1、第二十章第5节磁生电磁生电如果把电源如果把电源“+”极与导线连接，可观察到极与导线连接，可观察到的现象是的现象是_,_,断开电断开电路则可观察到路则可观察到_。NS磁电奥斯特发现电流的磁效应后，许多科学家都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，那么磁能否产生电在思索：既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？呢？英国物理学家法拉第在英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索，年中做了多次探索，1831年终年终于取得突破，发现了利用磁场于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。产生电流的条件和规律。根据这个发现，后来发明了根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模用电
2、成为发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。可能，开辟了电气化的时代。1.产生持续电流的条件：产生持续电流的条件：一是需要电源；一是需要电源；二是电路要闭合。二是电路要闭合。3.如何知道电路中是否有电流？如何知道电路中是否有电流？在做在做“磁生电磁生电”研究前，你是研究前，你是否想过这些问题？否想过这些问题？用电流表测量。用电流表测量。2.能够能够产生产生、提供电能的装置是什么？、提供电能的装置是什么？电源。电源。发电机是如何发电的呢？发电机是如何发电的呢？火力发电火力发电风力发电风力发电水力发电水力发电自学检测自学检测 1.英国物理学家 经过多年的探索，发现了利用 产生电流的条
3、件和规律，进一步揭示电现象和 现象之间的联系，这就是 现象。根据这个发现，后来人们发明了 ，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。发电机发电机磁磁电磁感应电磁感应磁场磁场法拉第法拉第 2.完成下列表格：电与磁的联系排斥排斥北北南南吸引吸引排斥排斥负负正正电磁铁电磁铁通电导通电导线周围线周围有磁场有磁场吸引吸引合作探究 1.从上表中我们发现电和磁有许多联系，既然电能产生磁场，那么能否利用磁场得到电呢？写出你的猜想和你猜想的依据，小组间交流。2.观察图20.51的实验“探究什么情况下磁可以产生电”。像图20.51那样组装电路，想一想：怎么判断导线中产生了电？在实验过程中，如果灵敏电流计的指
4、针发生了偏转，在实验过程中，如果灵敏电流计的指针发生了偏转，则说明产生了电。则说明产生了电。G_+导体怎样运动才会产生电流？磁场磁场检测是否检测是否有电流有电流闭合电路闭合电路组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？不能，可能是因为什么？有可能是电流太小或方法不对。有可能是电流太小或方法不对。实验探究实验探究导体保持静止，换掉永磁体，使磁场增强，观察电流表导体保持静止，换掉永磁体，使磁场增强，观察电流表中有无电流。中有无电流。调换磁极导线位置 3.仔细分析上面能让灵敏电流计的指动起来的方法，说说它们的共同点的什么？导
5、线的运动方向要与磁感线的方向有夹角（即导线导线的运动方向要与磁感线的方向有夹角（即导线要在磁场中做切割磁感线的运动）要在磁场中做切割磁感线的运动）通过实验发现：当导线在磁场中运动时，电路通过实验发现：当导线在磁场中运动时，电路中会产生电流。中会产生电流。实验结果分析：实验结果分析：闭合闭合电路的一部电路的一部分导体在磁场中分导体在磁场中做做运运动时，就有感应动时，就有感应电流产生。电流产生。G_+G_+G_+G_+G_+1开关断开，电路断路，开关断开，电路断路，无论导线做何运动无论导线做何运动2345开关闭合，电路通路，开关闭合，电路通路，导线保持静止。导线保持静止。开关闭合，电路通路，开关闭
6、合，电路通路，部分导线只做上下运动。部分导线只做上下运动。开关闭合，电路通路，开关闭合，电路通路，部分导线只做左右运动。部分导线只做左右运动。开关闭合，电路通路，部开关闭合，电路通路，部分导线做左右斜向运动。分导线做左右斜向运动。是不是导体在磁场中做什么样的运动都会产生电流呢？是不是导体在磁场中做什么样的运动都会产生电流呢？1 1、电磁感应电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中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产生电流，这种现象叫电磁感应。2 2、感应电流感应电流：由于发生电磁感应现象而产生由于发生电磁感应现象而
7、产生 的电流叫感应电流。的电流叫感应电流。精讲点拨精讲点拨1.产生感应电流的条件：A.闭合电路。B.导体的一部分导体。C.在磁场中做切割磁感线的运动。这三个条件缺一不可。能量转化形式是机械能转化为电能。产生感应电压的条件产生感应电压的条件：导体在磁场中做切割磁感线导体在磁场中做切割磁感线 运动。运动。（你是如何理解上述条件的？）（你是如何理解上述条件的？）（你是如何理解感应电压的存在的？）（你是如何理解感应电压的存在的？）电磁感应现象的电磁感应现象的能量转化能量转化:在电磁感应现象中，消在电磁感应现象中，消耗了耗了机械能机械能，但在闭合电路，但在闭合电路中产生了电流，获得了中产生了电流，获得了
8、电能电能，实现了从实现了从机械能机械能向向电能电能的转的转化。化。电磁感应实验电磁感应实验 （附方法：右手定则）附方法：右手定则）导体在磁场中切割磁感线导体在磁场中切割磁感线时时,感应电流的方向跟什么有关感应电流的方向跟什么有关?思考思考:1.当我们来回摆导线时，灵敏电流计的指针是怎么偏转的，这说明什么？灵敏电流计的指针来回偏转，这说明，灵敏电流计的指针来回偏转，这说明，导线的运动不同，产生的感应电流的方向导线的运动不同，产生的感应电流的方向也不同。也不同。2.如果我们保持导线的运动方向不变，能让指针向反方向偏转吗？说说你的做法？能，保持导线运动方向不动，改变磁能，保持导线运动方向不动，改变磁
9、感线的方向（磁极方向）。感线的方向（磁极方向）。其他的结论其他的结论 结论：电路中电路中感应电流的方向感应电流的方向与导体与导体切割磁感线的切割磁感线的运动方向运动方向和和磁场的方向磁场的方向有关。有关。思考：除了刚才的探究实验外，你还能设计出其他“磁生电”的实验吗？检流计检流计增强磁场增强磁场线圈线圈如果是因为电路中产生的电流太小，你有什如果是因为电路中产生的电流太小，你有什么办法改进实验？么办法改进实验？怎样让你的灵敏电流计的指针偏转的角度更大？再动手做一做，说一说你的做法？换用更强的磁场、让导线切割磁感线的运动速度更快换用更强的磁场、让导线切割磁感线的运动速度更快等。等。感应电流的感应电
10、流的大小大小与那些因素有关？与那些因素有关？猜测：猜测：1.导线切割的速度导线切割的速度3.永磁体的强度永磁体的强度探究活动探究活动2.导线切割的速度的方向导线切割的速度的方向4.4.切割导线的条数切割导线的条数5.5.切割导线的有效长度切割导线的有效长度实验方法：控制变量法实验方法：控制变量法感应电流的感应电流的大小大小与与导线切割的导线切割的速度速度、永磁、永磁铁的铁的强度强度、切割导线的、切割导线的条数条数、切割导线的、切割导线的有效长度有效长度有关。感应电流的大小与导线切有关。感应电流的大小与导线切割的速度方向无关。割的速度方向无关。英国科学家法拉第英国科学家法拉第经过经过10年的研究
11、，在年的研究，在1831年年发现了磁生电的条件和规律，发现了磁生电的条件和规律，实现了他利用磁场获得电流实现了他利用磁场获得电流的愿望。的愿望。法拉第发现法拉第发现了了磁生电磁生电，导致，导致了电能的大规模生产和利用，了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。开辟了电气化的新纪元。法拉第的故事3电磁感电磁感应现象的应用应现象的应用变压器变压器自行车测速器自行车测速器不用电手电筒不用电手电筒即时练习即时练习1.图20.5-10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，在哪种情况下会产生感应电流？NSNSSNNS垂直屏幕垂直屏幕向外运动向外运动2
12、2、下面的四个图中哪些不会产生感、下面的四个图中哪些不会产生感应电流（应电流（）（图中小圆表示闭合导体的一部分）（图中小圆表示闭合导体的一部分）ABCDB、D科拉顿科拉顿“跑失良机跑失良机”请帮科拉顿分析失败的原因，并为其改善实验方案。请帮科拉顿分析失败的原因，并为其改善实验方案。法拉第继续做了大量的实验和进一步的研究。终于实现了转磁为电的理想，发明了发电机，变压器等设备，使人类从蒸汽时代进入电气时代。二、发电机二、发电机（1）观察手摇发电机的构造；观察手摇发电机的构造；（2）观察发电观察发电 机对小灯泡机对小灯泡 亮度的影响。亮度的影响。1发电机发出的电流的大小和方向是变化的。发电机发出的电
13、流的大小和方向是变化的。（3）检验）检验手摇手摇 发电机电流方向发电机电流方向 的变化。的变化。1.观看演示图20.53的实验，把手摇发电机跟灯泡连接起来，转动手柄，你观察到什么现象，这说明什么？灯泡发光，这说明电路中有电流流过。灯泡发光，这说明电路中有电流流过。2.在电路中接入电流表，再转动手柄，我们看到什么现象，这又说明什么？电流表的指针来回摆动，这说明电路中的电流方向是在不电流表的指针来回摆动，这说明电路中的电流方向是在不断改变的。断改变的。3.使用不同速度转动手柄，观察灯泡的亮度，你发现什么？线圈转得越快速度越快，灯泡越亮，说明产生的电流越强线圈转得越快速度越快，灯泡越亮，说明产生的电
14、流越强4.在电路中并联二个发光二极管（让二极管的极性相反连接），转动手柄，观察到什么现象，这个现象说明什么？两个二极管轮流发光，说明电路中的电流方向在不断改两个二极管轮流发光，说明电路中的电流方向在不断改变变 5.小结：这种方向不断发生改变的电流就是交流电。交流电的产生交流电的产生构造：构造：定子定子永磁铁；转子永磁铁；转子线圈线圈用铜环和电刷把线圈用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。和用电器连接起来。实际使用的交流发电机（旋转磁场式实际使用的交流发电机（旋转磁场式）（1）组成：）组成：定子定子线圈；转子线圈；转子电磁铁电磁铁原因：线圈匝数多，导线很粗，高速旋转。原因：线圈匝数多，导线很粗，高
15、速旋转。困难；使用电磁铁可得到强磁场。困难；使用电磁铁可得到强磁场。（2）动力机：水轮机、汽轮机（核电站）动力机：水轮机、汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等。等。大型发电机由于大型发电机由于电流较大，所以电流较大，所以不能使用电刷，不能使用电刷，一般采用一般采用线圈不动线圈不动、磁极旋转磁极旋转的的方式来发电。方式来发电。为了得到较强为了得到较强的磁场，还要的磁场，还要用电磁铁代替用电磁铁代替永磁体永磁体。发电机是根据发电机是根据电磁感应电磁感应原理工作的原理工作的是是机械能机械能转化为转化为电能电能的机器。的机器。（2）工作原理）工作原理当线圈
16、在前半当线圈在前半周转动时，电流表周转动时，电流表指针偏转，表明电指针偏转，表明电路中产生了电流；路中产生了电流；当线圈在后半周转当线圈在后半周转动时，动时，切割磁感线切割磁感线方向相反方向相反，电流表，电流表指针偏转方向指针偏转方向相反相反。铜环铜环电刷电刷（3）发电机发电的过程是其他形式能转化为）发电机发电的过程是其他形式能转化为电能的过程。电能的过程。线圈转动线圈转动一圈一圈，电流方向改变，电流方向改变2次。次。ab和和cd不断做不断做切割磁感线切割磁感线运动，由于磁感线方向是不变运动，由于磁感线方向是不变的，而的，而ab和和cd的运动方向总是相反，并且不断改变，于的运动方向总是相反，并
17、且不断改变，于是线圈和外部电路就有了是线圈和外部电路就有了方向不断改变方向不断改变的感应电流。的感应电流。abdcAB交流电交流电：周期性改变方向的电流大小的电流（：周期性改变方向的电流大小的电流（AC）直流电直流电：方向不变的电流（：方向不变的电流（DC）交流电的周期交流电的周期：交流电完成一次周期性变化需要的时间：交流电完成一次周期性变化需要的时间符号符号:T 单位单位:秒秒(s)交流电的频率交流电的频率：交流在一秒内交流电完：交流在一秒内交流电完 成周期性变化的成周期性变化的次数符号次数符号:f 单位单位:赫兹赫兹(Hz)T=1/f f=1/T我国交流电供电周期是我国交流电供电周期是0.
18、02秒秒，频率为，频率为50赫兹赫兹。其意义其意义是发电机线圈转一周用是发电机线圈转一周用 0.02 秒，即秒，即1秒内线圈转秒内线圈转50圈，圈，交流电的交流电的 电流方向改变电流方向改变100次。线圈转动一圈，电流方次。线圈转动一圈，电流方向改变向改变2次次 交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流利用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来，对外输出电能。利用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来，对外输出电能。发电机与电动机的比较 1、发电机、发电机的的构构造原造原则则上和上和电动机电动机是是完全相同的完全相同的2、电动机电动机是是消耗消耗电能电能而而输输出出机机械能械能;发电机发电机是是消耗消耗机
19、械能机械能而而输输出出电电能能。3 3、电动机：电动机：利用利用通电线圈在磁场里转动通电线圈在磁场里转动的的原理。原理。发电机发电机:利用利用电电磁感磁感应应原理原理。可分可分为为交流交流发电机发电机和直流和直流发电机两类发电机两类。即时练习即时练习返回1.发电机的主要结构是什么？它的电能从哪里来？又到哪里去？2.电池产生的电流方向不变，称为直流。观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光，能看出它们有什么不同吗？主要结构：转子和定子主要结构：转子和定子发电机发出的电能是由其它形式的能转化而来，发出的发电机发出的电能是由其它形式的能转化而来，发出的电能经过导线输送到工厂和千家万户。电能经过导线
20、输送到工厂和千家万户。手摇发电机发出的光是按一定频率闪烁的，手电筒手摇发电机发出的光是按一定频率闪烁的，手电筒灯泡发光是稳定的。灯泡发光是稳定的。返回3.除了发电厂里有发电机外，还有哪些地方有发电机？尽可能多地说出来。这些发电机是靠什么带动的？把什么能量转化成了电能？学校、工厂、医院、网吧等学校、工厂、医院、网吧等4.阅读P140“科学 技术 社会”，完成下列填空。A.录音机在录音时，声信号先转变为 ，再转变为 ，记录在 上。在放音时，磁信号转变为 ，再转变为 。B.使用磁性材料记录信息的有 、电脑中的 、等。银行卡银行卡磁卡磁卡磁盘磁盘录像带录像带录音带录音带声信号声信号电信号电信号磁性材料磁性材料磁信号磁信号电信号电信号 发电机550MW大型发电机组转子吊装宁波市镇海火电厂宁波市镇海火电厂湛江火电厂湛江火电厂秦山核电站秦山核电站大亚湾核电站三峡水电站发电机组发电机组火电厂中的汽轮机组火电厂中的汽轮机组
