初中物理第二十章 电与磁第5节 磁生电一等奖教学课件ppt

这是一份初中物理第二十章 电与磁第5节 磁生电一等奖教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了新课导入，课堂讲解，课堂总结，归类练习，观察与思考，奥斯特实验，什么情况下磁能生电，发电机，实验目的，实验器材等内容，欢迎下载使用。
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。
蹄形磁体、导体AB、灵敏电流计、开关、导线等。
（1）按实验电路图连接实验电路。做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？
通过电流表的指针是否偏转判断电路中是否有电流产生
（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？
把普通电流表换成灵敏电流计
（3）磁能生电的条件可能较多，注意用控制变量法探究。
一、使导体AB在磁场中静止不动，观察电流表指针偏转的情况
现象一：灵敏电流计指针不偏转
二、使导体AB在磁场中上下运动，观察电流表指针偏转的情况
现象二：灵敏电流计指针不偏转
三、使导体AB在磁场中左右运动，观察电流表指针偏转的情况
现象三：线圈向右运动，灵敏电流计指针左偏；线圈向左运动，灵敏电流计指针右偏。
四、使导体AB在磁场中斜向上、斜向下运动，观察电流表指针偏转的情况
现象四：线圈斜向上运动，电流计指针左偏；线圈斜向下运动，电流计指针右偏。
1.要想有电流产生，电路必须是闭合的；2.不是所有运动都有电流产生。
一、导体中产生感应电流的条件：（1）电路是闭合电路；（2）导体在磁场中做切割磁感线运动。
二、 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。
把磁感线想象成一根根实实在在的线，导体想象成一把刀
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如图所示，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动，下列现象描述正确的是（　　）。A．导线ab竖直向上运动时，电流表指针会偏转；B．导线ab竖直向下运动时，电流表指针会偏转；C．导线ab从图中所示位置斜向上运动时，电流表指针不会偏转；D．导线ab分别水平向右和水平向左运动时，电流表指针偏转的方向相反
【解析】导线ab竖直向上运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故A错误；导线ab竖直向下运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故B错误；导线ab从图中所示位置斜向上运动，此时导线ab做切割磁感线运动，所以在电路中会有感应电流，电流表指针会偏转，故C错误；导线ab分别水平向右和水平向左运动时，即在磁场方向不变的情况下，改变导体的运动方向，感应电流的方向会改变，则电流表指针偏转的方向相反，故D正确；故应选D。
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。当它在磁场中按箭头方向运动时，能够产生感应电流的是（　　）。
【解析】A．磁感线由N极指向S极，图中导线在磁场中按箭头方向运动时，做切割磁感线运动，可以产生感应电流，故A符合题意；B．磁感线由N极指向S极，图中导线在磁场中按箭头方向运动时，导线运动方向与磁感线方向相同，没有切割磁感线，不能产生感应电流，故B不符合题意；C．磁感线由N极指向S极，图中导线在磁场中按箭头方向运动时，做切割磁感线运动，可以产生感应电流，故C符合题意；D．磁感线由N极指向S极，图中导线在磁场中按箭头方向运动时，做切割磁感线运动，可以产生感应电流，故D符合题意；故选ACD。
影响感应电流方向的因素
一、感应电流的方向可能与导体运动方向有关。
二、感应电流的方向可能与磁场方向有关。
一、保持磁场的方向不变，改变导体水平运动的方向（向左或向右），观察电流表指针偏转的方向。
现象一：磁场方向不变时，线圈向右运动，指针左偏；线圈向左运动，指针右偏。
二、保持导体运动的方向不变，改变磁场的方向（磁极对调），观察电流表指针偏转的方向。
现象二：运动方向不变时，磁场方向不同，电流计指针偏转方向不同。
一、感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关。
二、感应电流的方向与磁场方向有关。
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1.如图所示是“探究产生感应电流条件”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．闭合开关，让导体ab向下运动；C．断开开关，让导体ab向左运动；D．闭合开关，让导体ab向右运动
【解析】AC ．产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动；电路必须是闭合电路，故AC错误；BD．由图示可知，导体ab上下运动时不切割磁感线，没有感应电流产生，导体ab左右运动时切割磁感线，有感应电流产生，故D正确，B错误。故选D。
2.如图所示是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流计指针偏转；当导体ab向上或向下运动时，电流计指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做 ______运动时导体中会产生感应电流，此实验过程能量转化情况是 ______。（2）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流计指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流计指针向左偏转，说明感应电流的方向与 ______有关。
（3）闭合开关后，当导体ab向左运动时，电流计指针向右偏转，现将蹄形磁体南北极对调，并使导体ab向左运动，此时电流计指针向 ______（选填“左”或“右” ）偏转。（4）闭合开关后，导体ab静止不动，电流计指针 ______（选填“偏转”或“不偏转” ）；小明碰了一下蹄形磁体，使其水平发生移动，此时电流计指针 ______（选填“会”或“不会” ）偏转。
【解析】（1）[1]闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，导体切割磁感线，电流表指针偏转；当导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，电流表指针不偏转；这说明闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动才会产生感应电流。[2]导体在磁场中运动，消耗了机械能，产生了电能，所以产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程。（2）[3]由题可知，当导体运动的方向改变时，电流表指针偏转方向也改变，这说明感应电流的方向跟导体运动方向有关。
（2）[3]由题可知，当导体运动的方向改变时，电流表指针偏转方向也改变，这说明感应电流的方向跟导体运动方向有关。（3）[4]导体在磁场中运动产生的电流方向，与磁场方向、导体运动方向两个因素有关，只改变其中一个因素，可以改变电流方向，同时改变两个因素，电流方向不会改变；闭合开关后，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，将蹄形磁体南北极对调，使导体ab向左运动，此时电流表指针向左偏转。（4）[5]闭合开关后，导体ab静止不动，无法切割磁感线，电流表指针不偏转。[6]小明不小心碰了一下蹄形磁体左右晃动，导体ab可以切割磁感线，此时电流表指会偏转。【答案】切割磁感线；机械能转化为电能；导体运动方向；左；不偏转；会。
发电机是利用电磁感应现象制成的。发电机的工作过程是怎样的？我们以手摇发电机为例学习发电原理。
蹄形磁铁、线圈、电刷、灯泡（或发光二极管）、摇把、手轮等。
转动手柄，会观察到什么现象？
实验现象一：小灯泡发光，说明电路有电流产生。
影响小灯泡发光亮度的因素
实验现象二：线圈转得越快，小灯泡越亮，产生的电流越大。
观察灵敏电流计指针偏转情况
实验现象三：手摇发电机产生的电流是变化的，线圈转速越快，产生的电流越大。
观察灵敏电流计指针偏转方向
实验现象四：手摇发电机产生的电流方向是变化的。
灵敏电流计指针摆动方向交替变化
实验现象五：二极管交替发光，说明产生的电流方向在不停地变化。
用两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，观察二极管的发光情况。
如果导线左右往复运动，电流表指针来回摆动，电路中产生的是交变电流，简称交流。
交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。
我国电网以交流供电，频率为50Hz。
一、构造：由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。
二、交流发电机的工作过程
线圈abcd逆时针旋转
ab边感应电流方向：从a到b（向外）
cd边感应电流方向：从c到d（向里）
ab边不切割磁感线运动
cd边不切割磁感线运动
ab边感应电流方向：从b到a（向里）
cd边感应电流方向：从d到c（向外）
线圈转动一周，感应电流方向改变2次
小型发电机一般采用磁极不动、线圈旋转的方式发电；
大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式发电。
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。
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
1.如图所示为直流电动机的工作原理图，以下相关的分析中正确的是（　　）。A．电动机的工作原理是电磁感应；B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能；C．电动机工作过程中，线圈中的电流方向保持不变；D．电动机工作过程中，线圈中也产生感应电流
【解析】A．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故A错误；B．电动机工作时，电流通过线圈（有电阻）时会产生热量，消耗一部分电能，消耗的电能主要转化为机械能，故B错误；C．电动机分直流电动机和交流电动机，直流电动机中有换向器，线圈中的电流方向按设计要求不断改变；交流电动机使用的是交流电源，电动机中没有换向器，电流方向本身在不断改变，故C错误；D．电动机工作过程中，线圈是闭合电路的一部分导体，转动过程中切割磁感线，所以会产生感应电流，故D正确。故选D。
2.如图是小华同学用微型电扇研究“电磁转换”的实验：(1)小华将微型电扇的插头接入家庭电路，电扇旋转，如甲图所示，工作过程中，电扇将电能主要转化为______能；(2)小华在微型电扇的插头处接入一只发光二极管，用手旋转叶片，发现二极管发光，如乙图所示，此时微型电扇如同一台______（选填“电动机”或“发电机”）。
【解析】(1)[1]电扇工作时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能。(2)[2]电扇的内部有磁铁和线圈，当微型电扇的插头处接一只发光二极管，线圈转动时，做了切割磁感线的运动，故能产生电流；此时微型电扇如同一台发电机。【答案】机械；发电机。
类型1:探究感应电流产生的条件
1.如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。（1）该同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是_________（选填字母标号）；A．导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体B．导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈C．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动D．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动E．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动（2）保持ab棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与___________的关系；（3）若将此装置中灵敏电流计换成___________，可进一步探究电动机的工作原理。
【解析】（1）[1]当闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，就会产生感应电流；A．导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，不会切割磁感线，故A不符合题意；B．导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈，不会切割磁感线，故B不符合题意；C．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动，做切割磁感线运动，故C符合题意；D．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动，不会切割磁感线，故D不符合题意；
E．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动，在水平方向上有切割磁感线运动，故E符合题意。故选CE。（2）[2]根据控制变量法思想，保持ab棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，此时磁场方向发生改变，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。（3）[3]若将此装置中灵敏电流计换成电源，根据电流的磁效应，可进一步探究电动机的工作原理。【答案】CE；磁场方向；电源。
类型2:影响感应电流方向的因素
2.如图所示的装置，当线圈的电刷分别与两铜环接通且线圈匀速转动时，标有“红”“绿”字样的是发光二极管，下列说法正确的是（  ）。A．线圈转动过程中，两个二极管交替发光；B．线圈转动过程中，二极管发光的亮度不变；C．当线圈所在平面与磁感线垂直时，两个二极管都不发光；D．该装置中的线圈和磁体部分在电路中相当于用电器
【解析】A．由于发光二极管具有单向导电性，发电机发出的电流方向是变化的，因此，两个二极管交替发光，故A正确；BC．发电机产生的是交流电大小是不断变化的，所以两个二极管的亮度时刻在变化；当线圈所在平面与磁感线垂直时，ab边和cd边不做切割磁感线运动，此时线圈中无电流，二极管不发光，故B错误，C正确；D．该装置中磁体部分与线圈发生了相对运动，线圈切割磁感线运动，就会产生感应电流，因此，相当于电源，故D错误。故选AC。
类型3:电磁感应现象辨析
3.家用电磁炉的内部有一金属线圈，当线圈中通入交流电后会产生变化的磁场。金属器皿放在电磁炉上时，金属器皿内就会产生电流从而加热食物。下列设备的工作原理与电磁炉工作原理不同的是（　　）。
【解析】金属器皿放在电磁炉上时，金属器皿内就会产生电流，这是电磁感应现象。ABD．自发电手电筒、手摇式发电机、动圈式话筒的工作原理都是电磁感应现象，与电磁炉工作原理相同，故ABD不符合题意；C．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，与电磁炉工作原理不同，故C符合题意。故选C。
类型4:发电机与电动机辨析
4.细心的同学发现许多地区的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；C．风力发电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
【解析】ABC．风力发电机是通过风机叶片的选装带动线圈在磁场中旋转，做切割磁感线运动，产生电能，是根据电磁感应原理制成的，故A正确，B错误，D错误；D．风力发电，通过叶片的旋转产生电能，是将机械能转化为电能，故C错误。故选A。