初中物理苏科版（2024）九年级下册（2024）四、电磁感应 发电机优秀教学课件ppt

这是一份初中物理苏科版（2024）九年级下册（2024）四、电磁感应 发电机优秀教学课件ppt，共24页。PPT课件主要包含了电磁感应现象，发电机等内容，欢迎下载使用。
1. 了解电能产生磁，磁也能产生电；2. 尝试用发光二极管、条形磁体、螺线管等探究“磁生电”；3. 学习产生感应电流的条件与改变感应电流的方向；4. 探究跳“绳”时的感应电流；5. 知道手摇发电机的主要组成部分，掌握发电机是利用电磁感应发电的；6. 明确交流发电机的工作原理；7. 了解电动机与发电机的联系与区别。
1.产生感应电流的条件与改变感应电流的方向； 2.跳“绳”时的感应电流； 3.发电机的组成、能量转化及工作原理。
1.实验探究：产生感应电流的条件与改变感应电流的方向；2.交流发电机的工作原理的综合应用。
前面我们学习了“电生磁”，这个节课我们将学习“磁生电”。
如右图所示，是小型发电机，其工作原理是什么?
既然电能“生” 磁，那么磁也能“生” 电吗?
怎样研究磁能否“生”电呢?
在奥斯特发现电流磁效应之后，包括法拉第在内的许多科学家都提出了以上问题，并做了长期的研究和探索。
将图16-40中的螺线管、发光二极管、开关、导线组成闭合回路，怎样用条形磁体使发光二极管发光?
活动16.9 尝试“磁生电”
你是怎样使发光二极管发光的?你认为最关键的因素是什么?
条形磁体插入或拔出螺线管；
最关键的因素是条形磁体与闭合回路（的一部分导线）是相对运动的。
具体的运动形式我们本节后面会继续探究。
利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应, 电磁感应产生的电流叫作感应电流。
1821年，法拉第(图16-41)开 始进行“磁生电”的探索。经过长达10年的不懈努力，他终于在1831年 发现了电磁感应定律。
为了观察感应电流的大小和方向，需要哪些实验器材?如何连接?
信息快递灵敏电流计可以检测几十微安到几毫安的微弱电流。
实验器材：蹄形磁体、导线、直导体AB、开关、灵敏电流计。
按照图16-42连接起来。
学生实验 探究感应电流产生的条件
1. 将导体AB、开关、灵敏电流计和蹄形磁体按照图16-42连接起来，2.探究导体在磁场中产生感应电流的条件。让导体AB静止在磁场中，闭合开关，观察回路中是否有感应电流产生。
在电路闭合时，让导体AB分别沿磁场方向运动和做切割磁感线运动，观察回路中是否有感应电产生 。
把观现象记录在表格中。 根据观察到的现象，你能否总结出导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 ?
信息快递可将导体AB 想象成一把刀，若它运动时与磁感线相交，则切割磁感线，否则不切割磁感线。
3.探究导体在磁场中运动时产生感应电流的方向。猜一猜，可以通过什么方法改变感应电流的方向?
试一试，磁场方向或导体AB的运动方向改变时，感应电流的方向会改变吗?
改变磁场方向或导体AB的运动方向。
1.导体在磁场中运动时，产生感应电流的条件是什么?2.影响感应电流方向的因素有哪些?
通过实验可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时， 电路中就会产生感应电流。 感应电流的方向与磁场方向和导体运动的方向有关。
①闭合电路的一部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动。
①磁场方向；②导体运动的方向。
1. 如图16-43(a) 所示，将一条长约5m的软导线两端与微电流传感器相连，形成闭合回路。微电流传感器与计算机相连。让两位同学快速甩动软导线，观察计算机显示的微电流波形，如图16-43(b) 所示。
活动16.10 跳“绳”时的感应电流
2.改变甩动软导线的速度，观察微电流的波形有何变化。
为什么导线中会有电流产生?能量是怎样转化的?
改变甩动软导线的速度，微电流的波形会发生明显变化。具体来说，甩动速度越快，电流波形的振幅（即峰值电流大小）通常越大，同时波形的变化频率也可能更高。‌
由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，会产生感应电流，且电流较小。
能量转化：机械能转化为电能。
发电机是当代社会最重要的电源，它是利用电磁感应原理发电的 。
活动16.11) 观察手摇发电机发电
如图16-44所示，手摇发电机主要由磁体和可以转动的线圈等组成。
1.摇动手柄时，你观察到什么现象?这说明了什么?
2.将灯泡换成灵敏电流计，缓缓摇动手柄，你观察到什么现象?这说明了什么?
观察到小灯泡发光，这说明机械能可以转化为电能。‌
观察到的现象是灵敏电流计的指针发生左右摆动。‌这说明了发电机发出的电流是交流电（交变电流），其大小和方向随时间发生周期性变化。‌‌
图16 - 46 所示是交流发电机的工作原理 。
信息快递交流发电机的线圈在转动过程中，线圈中电流的大小和方向重复发生相同的变化，这种变化叫作周期性变化。
当线圈在磁场中转动时，产生的感应电流的大小和方向随时间发生周期性变化，这种电流叫作交变电流。我们日常生活中使用的交变电流每秒钟完成50个周期性变化，其频率为50 Hz。
电动机和发电机的联系与区别
在奥斯特发现电流的磁效应后，科学家们纷纷开始研究磁是否能“生” 电。其中，瑞士物理学家科拉顿在1825年曾试图用磁体在线圈中运动获得电流，他用一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合回路，为了使磁体不影响 灵敏电流计指针的转动，他特意将灵敏电流计放在隔壁房间。科拉顿将磁 体插入线圈后快速跑到另一个房间里观察灵敏电流计，结果看到灵敏电流 计指针“纹丝不动”。经过多次实验，他都得到了同样的结果，科拉顿最 终与发现真理的机会失之交臂。 法拉第在总结别人和他自己失败的经验教训后，经过反复实验，终于认识到磁“生”电是变化的动态过程，它产生的也不是稳定的电流， 从而实现了关键性的突破，于1831年发现了电磁感应定律。 电磁感应现象的发现，激励法拉第进一 步发明了能够产生持续电流的机器——发电机。法拉第认为，金属圆盘可以看成由无数 根长度等于圆盘半径的导线组成的。如果使金属圆盘在磁极间不断转动，就相当于每根导线都在做切割磁感线运动，这样便能产生持续的电流。
1831年10月，法拉第终于把构想变成了现实，制成了圆盘发电机(图16-45),这实际上是现代直流发电机的雏形。历史表明， 法拉第的这一发明为人类步入电气时代作出了重大贡献。
从能量转化的角度看，发电机是一种将机械能转化为电能的装置。例如，水电站利用水轮发电机(图16-47)将水流的机械能转化为电能；火力发电厂利用燃气轮发电机(图16-48)将燃气的内能转化为机械能，或利用汽轮发电机(图16-49)将水蒸气的内能转化为机械能，进而再转化为电能。在发电的过程中，由于线圈存在电阻以及转动系统存在摩擦，因此还有部分能量转化为内能。
我国煤炭资源主要分布在西部和北部地区，水能资源主要集中在西南地区，东部地区的一次能源资源匮乏、用电负荷相对集中。 能源资源与电力负荷分布的不均衡性决定了“西电东送”的必要性。“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电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区。 “西电东送”工程分北部、中部、南部三个通道。中部通道的水力资源最丰富，世界第二大水电站——白鹤滩水电站(图16- 50)就坐落其间。它位于四川和云南的交界处，地处金沙江下游， 总装机容量1.6×10⁷kW 。 截至2023年1月28日，白鹤滩水电 站累计生产清洁电能突破6×1010kW·h, 相当于节约标准煤约1.81×10⁷t, 减排二氧化碳约4.97×107t。
国家工程 “西电东送”工程与高压直流输电
降低输电线路的能量损耗是实现“西电东送”的关键，而特 高压直流输电正是解决远距离输电问题的最佳方案。如果能提高输电电压，即减小输电电流，就可以减少电能在传输过程中的损 耗。特高压输电的流程大致如下：在输电线路的始端，先用升压变压器将低压变为高压，再用整流器把交流电变为直流电，通过特高压输电网(图16-51)进行远距离传输；在输电线路末端， 先用逆变器把直流电变为交流电，再用降压变压器将特高压交流电变为低压交流电，供用户使用。我国电力科研人员攻克了特高 电压下的绝缘特性、电磁环境、设备研制、试验技术等世界级难题，开发了多项世界领先技术。
1 ．他经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了电磁感应现象，为人类进入电气时代起到了重要作用，这位科学家是 ( )A ．牛顿 B ．焦耳 C ．欧姆 D ．法拉第
2 ．线上授课时，教师对着动圈式麦克风说话。声音使动圈式麦克风内膜片振动，引起磁场中与膜片相连的线圈振动，线圈中就会产生电流。下列装置的工作原理与动圈式麦克风相同的是 ( )A ．发电机 B ．电动机C ．电视机 D ．电饭锅
3 ．如图所示，小明探究什么情况下磁可以生电。导体 ab 按以下方式运动，能产生感应电流的是 ( )
A ．竖直向上 B ．竖直向下 C ．水平向右 D ．静止不动
4 ．下列过程中一定能产生感应电流的是 ( )A ．导体在磁场中，做切割磁感线运动B ．闭合电路的一部分导体在磁场中运动C ．只要导体在磁场中运动D ．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
5 ．在探究电磁感应现象时，要改变感应电流的方向，下列方法中正确的是 ( )A ．改变导体切割磁感线的方向B ．改变导体所在处磁场的强弱C ．改变导体切割磁感线的速度大小D ．改变导体的长度
A ．在此过程中，电能转化为机械能B ．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源C ．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源D ．导线框中会产生感应电流，导线 ab 段相当于电源
6 ．如图所示，闭合导线框abcd 的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则( )
8．如图所示，将一根长导线两端与           （电压表/电流表/小量程电流表）的接线柱相连接，形成闭合回路，两个人           （东西/南北）方向相对而立；像甩绳那样甩动电线，电表的指针来回摆动，可知闭合电路的一部分导体做      运动，电路中就会产生感应电流。
1 ．下列关于发电机的说法中，正确的是 ( )A ．发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用B ．发电机的基本原理是电磁感应C ．发电机工作时电能转化为机械能D ．线圈在转动过程中，感应电流的大小和方向不变
2．图是小津同学手工组装的手摇发电机，不用电源只需通过摇动手柄即可点亮灯泡，其工作原理是 ( )
A ．电磁感应 B ．电流的热效应C ．电流的磁效应 D ．磁场对通电导线的作用
3．1831 年，英国物理学家法拉第历经 10 年的探索，终于发现了电磁感应现象。如图所示，导体中产生的感应电流的方向与磁场方向和导体的 有关；利用电磁感应现象人 们制成了 机。
4．如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴OO'逆时针转动时，在图甲中此时线圈的AB边中的电流方向为从B→A。下列说法正确的是（       ）
A．图甲中线圈AB的感应电流方向与图乙AB中感应电流方向相同B．在图乙位置处，导线AB和CD中产生的感应电流方向相同C．线圈ABCD在图甲、图乙位置处，线圈不会受到磁场力的作用D．图甲和图乙位置处，CD边受到的磁场的力方向相反