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1、电磁感应发电机教案电磁感应发电机教案篇一：篇一：16.5 电磁感应、发电机教案电磁感应、发电机教案16.5 电磁感应、发电机电磁感应、发电机一一. 重点、难点：重点、难点：1. 电磁感应现象。电磁感应现象。2. 产生感应电流的条件，对导体中有无感应电流作出判断。产生感应电流的条件，对导体中有无感应电流作出判断。3. 在电磁感应现象中，机械能转化为电能。在电磁感应现象中，机械能转化为电能。4. 发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。转化为电能的装置。5. 交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、交流发电机
2、主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。电刷等。6. 周期性地改变方向的电流叫做交流电。我国供生产和生活周期性地改变方向的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的交流电，周期是用的交流电，周期是 0.02s，频率是，频率是 50Hz。电流方向不变的电流叫直流电。电流方向不变的电流叫直流电。二二. 知识点分析：知识点分析：1. 电磁感应的概念：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割电磁感应的概念：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。生的电流叫做感应电流。2. 在电
3、磁感应现象中，切割磁感线的导体中产生了电流，此在电磁感应现象中，切割磁感线的导体中产生了电流，此时导体成了电源。时导体成了电源。3. 在电磁感应现象中能量的转化是由机械能转化为电能。在电磁感应现象中能量的转化是由机械能转化为电能。4. 英国物理学家法拉弟发现了电磁感应现象，并进一步揭示英国物理学家法拉弟发现了电磁感应现象，并进一步揭示了电和磁的联系，导致了发电机的发明。了电和磁的联系，导致了发电机的发明。5. 导体中感应电流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向导体中感应电流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向有关。有关。理解电磁感应现象时应注意以下几点：理解电磁感应现象时应注意以下几点：（1）
4、电磁感应现象指出的是产生感应电流的条件。）电磁感应现象指出的是产生感应电流的条件。（2）感应电流产生的条件有三点：）感应电流产生的条件有三点： 电路是闭合的；电路是闭合的； 导导体要在磁场中要做切割磁感线的运动；体要在磁场中要做切割磁感线的运动； 切割磁感线运动的导切割磁感线运动的导体只能是一部分。体只能是一部分。（3）如果电路不闭合，即使导体切割磁感线，也不会产生感）如果电路不闭合，即使导体切割磁感线，也不会产生感应电流，只在导体两端产生感应电压。应电流，只在导体两端产生感应电压。依据上述产生感应电流必须满足的条件可知：图依据上述产生感应电流必须满足的条件可知：图 A 中线框不中线框不切割磁
5、感线，无感应电流。图切割磁感线，无感应电流。图 B 中线框的中线框的 ad 和和 bc 边两部分都切边两部分都切割磁感线，并非一部分导体，无感应电流；图割磁感线，并非一部分导体，无感应电流；图 C 中虽只有中虽只有 ab 这这一部分导体切割磁感线，但电路不闭合，只产生感应电压，而无一部分导体切割磁感线，但电路不闭合，只产生感应电压，而无感应电流；图感应电流；图 D 中中 bc 边不在磁场中，边不在磁场中，ad 边切割磁感线，且电路边切割磁感线，且电路是闭合的，故有感应电流产生。是闭合的，故有感应电流产生。图图 1（4）从能量角度分析电磁感应现象：当使闭合电路的一部分）从能量角度分析电磁感应现象
6、：当使闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，用力移动导体做了功，消耗了机械能，导体做切割磁感线运动时，用力移动导体做了功，消耗了机械能，同时在导体中产生了感应电流，实现了机械能向电能的转化。所同时在导体中产生了感应电流，实现了机械能向电能的转化。所以，在电磁感应现象中，机械能转化成电能。以，在电磁感应现象中，机械能转化成电能。6. 交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。7. 为什么交流发电机中产生的电流方向是周期性变化的
7、？为什么交流发电机中产生的电流方向是周期性变化的？感应电流的方向是由导体切割磁感线运动的方向和磁感线的感应电流的方向是由导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向决定的，感应电流方向的变化也是由其中一个因素的变化所方向决定的，感应电流方向的变化也是由其中一个因素的变化所引起的。在旋转线圈式发电机中，磁极是固定的，所以这种发电引起的。在旋转线圈式发电机中，磁极是固定的，所以这种发电机中电流方向的变化肯定是由于线圈切割磁感线运动方向的变化机中电流方向的变化肯定是由于线圈切割磁感线运动方向的变化所引起的。所引起的。如图如图 2 所示，当线圈平面开始转动后，线圈导线所示，当线圈平面开始转动后，线圈导线 a
8、b 边和边和 cd边作切割磁感线运动，由于边作切割磁感线运动，由于 ab 边和边和 cd 边的运动方向相反，所以边的运动方向相反，所以两条边中产生方向相反的感应电流。但是，从线圈整体来看，线两条边中产生方向相反的感应电流。但是，从线圈整体来看，线圈圈中的电流的绕向是一致的，如从中的电流的绕向是一致的，如从M 端流向端流向 N 端。当线圈转过端。当线圈转过180后，线圈后，线圈 ab 边和边和 cd 边的位置正好交换，继续转动切割感边的位置正好交换，继续转动切割感线时，两条边的运动方向都与前半周相反，产生的感应电流方向线时，两条边的运动方向都与前半周相反，产生的感应电流方向也与前半周相反，此时从
9、线圈整体来看电流的流向就成了从也与前半周相反，此时从线圈整体来看电流的流向就成了从 N 端端流向流向 M 端。因此，线圈中产生的感应电流方向前半周朝一个方端。因此，线圈中产生的感应电流方向前半周朝一个方向，后半周则与其反向。当线圈连续转动时，电流方向将周期性向，后半周则与其反向。当线圈连续转动时，电流方向将周期性地重复上述的变化，这种周期性变化的电流就是交流电。地重复上述的变化，这种周期性变化的电流就是交流电。8. 发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分）发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分） ，滑环两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，滑环两个，电刷
10、两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。定子，产生磁场是转子。9. 为什么大型发电机要采用旋转磁极式的结构？为什么大型发电机要采用旋转磁极式的结构？为了使发电机发出很高的电压和很强的电流，大型发电机的为了使发电机发出很高的电压和很强的电流，大型发电机的线圈的匝数很多，导线也很粗。要使巨大的线圈高速旋转、需要线圈的匝数很多，导线也很粗。要使巨大的线圈高速旋转、需要解决的技术问题比较复杂，因此大型发电机采用线圈不动而磁场解决的技术问题比较复杂，因此大型发电机采用
11、线圈不动而磁场旋转的方式，即采用旋转磁极式发电机。旋转的方式，即采用旋转磁极式发电机。【典型例题典型例题】例例 1 如图如图 1 所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ）A. 开关开关 S 断开，导线断开，导线 ab 竖直向下运动竖直向下运动 B. 开关开关 S 闭合，导线闭合，导线ab 竖直向上运动竖直向上运动C. 开关开关 S 断开，导线断开，导线 ab 从纸里向纸外运动从纸里向纸外运动 D. 开关开关 S 闭合，闭合，导线导线 ab 从纸外向纸里运动从纸外向纸里运动分析：为使电流表指针发生偏转，电路中应有感应电流产生，分析：为使电流表指针发生偏
12、转，电路中应有感应电流产生，这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做切割磁感线运动。对照图切割磁感线运动。对照图 1 装置可知，装置可知，A、B、C 都错。都错。答：答：D例例 2 图图 2 是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与_有关的结论；有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感生电流方向与比较甲、丙两图可以得出感生电流方向与_有关的结论。有关的结论。分析：甲、乙、丙三幅图中有不同之处：甲、乙两
13、图中导线分析：甲、乙、丙三幅图中有不同之处：甲、乙两图中导线切割磁感线的方向相反，电表指针摆动方向也不同，说明感应电切割磁感线的方向相反，电表指针摆动方向也不同，说明感应电流的方向与导线切割磁感线的运动方向有关；甲、丙两图中磁极流的方向与导线切割磁感线的运动方向有关；甲、丙两图中磁极放置的方位不同，导线切割磁感线的方向相同，指针摆动方向相放置的方位不同，导线切割磁感线的方向相同，指针摆动方向相反说明感应电流的方向还与磁场方向有关。反说明感应电流的方向还与磁场方向有关。答：应填答：应填“导线切割磁感线的运动方向导线切割磁感线的运动方向”和和“磁感线方向磁感线方向” 。说明：对图说明：对图2 甲所
14、示装置，若对调两磁极的位置的同时改变导甲所示装置，若对调两磁极的位置的同时改变导体的运动方向（与原来相反）体的运动方向（与原来相反） ，请同学们思考一下电流表的指针，请同学们思考一下电流表的指针将怎样偏转？将怎样偏转？例例 3 如图如图 3 所示，条形磁铁和闭合矩形线框所示，条形磁铁和闭合矩形线框 abcd 处于同一处于同一平面内，线框平面内，线框 abcd 固定不动，当条形磁铁绕图中所示固定不动，当条形磁铁绕图中所示 OO轴旋轴旋转时，线框中有感应电流吗？转时，线框中有感应电流吗？图图 3分析：根据感应电流的产生条件和运动的相对性去考虑。分析：根据感应电流的产生条件和运动的相对性去考虑。答：
15、图中的线框构成一个闭合电路，虽然线框自身固定不动，答：图中的线框构成一个闭合电路，虽然线框自身固定不动，但当磁铁绕但当磁铁绕 OO转动时，线框与磁场之间同样发生相对运动。转动时，线框与磁场之间同样发生相对运动。这种情况相当于磁铁不动，而线框在磁场里发生了转动，同样切这种情况相当于磁铁不动，而线框在磁场里发生了转动，同样切割磁感线而产生感应电流，因此当磁铁转动时线框中有电流。割磁感线而产生感应电流，因此当磁铁转动时线框中有电流。说明：本题所述实际上是旋转磁极式发电机的原理：线圈不说明：本题所述实际上是旋转磁极式发电机的原理：线圈不动，而让磁场在线圈中旋转，达到线圈切割磁线的目的。动，而让磁场在线
16、圈中旋转，达到线圈切割磁线的目的。例例 4 图图 4 是研究感生电流的方向与哪些因素有关的实验示是研究感生电流的方向与哪些因素有关的实验示意图。比较甲、乙两图可以得出意图。比较甲、乙两图可以得出_结论；比较甲、丙两图可以结论；比较甲、丙两图可以得出得出_结论。结论。图图 4分析：分析此题时，要注意甲、乙、丙三个图中的不同之处，分析：分析此题时，要注意甲、乙、丙三个图中的不同之处，甲、乙两图导体切割磁感线运动的方向相反，电流表指针摆动的甲、乙两图导体切割磁感线运动的方向相反，电流表指针摆动的方向也不同，说明感应电流方向与导体运动方向有关；甲、丙两方向也不同，说明感应电流方向与导体运动方向有关；甲、丙两图不同之处是磁极放的方法不同，导体切割磁感线运动方向不变，图不同之处是磁极放的方法不同，导体切割磁感线运动方向不变，而电表指针摆动方向相反，说明感应电流方向还与磁感线方向有而电表指针摆动方向相反，说明感应电流方向还与磁感线方向有关。关。解：前一空填解：前一空填“感应电流方向与导体
