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1、第四章第5节 磁生电学案联想情景导入人们首先发明了电池，由电池提供电能,后来又发明了发电机，由发电机提供电能。现在我们所用的电能，从生活用电到交通运输、工厂企业用电，主要来自发电站里的发电机。那么发电机是怎样发电的呢?让我们通过电磁感应的原理来了解一下发电机是怎样发电的吧。重点知识详解一、磁生电 电磁感应1电磁感应。实验操作：如上图所示将一根导体放入磁场中，导体和电流表串联成一个闭合回路。观察下列情况下电流表中有无电流。(1)导体在磁场中不动；(2)导体在磁场中做垂直于磁场方向的运动；(3)导体在磁场中做平行于磁场方向的运动；(4)电路断开时，重复第3步实验。实验现象：实验步骤试验现象说明导体
2、在磁场中不动指针不偏转无电流导体向上运动指针不偏转无电流导体向下运动指针不偏转无电流导体向右运动指针偏转有电流导体向左运动指针偏转,方向与上面相反有电流电路断开，导体向右、左运动指针不偏转无电流实验结论：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。产生的电流叫做感应电流。如果电路不闭合,当导体做切割磁感线运动时，导体中不会产生感应电流，但导体两端会有感应电压。2电磁感应现象中能量的转化：电磁感应中，用力移动导体，消耗了机械能。却在闭合电路中产生了电能。这就实现了机械能向电能的转化。3感应电流的大小与哪些因素有关：导线切割的速度大，电流大；永磁铁的强度
3、大，电流大；切割导线的条数多，电流大；切割的有效长度长。电流大。感应电流的大小与导线切割的速度、方向无关。二、交流发电机的工作原理1发电机：利用电磁感应原理，将动能转变为电能的机械，可分为交流发电机和直流发电机两类，基本构造如下：2发电机的工作原理:ab和cd不断做切割磁感线运动，由于磁感线方向是不变的，而ab和cd的运动方向总是相反，并且不断改变，于是线圈和外部电路就有了方向不断改变的感应电流。当线圈平面和磁感线垂直时，两边的运动方向和磁感线平行,不切割磁感线，线圈上元感应电流。当线圈平面和磁感线平行时，两边的运动方向和磁感线垂直,切割磁感线，线圈上有感应电流。3交流电：从以上图示分析可知，
4、线圈转动一周。电流方向改变两次。这种周期性改变方向的电流叫做交流电。(1)周期：完成一次周期性变化需要的时间(秒)。(2)频率：1秒内完成周期性变化的次数(赫兹)。我国交流电周期是002秒,频率为50赫兹。每秒电流方向改变100次。4电动机和发电机的比较。直流电动机交流发电机原理利用通电线圈在磁场里发生转动的原理制成利用电磁感应原理制成构造与电刷接触的是换向器与电刷接触的是两个铜环能量转化电能 机械能机械能 电能在电路中的作用用电器电 源精典例题解析例1 下列四幅实验装置图所反映的原理，对发电机的发明有直接影响的是 ( )解析 这四幅图是电磁学中四幅经典的图，反应了四种不同的原理，我们应熟知这
5、些图所表示的含义。图A是奥斯特实验装置,该实验表明电流周围存在着磁场。同时还说明电流的磁场方向跟电流方向有关。图B是研究电磁感应现象的装置。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。电磁感应现象对发电机的发明有直接影响。图C是用来研究磁场对通电导线有力的作用，该原理对电动机的发明有直接影响。图D是用来判断螺线管极性的右手螺旋定律。答案 B例2 如图所示是研究电磁感应的实验装置。(1)保持导线n6不动闭合开关。灵敏电流计的指针不动，这时导线中_电流。(2)保持电路闭合当导线曲向左运动和向右运动时， 灵敏电流计的指针会向左和向右偏转。表明导线中的感应电流方向与_有关。(3
6、)将U形磁铁反转对调磁极，闭合开关。当导线ab 向左运动和向右运动时,灵敏电流计的指针会向右 和向左偏转表明导线中的感应电流方向与_有关。解析 产生感应电流的条件之一是电路必须闭合，因而在开关断开的情况下,无论导体ab如何运动,电流表指针都不会偏转，说明电路中没有感应电流产生。在电路闭合的情况下。ab边必须做切割磁感线运动。电路中才会有感应电流产生。从实验中可知。感应电流的方向与运动方向、磁场方向有关。答案 (1)没有 (2)导体运动方向 (3)磁场方向例3 电与磁的联系可由三个重要实验所证实。这三个实验如图所示。(1)图甲实验是著名的_实验。它证实了_,应用举例_。(2)图乙实验证实了_,实
7、验过程中的能量转化是_；应用举例_。(3)图丙实验证实了_，实验过程中的能量转化是_，应用举例_。答案 (1)奥斯特 电流周围有磁场 电磁铁(2)通电导体在磁场中要受到磁力的作用 电能转化机械能 电动机(3)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时。导体中就产生感应电流机械能转化为电能 发电机考点应试必备1如图所示的四个实验装置中,能说明发电机工作原理的是 ( )2小明同学在实验室组装了如图所示的实验装置来探究“什么情况下磁可以生电”。图中的ab是一根直铜线，ab处于蹄形磁铁的磁场中，下列情况中能使电流表的指针发生偏转的是 ( )A闭合开关,导体ab向上运动B断开开，导体ab向左运动C闭
8、合开关，导体ab向右运动D断开开关,导体ab向下运动3如图所示是电动机示意图，对于图示的说法，正确的是 ( )A图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈正转到平衡位置B图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈受到磁场力的作用而转动C图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线切割磁感线。线圈中产生感应电流D图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线不切割磁感线，线圈中没有电流4下列关于电磁感应现象的说法正确的是 ( )A导体在磁场中运动一定会产生感应电流B导体中感应电流的方向，只跟导体的运动方向有关C导体中感应电流的方向,只跟磁感线的方向有关D在电磁感应现象中,机械能转化为电能5下列说法正确的是 ( )A直
9、流电动机是根据电磁感应现象制成的B交流发电机线圈中产生的是直流电,向外输送的是交流电C交流电动机线圈中的电流是交流电，线圈外的是直流电D在电动机中，电能转化成机械能6在交流发电机中，当线圈平面转至 ( )A与磁感线垂直时，感应电流最大B与磁感线平行时,感应电流改变方向C与磁感线垂直时,感应电流改变方向D与磁感线平行时，感应电流为零7下图是某同学探究“什么情况下磁可以生电”的实验装置。ab是一根直铜丝，通过导线接在量程为3A电流表的两接线柱上,电流表指针指零。当使ab迅速水平向右运动时,并未发现电流表指针明显偏转。你认为最可能的原因是 ( )A感应电流太小,无法使指针明显偏转B铜丝太细，换用铜棒
10、便能使指针明显偏转C应把ab改为向左运动D应把ab改为上下运动8如图实验装置做电磁感应实验,能观察到电流表指针发生偏转的是 ( )A开关S断开,导体AB竖直向下运动B开关S闭合,导体AB竖直向上运动C开关S断开,导体AB从纸里向纸外运动D开关S闭合,导体AB从纸外向纸里运动9发电机和电动机的相继问世,使电能的大规模生产和利用成为现实，人类社会进入了电气化的时代。下图所示的四幅图,其中属于电磁感应现象实验图及其应用图的是 ( )A. B. C. D.10做如图所示的小窑验,用手快谏拨动风扇叶片。带动转子转动，这时发现小灯泡发光,微风电扇居然变成了“发电机”。该实验说明了磁能够产生_,在此现象中_
11、转化为电能。11在探究产生感应电流的实验中,某同学按照图中的四种情况让闭合电路的一段导体AB在磁场中沿箭头所示方向运动,其中能够产生感应电流的是_图。12如图是“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_有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感应电流方向与_有关的结论。13如图所示是两用电机示意图。试回答下列问题：(1)当S1闭合、S2断开时。表示一个什么电机?_。能量如何转化?_ 。(2)当S1断开、S2闭合时，表示一个什么电机?_。能量如何转化?_。换向器起什么作用?_。14(1)图甲和图乙是电学中很重要的两个实验，其中甲图装置是研究_的规律；乙图装
12、置是研究_的规律。(2)图丙是法拉第发明的能够产生持续电流的机器 发电机,金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的。金属圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线运动,从而产生持续的电流。某校探究小组仿制了这个发电机装置(如图丁)，对影响电流大小的因素进行如下探究：当圆盘转速增大时,电流表指针偏转增大，说明电流大小跟_有关；保持圆盘转速不变，换用一个半径更大的金属圆盘，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小还跟_有关；保持圆盘转速不变，换用_，发现电流表指针偏转更大,说明电流大小跟磁场强弱有关。提高班习题精选1(2010兰州)下列用电器中利用电磁感应现象工作的是( ) A电烤箱 B电铃 C动圈式话筒 D电风扇2在交流发
