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第二节科学探究:怎样产生感应电流【新课导思【新课导思】你见过自行车上由车轮带动发电的小发电机吗你见过自行车上由车轮带动发电的小发电机吗? ?它又是它又是怎么发电的呢怎么发电的呢? ? 【目标导学【目标导学】1.1.知道产生感应电流的条件。知道产生感应电流的条件。2.2.理解感应电流的方向与磁场方向及导体运动方向有理解感应电流的方向与磁场方向及导体运动方向有关。关。3.3.了解发电机的原理。了解发电机的原理。 【自主预习【自主预习】1.1.电磁感应现象电磁感应现象: :(1(1) )定义定义: :闭合闭合_的的_导体在磁场中做导体在磁场中做_运动时产生电流的现象。产生的电流称为运动时产生电流的现象。产生的电流称为_。电路电路部分部分切割磁切割磁感线感线感应感应电流电流(2)(2)感应电流的方向与感应电流的方向与_和和_有关。有关。(3)(3)应用应用:_:_等。等。2.2.发电机发电机: :(1)(1)原理原理:_:_。(2)(2)能量转化能量转化:_:_能转化为能转化为_能。能。 导体的运动方向导体的运动方向磁感线方向磁感线方向发电机、动圈式话筒发电机、动圈式话筒电磁感应现象电磁感应现象机械机械电电知识点一知识点一 电磁感应现象电磁感应现象1.1.提出问题提出问题: :发电机为什么能发电呢发电机为什么能发电呢? ?2.2.猜想与假设猜想与假设: :发电机的线圈只有在转动时才能发出电发电机的线圈只有在转动时才能发出电来来, ,由此可以猜想由此可以猜想: :发电机发电发电机发电, ,可能与可能与_有关。有关。参考答案参考答案: :线圈在磁场中的运动线圈在磁场中的运动( (或其他猜想或其他猜想) )3.3.实验方法实验方法: :(1)(1)电流看不见、摸不着电流看不见、摸不着, ,在实验中要利用在实验中要利用_法法, ,根据根据_来判断是否有电流。来判断是否有电流。(2)(2)磁场里的导体产生的电流的方向可能与多个因素有磁场里的导体产生的电流的方向可能与多个因素有关关, ,故在实验中需利用故在实验中需利用_法。法。参考答案参考答案: :(1)(1)转换灵敏电流计的指针是否偏转转换灵敏电流计的指针是否偏转(2)(2)控制变量控制变量4.4.实验设计实验设计: :如图所示如图所示(1)(1)探究产生感应电流的条件。探究产生感应电流的条件。开关断开时开关断开时, ,让导体做切割磁感线运动让导体做切割磁感线运动, ,观察灵敏电观察灵敏电流计的指针偏转情况流计的指针偏转情况; ;开关闭合时开关闭合时, ,让导体在磁场中静止不动让导体在磁场中静止不动, ,观察灵敏电观察灵敏电流计的指针偏转情况流计的指针偏转情况; ;开关闭合时开关闭合时, ,让导体做向左或向右的切割磁感线运动让导体做向左或向右的切割磁感线运动, ,观察灵敏电流计的指针偏转情况观察灵敏电流计的指针偏转情况; ;开关闭合时开关闭合时, ,让导体沿平行于磁感线的方向运动让导体沿平行于磁感线的方向运动, ,观观察灵敏电流计的指针偏转情况。察灵敏电流计的指针偏转情况。(2)(2)探究影响感应电流的方向的因素。探究影响感应电流的方向的因素。思路思路: :保持磁场方向不变保持磁场方向不变, ,改变改变_,_,观察灵敏电流观察灵敏电流计指针偏转方向计指针偏转方向; ;保持导体运动方向不变保持导体运动方向不变, ,改变改变_,_,观察灵敏电流计指针偏转方向。观察灵敏电流计指针偏转方向。参考答案参考答案: :导体运动的方向磁场的方向导体运动的方向磁场的方向 5.5.实验记录及分析实验记录及分析: :实验实验序号序号开关开关磁场方磁场方向向导体的运动导体的运动方向方向电流计指针的偏电流计指针的偏转方向转方向1 1闭合闭合 上上N N下下S S静止不动静止不动不偏转不偏转2 2断开断开 上上N N下下S S向右运动向右运动不偏转不偏转3 3断开断开 上上N N下下S S向左运动向左运动不偏转不偏转4 4闭合闭合 上上N N下下S S向右运动向右运动向左偏转向左偏转5 5闭合闭合 上上N N下下S S向左运动向左运动向右偏转向右偏转6 6闭合闭合 上上N N下下S S向上运动向上运动不偏转不偏转实验实验序号序号开关开关磁场方磁场方向向导体的运动导体的运动方向方向电流计指针的偏电流计指针的偏转方向转方向7 7闭合闭合 上上S S下下N N向下运动向下运动不偏转不偏转8 8闭合闭合 上上S S下下N N向右运动向右运动向右偏转向右偏转9 9闭合闭合 上上S S下下N N向左运动向左运动向左偏转向左偏转分析实验数据分析实验数据, ,可得出的实验结论可得出的实验结论: :(1)(1)产生感应电流的条件产生感应电流的条件: :_ _。(2)(2)影响感应电流方向的因素影响感应电流方向的因素:_:_。提示提示: :(1)(1)第第1 1次实验中次实验中, ,电路闭合电路闭合, ,导体静止不动导体静止不动, ,电路电路中没有产生感应电流中没有产生感应电流; ;第第2 2、3 3次实验中次实验中, ,电路断开电路断开, ,导体导体做切割磁感线运动做切割磁感线运动, ,电路中没有产生感应电流电路中没有产生感应电流; ;第第4 4、5 5次实验中次实验中, ,电路闭合电路闭合, ,导体做切割磁感线运动导体做切割磁感线运动, ,电路中电路中产生感应电流产生感应电流; ;第第6 6、7 7次实验中次实验中, ,电路闭合电路闭合, ,导体运动方导体运动方向与磁感线平行向与磁感线平行, ,没有切割磁感线没有切割磁感线, ,电路中没有产生感电路中没有产生感应电流应电流; ;由以上分析可知由以上分析可知, ,产生感应电流的条件是产生感应电流的条件是: :闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。(2)(2)分析第分析第4 4、5(5(或或8 8、9)9)次实验可知次实验可知: :在磁场方向一定时在磁场方向一定时, ,感应电流方向与导体运动方向感应电流方向与导体运动方向( (或切割磁感线的方向或切割磁感线的方向) )有关有关; ;分析第分析第4 4、8(8(或或5 5、9)9)次实验可知次实验可知: :在导体运动方在导体运动方向向( (或切割磁感线的方向或切割磁感线的方向) )不变时不变时, ,感应电流方向与磁场感应电流方向与磁场方向有关方向有关; ;故可得出影响感应电流方向的因素是故可得出影响感应电流方向的因素是: :导体导体运动方向运动方向( (切割磁感线方向切割磁感线方向) )和磁场方向。和磁场方向。参考答案参考答案: :(1)(1)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动感线运动(2)(2)导体运动方向导体运动方向( (切割磁感线方向切割磁感线方向) )和磁场和磁场方向方向6.6.交流与讨论交流与讨论: :(1)(1)实验中实验中, ,闭合开关闭合开关, ,若保持导体不动若保持导体不动, ,磁体运动磁体运动, ,能否能否产生感应电流产生感应电流? ?提示提示: :若导体不动若导体不动, ,磁体运动磁体运动, ,导体也能切割磁感线导体也能切割磁感线, ,电电路闭合时也能产生感应电流。路闭合时也能产生感应电流。参考答案参考答案: :能产生感应电流能产生感应电流(2)(2)实验中实验中, ,为什么要用指针能向两边偏转的灵敏电流为什么要用指针能向两边偏转的灵敏电流计计, ,而不是用只向一边偏转的实验室中常用的学生电流而不是用只向一边偏转的实验室中常用的学生电流表表? ?提示提示: :在探究感应电流的方向跟导体运动方向在探究感应电流的方向跟导体运动方向( (导体导体切割磁感线运动的方向切割磁感线运动的方向) )和磁场方向之间的关系时和磁场方向之间的关系时, ,感感应电流的方向会发生改变应电流的方向会发生改变, ,从而导致电流表的指针可能从而导致电流表的指针可能会向左或向右偏转会向左或向右偏转, ,通过电流表指针的偏转可以判断感通过电流表指针的偏转可以判断感应电流的方向应电流的方向, ,所以实验时要选用指针能够向两边偏转所以实验时要选用指针能够向两边偏转的灵敏电流计。的灵敏电流计。由于闭合电路的部分导体在磁场中由于闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电流很小做切割磁感线运动时产生的感应电流很小, ,为了易于观为了易于观察察, ,也应选用灵敏电流计也应选用灵敏电流计, ,而不是用实验室中常用的学而不是用实验室中常用的学生用电流表。生用电流表。参考答案参考答案: :通过灵敏电流计指针的偏转情况可以判断通过灵敏电流计指针的偏转情况可以判断感应电流方向的变化。感应电流方向的变化。实验中产生的感应电流很小实验中产生的感应电流很小, ,用灵敏电流计易于观察。用灵敏电流计易于观察。(3)(3)在电磁感应现象中在电磁感应现象中, ,能量是怎样转化的能量是怎样转化的? ?参考答案参考答案: :机械能转化为电能。机械能转化为电能。 【示范题【示范题1 1】(2016(2016揭阳中考揭阳中考) )用如图所示的实验装置用如图所示的实验装置探究探究“产生感应电流的条件产生感应电流的条件”。(1)(1)闭合开关闭合开关, ,若导体若导体abab不动不动, ,左右移动磁铁左右移动磁铁, ,电路中电路中_(_(选填选填“有有”或或“无无”) )感应电流。感应电流。(2)(2)在仪器和电路连接都完好的情况下在仪器和电路连接都完好的情况下, ,某小组的实验某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施现象不太明显。请提出一条改进措施:_:_。【精讲精析【精讲精析】(1)(1)闭合开关闭合开关, ,若导体若导体abab不动不动, ,左右移动磁左右移动磁铁铁, ,利用运动和静止的相对性可知利用运动和静止的相对性可知, ,导体也做切割磁感导体也做切割磁感线运动线运动, ,满足了产生感应电流的三个条件满足了产生感应电流的三个条件, ,所以电路中所以电路中有感应电流。有感应电流。(2)(2)在仪器和电路连接都完好的情况下在仪器和电路连接都完好的情况下, ,某小组的实验现象不太明显某小组的实验现象不太明显, ,说明感应电流太小说明感应电流太小, ,故需故需要增大感应电流要增大感应电流; ;增大感应电流的方法增大感应电流的方法: :换一个磁性换一个磁性更强的磁体更强的磁体; ;加快导体加快导体abab切割磁感线的运动速度切割磁感线的运动速度; ;将导体将导体abab换成多匝线圈。换成多匝线圈。答案答案: :(1)(1)有有(2)(2)换一个磁性更强的磁体换一个磁性更强的磁体( (或加快导体或加快导体abab切割磁感线的运动速度或将导体切割磁感线的运动速度或将导体abab换成多匝线圈换成多匝线圈) )【微点拨【微点拨】(1)(1)影响感应电流大小的因素。影响感应电流大小的因素。导体做切割磁感线运动的速度越大导体做切割磁感线运动的速度越大, ,感应电流越大。感应电流越大。磁场越强磁场越强, ,感应电流越大。感应电流越大。做切割磁感线运动的导体的长度越长或线圈的匝数做切割磁感线运动的导体的长度越长或线圈的匝数越多越多, ,感应电流越大。感应电流越大。 (2)(2)电磁感应与磁场对通电导体力的作用的判断电磁感应与磁场对通电导体力的作用的判断: :电磁电磁感应装置中没有电源感应装置中没有电源, ,磁场对通电导体力的作用装置中磁场对通电导体力的作用装置中有电源。有电源。知识点二知识点二 发电机原理发电机原理结合图中信息结合图中信息, ,思考以下问题思考以下问题: :1.1.在线圈转动过程中在线圈转动过程中, ,何时不切割磁感线何时不切割磁感线? ?此时线圈中此时线圈中能产生感应电流吗能产生感应电流吗? ?提示提示: :当线圈平面与磁感线垂直时当线圈平面与磁感线垂直时, ,线圈的上、下两个线圈的上、下两个边的运动方向与磁感线平行边的运动方向与磁感线平行, ,此时线圈不切割磁感线此时线圈不切割磁感线, ,线圈中没有感应电流产生。线圈中没有感应电流产生。参考答案参考答案: :线圈平面与磁感线垂直时不能线圈平面与磁感线垂直时不能2.(b)2.(b)、(d)(d)两图中两图中, ,线圈线圈ABAB边的电流方向边的电流方向_(_(选选填填“相同相同”或或“不相同不相同”) )提示提示: :(b)(b)图中图中,AB,AB边运动方向向上边运动方向向上,CD,CD边运动方向向下边运动方向向下, ,切割磁感线切割磁感线, ,产生感应电流产生感应电流;(d);(d)图中图中ABAB边运动方向向边运动方向向下下,CD,CD边运动方向向上边运动方向向上, ,由于运动方向和由于运动方向和(b)(b)图中相反图中相反, ,在磁感线方向不变的情况下产生的电流方向是相反的。在磁感线方向不变的情况下产生的电流方向是相反的。参考答案参考答案: :不相同不相同3.3.在线圈匀速连续转动的过程中在线圈匀速连续转动的过程中, ,每转过一周每转过一周, ,线圈中线圈中电流的方向改变的次数为电流的方向改变的次数为_次。所产生的电流次。所产生的电流是是_电。电。提示提示: :线圈转动一周线圈转动一周, ,线圈每条边切割磁感线的方向改线圈每条边切割磁感线的方向改变两次变两次, ,产生感应电流的方向也会改变两次产生感应电流的方向也会改变两次, ,因此产生因此产生的电流属于交流电。的电流属于交流电。参考答案参考答案: :两交流两交流【示范题【示范题2 2】(2016(2016绵阳中考绵阳中考) )把一台手摇发电机跟把一台手摇发电机跟灯泡连接起来灯泡连接起来, ,使线圈在磁场中转动使线圈在磁场中转动, ,可以看到灯泡可以看到灯泡发光。关于手摇发电机发电过程发光。关于手摇发电机发电过程, ,下列说法正确的下列说法正确的是是( () )A.A.发电机是将重力势能转变成电能的装置发电机是将重力势能转变成电能的装置B.B.匀速摇动转轮匀速摇动转轮, ,灯泡的亮度不变灯泡的亮度不变C.C.转轮转速越快转轮转速越快, ,灯泡亮度越暗灯泡亮度越暗D.D.转轮在一个周期内电流方向改变两次转轮在一个周期内电流方向改变两次【精讲精析【精讲精析】发电机是将机械能发电机是将机械能( (动能动能) )转化为电能的转化为电能的装置装置, ,故故A A错误错误; ;匀速摇动转轮时匀速摇动转轮时, ,由于线圈切割磁感线由于线圈切割磁感线的角度始终在变的角度始终在变, ,因此产生的感应电流大小发生改变因此产生的感应电流大小发生改变, ,故灯泡亮度发生改变故灯泡亮度发生改变, ,故故B B错误错误; ;转轮转速越快转轮转速越快, ,线圈切线圈切割磁感线的速度越快割磁感线的速度越快, ,因此线圈中的电流变大因此线圈中的电流变大, ,灯泡亮灯泡亮度越亮度越亮, ,故故C C错误错误; ;发电机产生电流的方向是变化的发电机产生电流的方向是变化的, ,并并且转轮在一个周期内电流方向改变两次且转轮在一个周期内电流方向改变两次, ,故故D D正确。正确。答案答案: :D D【微点拨【微点拨】(1)(1)电动机和发电机的区别。电动机和发电机的区别。在换向器上在换向器上: :电动机是两个半圆环构成的换向器电动机是两个半圆环构成的换向器, ,而而交流发电机是两个完整的金属环。交流发电机是两个完整的金属环。 在外部元件上。在外部元件上。a.a.电动机用电源供电电动机用电源供电, ,将电能转化为机械能将电能转化为机械能; ;b.b.发电机外部是电流表或用电器发电机外部是电流表或用电器, ,将发出的电能转化为将发出的电能转化为其他形式的能。其他形式的能。(2)(2)发电机分为交流发电机和直流发电机。交流发电机发电机分为交流发电机和直流发电机。交流发电机线圈内产生的是交流线圈内产生的是交流, ,向外供电也是交流向外供电也是交流; ;直流发电机直流发电机线圈内产生的也是交流线圈内产生的也是交流, ,而向外供电是直流。而向外供电是直流。
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