8.1节 电磁感应现象（教学课件）物理教科版2024九年级上册

第1节 电磁感应现象九年级物理上册 •教科版2024年第八章　电磁相互作用探索并了解产生感应电流的条件教学重点　　电的发明与应用使人类进入电气时代，给人们的生产生活带来了极大的便利。今天，无论是我们日常生活中使用的电还是工农业生产中使用的电，是由各种发电站产生的......发电厂是通过什么装置发电的呢？发电机奥斯特实验说明了什么?通电导线的周围存在着磁场，即电可以生磁。科学思维有许多种方式，对一个问题的逆向思考，往往也是一种有效的思维方式。奥斯特实验？电磁奥斯特发现了电流的周围有磁场，之后许多科学家进行了逆向的思考：既然电流能产生磁场，那么能否利用磁场来产生电流呢?法拉第 1831年，英国物理学家、化学家法拉第历经10年探索，终于发现了利用磁场产生电流的条件和规律。法拉第的发现进一步揭示了电与磁的联系，导致了发电机、电动机和变压器的相继问世，使电能的大规模生产、传输和利用成为现实，人类社会进入了电气化的时代。磁场产生电流的条件和规律究竟是什么呢？法拉第的发现【实验】导体在磁场中产生电流的条件产生感应电流的条件探究导体在磁场中运动时产生电流的条件。实验目的　　将一根导体的两端用细导线悬挂起来，并与灵敏电流计串联组成闭合电路。将导体放在蹄形磁铁的磁场中，尝试将导线静止在磁场中，或在磁场中运动，观察电流表是否发生偏转，以判断电路中是否产生电流。实验思路实验器材直导体 1 根方形线圈 1 个蹄形磁铁 1 个灵敏电流计 1 只铁架台 1 套导线若干提供磁场观察电流1. 使导体 ab（闭合电路的一部分）在磁场中静止或向各个方向运动，进行各种尝试，找到能使灵敏电流计的指针发生偏转的操作；2. 将导体换成一个线圈，重复上面的实验，有什么发现？实验过程实验记录分析论证当导体运动方向与磁感线方向平行时，无电流产生。当导体运动方向与磁感线方向垂直时，有电流产生。当导体运动方向与磁感线方向斜交时，有电流产生。导体做切割磁感线运动时，有电流产生。把磁感线想象成一根根线，导体想象成一把刀，导体就在切割磁感线。导体中产生感应电流的条件：1. 电路处于闭合状态；2. 部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。实验结论【学习任务一】产生感应电流的条件在探究磁与电的相互作用时经常用到如图所示的器材，关于该实验装置,下列说法正确的是（　　）A．若在甲、乙之间接入电源可以模拟电动机的工作原理B．若在甲、乙之间接入电源，只改变电流方向,导线ab运动方向不变C．若在甲、乙之间接入灵敏电流表可以使导线ab在磁场中受力运动D．若在甲、乙之间接入灵敏电流表,只要导线ab运动,电流表指针就会偏转A解：AB．若在甲、乙之间接入电源,闭合开关,ab中有电流通过,在磁场中会受力运动,可以模拟电动机的工作原理,只改变电流方向，导线ab运动方向会发生改变，故A正确、B错误；C．若在甲、乙之间接入灵敏电流表,电路中没有电源,没有电流通过导线ab,导线ab在磁场中不会受力运动,故C错误；D．由电磁感应的条件可知,若在甲、乙之间接入灵敏电流表,在开关闭合,且导线ab做切割磁感线运动时,电路中才会有电流产生，电流表指针才会偏转，故D错误。故选:A。电磁感应现象1. 定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生电流，这种现象叫做电磁感应。2. 感应电流：电磁感应产生的电流叫做感应电流。【学习任务二】电磁感应现象如图所示，对其所涉及的物理实验分析正确的是（　　）A. 图甲:用于燥的陶瓷棒连接验电器A和B，B的金属箔张角会变大B. 图乙:玻璃棒和丝绸摩擦的过程中，电荷从玻璃棒转移到丝绸C. 图丙:世界上第一个发现了电流磁效应现象的是物理学家牛顿D. 图丁:通电导体ab在磁场中受力方向与磁感线的方向无关B解：A．验电器的工作原理：验电器是利用同种电荷相互排斥的原理来工作的，当验电器带电时,金属箔会因为带上同种电荷而张开一定的角度,张角越大,所带电荷量越多。干燥的陶瓷棒是绝缘体，它不容易导电,所以B验电器金属箔的张角不会发生变化。故A错误，不符合题意；B．摩擦起电的实质是电子的转移，得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。当玻璃棒和丝绸摩擦时,玻璃棒上的部分电子会转移到丝绸上，玻璃棒因失去电子而带正电,丝绸因得到电子而带负电。所以、电荷从玻璃棒转移到丝绸，故B正确，符合题意；C．1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场,这一发现揭示了电与磁之间的联系。故C错误，不符合题意；D．通电导体在磁场中会受到力的作用,其受力方向与电流方向和磁感线方向都有关。当电流方向或磁感线方向其中之一发生改变时,通电导体的受力方向会发生改变。故D错误,不符合题意。故选B。在探究感应电流的条件的实验中，可以发现闭合电路的一部分导体在磁场中做运动方向不同时，灵敏电流计偏转的方向也有所不同。感应电流的方向与磁场的方向是否也有关系呢？结论：感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关。【实验】探究感应电流的方向与磁场方向是否有关【视频欣赏】导体切割磁感线的方向灵敏电流计指针偏转方向向左向左磁场的方向向上向下向左向右结论：感应电流的方向与磁场的方向有关。闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流；感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向皆有关。总结归纳交流与合作1.电磁感应现象中能量是怎样转化的?电磁感应现象中的能量转化：机械能 转化为 电能2.太空悬绳发电能否实现?　　从航天飞机上向地心发射一颗卫星，卫星携带着一根很长的金属悬绳，这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。这个过程中，悬绳、航天飞机、卫星和大气层中的电离层形成了一个回路。　　其中悬绳属于闭合回路中的一部分导体，做切割磁感线的运动，符合感应电流产生的条件，故理论上可以产生感应电流。【学习任务三】影响感应电流方向的因素如图所示,将一根金属棒ab与灵敏电流计组成闭合电路,让金属棒在磁场中做___________运动时,灵敏电流计指针发生偏转,说明有感应电流产生。如果让金属棒反方向运动时,发现灵敏电流计指针的偏转方向与刚才_____ ,说明感应电流方向与金属棒的运动方向_____ （本空选填“有关”或“无关”）。有关切割磁感线 相反解：当导体在磁场中运动时,只要金属棒在磁场中做切割磁感线的运动,就会产生感应电流,由右手定则可知,感应电流方向与金属棒的切割方向有关,故金属棒运动方向相反时，灵敏电流计的偏转方向也会反向。故答案为：切割磁感线，相反，有关。发电机是如何发电的呢？我们通过实验室手摇发电机一探究竟吧！发电机导体切割磁感线会产生电流，人们可以根据这一原理制造发电机。把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，转动摇把观察灯泡是否发光；用不同速度转动摇把，观察灯泡亮度的变化情况。【实验】探究手摇发电机发电小灯泡发光，说明电路中产生感应电流；线圈转动速度不同，灯泡亮度不同。转速越快，灯泡越亮，说明感应电流越大。1. 发电机的原理：电磁感应现象表明，机械能可以转化成电能，发电机就是根据这一原理制造的。解：AB、闭合电路的一部分线圈在磁场中做切割磁感线运动,线圈中会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,该过程中,发电机是将机械能(动能)转化为电能,故AB错误;C、转轮转速越快,线圈切割磁感线的速度变快,因此线圈中的电流变大,灯泡亮度越亮,故C正确,D、发电机产生电流的方向是变化的,将小灯泡换成如图乙的电流表,指针将左右摆动,故D错误；故选：C。【学习任务四】发电机的原理如图甲,把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动，可以看到小灯泡会发光。下列说法正确的是（　　）。A. 发电机是利用电流的磁效应来工作的B. 发电机将电能转化为了机械能C. 线圈转得越快，小灯泡越亮D. 如果将小灯泡换成如图乙的电流表,指针一直偏向右边C2.发电机构造及作用①磁铁：用来产生磁场；②线圈：转动时，切割磁感线，产生感应电流；③铜环：两个铜环随线圈一起转动，与外部电路组成一闭合回路；④电刷：感应电流通过电刷流出。主要由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成的。3. 发电机的发电过程二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。　　把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。【实验】探究手摇发电机产生的电流方向线圈转动1圈为1个周期。线圈转动1圈电流方向改变2次。①定义：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。②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。周期0.02s，1s内电流方向改变100次。电路中用电池供电时，电路中的电流从电池的正极流向负极，方向不改变。这种电流叫作直流。4. 交变电流解：我国使用的是正弦式交流电,在一个周期之内电流方向变化两次,已知交流电的频率,可以求出每秒交流电方向变化的次数已知交流电频率f=50Hz,则每秒内交流电变化的次数是50×2=100次。故选：B。【学习任务五】交变电流我国供生产和生活用的交流电的频率是50赫兹,下列说法中正确的是（　　）A.每秒电流方向改变220次B.每秒电流方向改变100次C.每秒电流方向改变2次D.每秒电流方向改变380次。B4.实际发电机①构造：a. 小型发电机一般采用磁极不动、线圈旋转的方式发电；b. 大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式发电。②能量转化的过程实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的机械能转化为电能。电磁感应现象法拉第的发现产生感应电流的条件1.（2025•青羊区校级模拟）如图所示是某款可以计数的跳绳，当绳子转动时,传感器内的小磁铁会跟随绳子把手上下运动,线圈内就会产生随之变化的电流,主控芯片根据输出的电流信号实现计数。这种方式精度较高且支持多种跳绳模式。与这跳绳计数工作原理相同的是（　　）B【解析】解：计数的跳绳是利用电磁感应原理工作的,通过闭合线圈在磁场中转动,切割磁感线产生感应电流,将机械能转化为电能。A．选项是电磁铁原理图,是利用电流的磁效应工作的;B．选项是电磁感应现象,是发电机原理;C．选项是电动机原理图,是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理工作的;D．选项同电磁继电器的利用,是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关,主要利用了电流的磁效应和电磁铁的特性。所以与跳绳计数工作原理相同的是发电机。故B符合题意,ACD不符合题意。故选：B。【解析】解：AD．该装置中没有电源,闭合电路中的导体棒切割磁感线时会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理图,这一装置可把机械能转化为电能,故A错误，D正确;B．该装置中没有电源，不可以研究磁场对电流的作用,故B错误;C．感应电流方向与导体运动的方向有关,也和磁场方向有关,所以该装置既可以探究感应电流方向与导体运动方向的关系，也可以探究感应电流方向与磁场方向的关系，故C错误;故选：D。3.（2018•金牛区模拟）对图所示的实验装置，下列说法正确的是（　　）A．该装置是电动机的工作原理图B．该装置可以研究磁场对电流的作用C．该装置只能探究感应电流方向与导体运动方向的关系D．该装置可以研究电磁感应现象D3.（2019秋•武侯区期末）电吉它的发音是通过电磁拾音装置连接扬声器而实现于线圈在切割磁感线产生感应电流，则有（　　）A．磁铁产生磁场使吉他金属弦磁化,a、b两侧均为S极B．拨动金属弦就一定切割了磁感线C．拨动金属弦的方向不同，线圈产生的感应电流方向不变D．增加线圈匝数可以让用相同的力拨动金属弦产生的感应电流增大D【解析】解：A．磁铁产生磁场使吉他金属弦磁化，被磁化的金属弦有两个极，a、b中一侧为N极，另一侧为S极，故A错误；B．拨动金属弦，弦在上下运动时，不会切割磁感线，故B错误；C．拨动金属弦方向不同，线圈产生的感应电流方向也会不同，弦切割磁感线方向不同，故C错误；D．感应电流的大小与运动速度、线圈匝数和磁场强度有关，增加线圈匝数可以让用相同的力拨动金属弦产生的感应电流增大，故D正确。故选：D。4. （2024•剑阁县二模）把一台手摇发电机跟灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动,可以看到灯泡光发光。关于手摇发电机发电过程下列说法正确的是（　　）A．发电机是将电能转化为机械能的装置B．匀速摇动转轮，灯泡的亮度不变C．转轮转速越快灯泡亮度越暗D．转轮一个周期内电流方向改变两次D【解析】解：A．发电机是将机械能(动能)转化为电能的装置,故A错误；B．匀速摇动转轮时,由于线圈切割磁感线的角度始终在变,因此产生的感应电流大小发生改变,所以灯泡亮度发生改变，故B错误；C．转轮转速越快,线圈切割磁感线的速度变快,因此线圈中的电流变大,灯泡亮度越亮,故C错误；D．发电机产生电流的方向是变化的,并且转轮在一个周期内电流方向改变两次,故D正确。故选：D。1. 基础性作业：完成课件中的课堂练习。2. 拓展性作业：联系前面学过的电与磁的知识，聪明的你动手制作一个小发电机。　　用漆包线绕一个宽约1.5cm、长约2cm 的矩形线圈，匝数为10圈左右。两线头伸直，留出约 1 cm，用刀片将漆皮刮掉，作转动轴，支在用曲别针做的支架上，在线圈下面放一块磁体。这样，一个最简单的发电机就做成了。　　用纸做一个小风轮固定在转动轴上，将小发电机与灵敏电流计相连接，吹动小风轮转动，观察灵敏电流计指针的偏转情况。将小发电机与电流传感器相接，吹动小风轮使线圈转动，通过计算机观察小发电机的发电情况。