置，小灯泡发光。以下说法正确的是（　　）。 A．灯丝中电流方向保持不变 B．实验现象表明电能够生磁 C．该现象属于电磁感应现象 D．此装置与电动机原理相同 2.产生感应电流的条件是（    ）。 A．导体在磁场中运动； B．导体在磁场中做切割磁感线运动； C．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动； D．闭合导体在磁场中做切割磁感线运动 3.交流发电机线圈内和外电路中的电流分别是（ ）。 A.交流电和直流电 B.交流电和交流电 C.直流电和交流电 D.直流电和直流电 4.图中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，下列哪种情况不会产生感应电流（ ）。 5.如图所示的风能日行灯，可安装在多种车辆上，且免接线，无需电池。车辆行驶时，风车转动使LED发光。下列说法正确的是（ ）。 A．此装置提供电能利用了电磁感应； B．风车转动将电能转化为机械能； C．LED是由超导材料制成的； D．风车转动利用了磁场对电流的作用 6.有一种儿童鞋，鞋内安装了磁体和线圈，走路时会使鞋上的发光二极管发光，下列实验与该工作原理相同的是（ ）。 7.旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是（ ）。 A．①通电导线在磁场受到了力的作用 B．②动圈式话筒 C．③电磁继电器 D．④奥斯特实验 8.如图所示是探究产生感应电流条件的实验情景（图中箭头表示导体的运动方向）。下列说法正确的是（ 　）。 A．比较图甲和图丙，说明感应电流方向与磁场方向无关； B．比较图乙和图丙，说明感应电流方向与导体运动方向有关 ； C．由图丁可得出结论：感应电流有无与导体是否运动无关； D．若导体ab用超导材料制成则实验中不会产生感应电流 【基础知识•过关检测】 1.如图所示，是“探究产生感应电流的条件”的实验装置，要使灵敏电流计指针发生偏转，可以（　　) A.断开开关，让导体ab向上运动 B.断开开关，让导体ab向左运动 C.闭合开关，让导体ab向右运动 D.闭合开关，让导体ab向下运动 2.如图所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟灵敏电流计连接。下列说法正确的是（　　) A.磁体不动，AB水平向右快速移动，指针不偏转 B.AB不动，磁体水平向左快速移动，指针会偏转 C.磁体不动，AB竖直向上运动，指针会偏转 D.磁体不动，AB竖直向下运动，指针会偏转 3.如图所示是一种环保型手电筒，使用时来回摇晃它，让磁体在线圈中往复运动，就能使灯泡发光。下列与这种手电筒的工作原理相同的是（　　) A.动圈式话筒　　 　B.动圈式扬声器 C.电动机　　　 D.电铃 4.老师演示手摇发电机发电时，同学们发现电路中电流表的指针来回摆动，发电机转动越快，灯泡越亮。下列分析错误的是（　　) A.发电机的工作原理是闭合电路的一部分导体切割磁感线产生电流 B.发电机工作过程中电能转化为机械能 C.指针来回摆动，说明发电机产生了交流电 D.转动越快灯泡越亮，说明导体切割磁感线速度越大，产生的感应电流越大 能力提升全练 5.1831年，英国物理学家法拉第发现了磁生电，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化新时代。下列图中，闭合开关，回路中可以产生感应电流的是 (　　) A.导体棒向上运动　　B.导体棒向下运动 C.导体棒向左运动　D.U形磁铁向上运动 6.跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则 (　　) A.向任意方向摇绳均可产生电流 B.电流方向与绳子运动方向无关 C.此过程中机械能转化为电能 D.跳绳发电属于电流的磁效应 7.韩同学发现许多地区很多山头都安装有如图所示的风力发电机，下列说法正确的是（　　) A.风力发电机是根据电磁感应原理制成的 B.风力发电机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的 C.风力发电机是根据电流的磁效应制成的 D.风力发电是把电能转化为机械能 8.我国的新型航母将采用自行研制的电磁弹射器，小明猜想它的工作原理如图所示，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通过强电流时，即可受到强大的推力，小明的猜想与下列实验原理相同的是 (　　) A　　　　　 B C　 D 9.如图所示是小华用漆包线和磁体制作的一台发电机，制作时用刀片将线圈两端的漆全部刮掉，作为转动轴，用纸做一个小风车固定在转轴上，将转轴放在支架上。如图所示，将发电机与小量程电流表相连，转动小风车，电流表指针左右偏转，电路中电流的方向_________（选填“改变”或“不变”），此过程中发电机将______能转化为电能。若将小量程电流表换成电池，线圈____________（选填“能”或“不能”）持续转动。  学科网（北京）股份有限公司 $$