16.4 电磁感应 发电机 课件-2025-2026学年苏科版物理九年级下册

该初中物理课件围绕电磁感应现象、感应电流产生条件、发电机原理、交流电及高压输电展开，通过“温故知新”从奥斯特实验（电能生磁）过渡到微型电扇发电现象（机械能转化为电能），构建新旧知识联系的学习支架。 其亮点在于以学生实验为核心，如“探究感应电流产生条件”“手摇发电机观察”等活动，培养科学探究能力。通过实验数据表格分析感应电流方向与磁场、运动方向的关系，发展科学思维，结合“西电东送”工程渗透社会责任，强化能量观念。学生能在实践中深化理解，教师可提升教学互动性与实效性。

第十六章 电和磁 第3节 电磁感应 发电机 实践与练习 学习目标 温故知新 课堂练习 电磁感应现象 发电机 活动16.11 观察手摇发电机发电 活动16.9 尝试“磁生电” 学生实验 探究感应电流产生条件 活动16.10 跳“绳”时的感应电流 交流发电机的工作原理 苏科版 感应电流的产生 “西电东送”与高压输电 1 1.通过探究，知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。 2.经历探究“磁生电”的过程，知道感应电流的方向跟磁感线的方向、导体切割磁感线的运动方向有关。 3.观察和体验发电机是怎样发电的，并知道我国供生产和生活用的交流电的频率是 50 Hz，能区分交流电与直流电。 4.了解“西电东送”和高压输电的意义。 学习目标 1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现_________________，将电与磁联系起来；19世纪初，法国物理学家_____在大量实验的基础上发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与_____方向和_____方向有关。 电流周围存在磁场 安培 电流 磁场 温故知新 温故知新 2.小明将微型电扇的插头接入家庭电路，电扇旋转，如图甲所示，微型电扇工作过程中，将电能主要转化为_____能。如图乙所示，若在微型电扇的插头处接入一只二极管，用手旋转叶片，发现二极管发光，此时将_____能转化为___能，微型电扇相当于一台_______(选填“电动机”或“发电机”)。 机械 机械 电 发电机 温故知新 温故知新 奥斯特 法拉第 磁能生电 电能生磁 一、电磁感应现象 结合“温故知新T2”现象，思考如何利用螺线管、条形磁体、开关、导线等让二极管发光？设计电路并用笔画线将各组成部分连接起来。 一、电磁感应现象 1. 活动 16.9 尝试“磁生电” 6 2.1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应定律。 3.电磁感应现象：利用_____产生电流的现象叫作电磁感应。 4.感应电流：_________产生的电流叫感应电流。 磁场 电磁感应 一、电磁感应现象 二、感应电流的产生 (1) 按照如图所示安装实验装置。 导体棒 探究感应电流产生的条件 学生实验 1. (2)闭合开关，让导体棒AB在磁场中静止或沿不同方向运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况，并将观察的结果填入表格中。 点击播放 导体棒AB在磁场中的运动情况 灵敏电流计指针的偏转情况 静止 不偏转 沿磁场方向运动(不切割磁感线) 不偏转 做切割磁感线运动 偏转 由以上实验探究可知：_____(选填“闭合”或“不闭合”)电路的一部分导体在磁场中做___________运动时，导体中就会产生感应电流。 闭合 切割磁感线 探究感应电流产生的条件 学生实验 磁场方向 导体棒AB在磁场中运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向 由上向下 向内 向右偏 向外 向左偏 (3)保持磁感线方向不变，让导体棒AB沿不同方向做切割磁感线运动，注意观察灵敏电流计指针的偏转方向，并记录下来； 探究感应电流产生的条件 学生实验 点击播放 (4)保持导体棒AB切割磁感线方向不变，将蹄形磁体的N、S极对调，注意观察灵敏电流计指针的偏转方向，并记录下来。 磁场方向 导体棒AB在磁场中运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向 由上向下 向内(或向外) 向右偏 由下向上 向左偏 探究感应电流产生的条件 学生实验 点击播放 磁场方向 导体棒AB在磁场中运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向 由上向下 向内 向右偏 向外 向左偏 由上向下 向内(或向外) 向右偏 由下向上 向左偏 由以上实验探究可知：改变_____方向或改变________方向，感应电流的方向会发生改变，即感应电流方向与_____方向和________的方向有关。 磁场 导体运动 磁场 导体运动 探究感应电流产生的条件 学生实验 (5)猜一猜，影响感应电流大小的因素有哪些？并设计实验证明你的猜想。 猜想1：与导体棒AB在磁场中的长度有关； 猜想2：与导体棒AB切割磁感线的速度有关； 猜想3：与蹄形磁体磁性的强弱有关等。 探究感应电流产生的条件 学生实验 2.感应电流的产生 (1)感应电流的产生条件 ①_____________________；②_________________。 (2)影响感应电流的方向的因素 ①_________；②_______________。 (3)影响感应电流大小的因素 ①_______________；②____________；③_______________等。 (4)该过程的能量转化：_____能转化为___能。 闭合电路的一部分导体 做切割磁感线运动 磁场方向 导体运动的方向 导体运动的速度 导体棒的长度 磁体磁性的强弱 机械 电 二、感应电流的产生 17 按照活动要求，组装器材，小组活动，然后回答以下问题。 二、感应电流的产生 3. 活动 16.10 跳“绳”时的感应电流 点击播放 (1)甩动软导线时，计算机显示出波形图，表明闭合回路中有_____产生；这是由于闭合回路的软导线做_______________产生的； (2)改变甩动软导线的速度，观察到微电流波形的_____改变，表明感应电流的大小与导体___________有关； (3)在这个过程中，_____能转化为___能。 电流 切割地磁场运动 振幅 运动的速度 机械 电 活动 16.10 跳“绳”时的感应电流 观察手摇发电机，并按照要求连接电路，动手实验，然后完成以下内容。 三、发电机 活动 16.11 观察手摇发电机发电 点击播放 21 (1)原理：_____________。 (2)结构：手摇发电机是由_______________________等部分组成。 (3)摇动手柄时小灯泡_____，说明_________________。 电磁感应现象 磁体、线圈、铜环、电刷 发光 发电机产生了电流 活动 16.11 观察手摇发电机发电 特点：电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流； 频率：电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。我国交流电的频率是50Hz，每秒钟完成50个周期性变化。 (4)改变摇动手柄的速度，小灯泡亮度的变化情况是__________________ ________。 (5)将小灯泡换成灵敏电流计，缓缓摇动手柄，观察到________________ ___________________，这说明______________________________。线圈每转动1圈，电流方向改变___次。 速度快灯泡亮，速度 慢灯泡暗 灵敏电流计的指针 左右做周期性的摆动 感应电流的方向发生周期性的改变 2 活动 16.11 观察手摇发电机发电 交流电 四、交流发电机的工作原理 结合“交流发电机的工作原理图”，理解交流电的产生和周期性变化过程，并完成以下内容。 当线圈平面与磁感线垂直时，线圈中的电流为零； 当线圈越过此位置后，线圈中开始产生感应电流。 25 电流表指针向右偏转 四、交流发电机的工作原理 当线圈平面与磁感线平行时， 线圈中的感应电流达到最大。 当线圈平面与磁感线再次垂直时，线圈中的电流又为零； 线圈越过此位置后，线圈中开始产生方向相反的感应电流。 四、交流发电机的工作原理 当线圈平面与磁感线再次平行时，线圈中反方向的感应电流达到最大。 四、交流发电机的工作原理 电流表指针向左偏转 电流表指针向左偏转 感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向两个因素有关，两个因素改变其中一个，电流方向随之改变。 电流表指针向右偏转 四、交流发电机的工作原理 1.特点：大小和方向随时间做___________的电流。 2.频率：电流在每秒内周期性变化的次数叫作频率。我国交流电的频率是______，每秒钟完成____个周期性变化。  周期性变化 50 Hz 50 四、交流发电机的工作原理 发电机 电动机 机械能 电能 四、交流发电机的工作原理 电能 机械能 发电机 电动机 原理 电磁感应现象 磁场对通电导体的作用 能量 转化 特点 线圈每转一圈， 电流改变2次 换向器的作用是：线圈转到 平衡位置时，改变电流方向 机械能 电能 电能 机械能 四、交流发电机的工作原理 (1)水轮发电机： ； (2)燃气轮发电机： ； (3)汽轮发电机： 。 学习教材P54页“最早的发电机”和生活中的各种发电机，完成以下问题。 1831年法拉第发明了发电机，为人类进入 时代作出了重大贡献； 从能量转化的角度分析各种发电机的能量转化过程： 电气 机械能转化为电能 化学能→内能→机械能→电能 化学能→内能→机械能→电能 四、交流发电机的工作原理 33 认真学习“国家工程”部分知识，完成以下内容。 五、“西电东送”与高压输电 1.“西电东送”工程就是把西部地区丰富的煤炭资源和水能资源转化成_________，输送到电力紧缺的东部沿海地区。 2.高压输电是指在输电过程中，采用提高输电_____，减小输电_____的输电方式。即在输电线路的始端，先用___________将电压升高进行远距离的传输，在输电线路的末端，再用___________将电压降低，供用户使用。 电力资源 电压 电流 升压变压器 降压变压器 五、“西电东送”与高压输电 3.采用高压输电的目的是________________________。由于输电线路有电阻，因而在输送过程中，不可避免地有电能损失。在输送功率一定的情况下，由I=可知，提高输电电压能够_____输电电流，又由Q=I2Rt可知，在输电线上的发热损失_____。 减小 减小 降低输电线路的能量损耗 做一做 我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107W，用10千伏的高压进行输电。下面是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图： 五、“西电东送”与高压输电 (1)核电站中绕制发电机线圈的材料可能是______(选填“铜”、“镍铬合金”、“超导材料”)。 (2)关于远距离输电，下列表述正确的是____： A.提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失 B.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D.若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式 铜 D 五、“西电东送”与高压输电 解析　(1)发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全，且发电效率越高；当温度降到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫超导体，由此可知，超导材料不适合用于制作发电机线圈；而应选择导电性能最好的铜制作，铜的电阻小。 (2)ABD.在输送功率不变时，提高输电电压，由知，输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越小，若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，导线没有电阻，输电过程中的电能没有损失，就不需要高压输电，故AB错误，D正确； C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，由知，输电线的电流变大，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；故选D。 38 (3)核电站高压输电时的输电电流为_____A，在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为_______。 1:10000 2000 五、“西电东送”与高压输电 解析　若发电厂输出电功率为2×107W，用10千伏的电压输电， 根据P=UI可得，此时的输电电流为 在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，此时的输电电流为 输电线上损失的热功率为P损=I2R线 电阻不变时，电功率之比等于电流平方之比，即导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比 1.电能的来源比较广泛，试通过具体实例说明自然界中有哪些形式的能可以转化为电能。 机械能转化为电能。水力发电：利用水流的动能冲击水轮机，水轮机带动发电机旋转，将水流的机械能转化为电能。 化学能转化为电能。电池：干电池、蓄电池等通过内部的化学反应，将化学能直接转化为电能。 内能转化为电能。地热发电：利用地下热水或蒸汽的热能，驱动汽轮机发电，将地球内部的内能转化为电能。 实践与练习 实践与练习 答案 核能转化为电能。电站：通过核反应堆中的核裂变释放出巨大的核能，将水加热成高温高压蒸汽，驱动蒸汽轮机发电，最终将核能转化为电能。 太阳能转化为电能。太阳能光伏发电：利用太阳能电池板(光伏效应)，将太阳光能直接转化为电能。 实践与练习 实践与练习 答案 2.如图所示是一种手摇发电的手电筒，当沿图中箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光。这个手电简壳体透明，可以清晰地看到里面有线圈。摇动时，可以感觉到有一个物块在来回运动。这个来回运动的物块是什么？你猜想的依据是什么? 磁体。 依据：线圈切割磁体的磁感线产生感应电流(电磁感应)。 实践与练习 实践与练习 答案 43 3.如图所示是动圈式话筒的结构示意。对着话筒发声时，膜片会发生振动，从而带动固定在膜片上的线圈一起振动。尝试阐述该话筒的工作原理，说明其能量转化的过程。 动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象： 话筒发声时，声波引起膜片振动，带动与膜片 相连的线圈在永久磁体的磁场中做切割磁感线运动，闭合的线圈中就会产生随声音变化的感应电流(电信号)，从而将声音信号转化为电信号，实现声电转换。 实践与练习 答案 44 能量转化过程：机械能(声能)→ 电能 输入：声音的振动(机械能 / 声能)，使膜片和线圈获得动能； 过程：线圈切割磁感线，通过电磁感应产生感应电流； 输出：随声音变化的电信号(电能)。 实践与练习 实践与练习 答案 4.自制交流发电机模型。用漆包线绕成一个宽约4cm、长约7.5cm、匝数约10匝的矩形线圈，将线圈两端的导线拉直，留出约1cm长，用刀片将漆刮掉，作为转动轴。将线圈放在支架上，在它下面放一块磁体。这样，一个简单的发电机就做成了。如图所示，用纸做一个小风车 固定在转动轴上，将小发电机与灵敏电流计相连，使小风车 转动，观察灵敏电流计的指针是否偏转。描述这台小发电 机在发电过程中能量是如何转化的。 实践与练习 实践与练习 答案 实验现象：小风车转动时，灵敏电流计的指针会左右周期性偏转，说明线圈中产生了方向随时间周期性变化的感应电流(交流电)。 能量转化过程：风能(机械能)→ 线圈的机械能 → 电能 ①风推动小风车转动，将空气的机械能(风能)转化为小风车和线圈的机械能(动能)； ②线圈在磁体的磁场中做切割磁感线运动，通过电磁感应现象，将线圈的机械能转化为电能，使灵敏电流计指针偏转。 实践与练习 答案 1.如图所示是“探究感应电流产生的条件”的实验装置，将一根导体的两端用细线悬挂起来，并与灵敏电流计、开关串联组成实验装置。下列说法正确的是 A.断开开关后，导体ab左右运动时可以观察到灵敏电 流计指针偏转 B.闭合开关后，导体ab左右运动时有感应电流产生，说明机械能可以转化为电能 C.闭合开关后，改变导体ab的运动方向，灵敏电流计指针的偏转方向一定改变 D.利用该实验原理可以制成扬声器 √ 2 1 3 4 5 6 课堂练习 当堂检测 解析　闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，题图中电路不闭合，导体切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计的指针不会发生偏转，故A错误； 题图中实验有电流产生时，说明机械能可以转化为电能，故B正确； 若改变导体的运动方向，同时将磁体的N、S极对调，感应电流的方向不变，则灵敏电流计指针的偏转方向不变，故C错误； 题图中实验探究的是发电机的工作原理，扬声器原理 是通电直导线在磁场中受力而运动，故D错误。 2.关于交流电，下列说法正确的是 A.交变电流中，电流在1 s内方向改变的次数叫频率 B.线圈转动一周，电流方向改变四次，大小改变两次 C.线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变 D.我国发电厂发出的交变电流频率为50 Hz，周期为2 s √ 解析　交变电流中，电流在1 s内周期性变化的次数叫频率，故A错误； 线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变，故B错误，C正确； 我国发电厂发出的交变电流频率为50 Hz，周期为0.02 s，故D错误。 2 1 3 4 5 6 课堂练习 当堂检测 3.(2025·周口期中)如图所示为动圈式话筒的工作原理示意图，磁铁固定，膜片与线圈相连，当人对着话筒说话时，可使膜片振动，从而带动线圈振动，在线圈中产生电流，从而实现由声信号到电信号的转变。关于话筒，以下说法正确的是 A.话筒工作过程中把电能转化为机械能 B.话筒中电信号的强弱与声音强弱无关 C.话筒的工作原理是电磁感应 D.话筒的工作原理与喇叭的工作原理相同 √ 2 1 3 4 5 6 课堂练习 当堂检测 解析　动圈式话筒工作时，人对着话筒说话使膜片振动，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而在线圈中产生感应电流。此过程中是将机械能转化为电能，而不是把电能转化为机械能，故A错误； 当人对着话筒说话时，声音越强，膜片振动的幅度越大，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动的幅度也就越大，产生的感应电流就越大，即电信号越强，反之，声音越弱，电信号越弱。所以话筒中电信号的强弱与声音强弱有关，故B错误； 由上述分析可知，动圈式话筒是利用膜片振动带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，这是电磁感应现象，故C正确； 解析　动圈式话筒的工作原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，是将声信号转化为电信号。 喇叭的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用, 故D错误。 4.发电机的工作原理是_______(填科学家名字)发现的；图_____是发电机基本构造示意图。  法拉第 乙 2 1 3 4 5 6 课堂练习 当堂检测 5.如图所示，图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“○”表示图甲中的导线ab(观察的视线沿导线由b往a看)，在磁场中分别转动到1、2、3、4位置，则从1位置转到4位置的过程中，发电机产生的电流方向_______(选填“会变化”或“不变”)。在1位置时，电路中_____(选填“会”或“不会”)产生感应电流。  会变化 不会 2 1 3 4 5 6 课堂练习 当堂检测 解析　乙图中磁感线方向水平向右，在位置1时导体的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不会产生感应电流；在位置2、3、4时导体会切割磁感线，能产生感应电流；由于切割磁感线的方向不同，故发电机产生的电流方向会变化。 6.目前远距离送电主要采取高压送电的方式，电能输送的简化示意图如图所示。输电过程中输电线温度升高，是通过_____的方式改变输电线的内能；在保证输送功率不变的情况下，采用高压输电可以减少电能在线路上的损失，若输电电压由22 kV提高到220 kV，则输电线路上损耗的功率将减小到原来的_____倍。  做功 0.01 2 1 3 4 5 6-1 课堂练习 当堂检测 解析　输电过程中输电线温度升高，是因为电流的热效应，电流通过导线时,电流做功，将电能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体内能。 输送功率不变的情况下，若输电电压由22 kV提高到220 kV，根据P=UI可知，电流将变为原来的0.1倍，输电线路上损耗的功率P损失=I2R，则输电线路上损耗的功率将减小到原来的0.01倍。 谢谢 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $