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1、一、磁生电的探索一、磁生电的探索 奥斯特奥斯特发现了电生磁之后，科学家发现了电生磁之后，科学家进一步发现磁对电的作用，并且发明了进一步发现磁对电的作用，并且发明了能够把电能转换为机械能的电动机。人能够把电能转换为机械能的电动机。人们受到了反思：们受到了反思：电与磁是否可以相互转电与磁是否可以相互转换呢？换呢？既然电能产生磁，那么，反过来既然电能产生磁，那么，反过来磁能不能产生电流呢？机械能是不是也磁能不能产生电流呢？机械能是不是也能转换为电能呢？能转换为电能呢？Oersted Oersted （1777177718511851）A.M.AmpereA.M.Ampere（177518361775
2、1836） 安培安培在日内瓦做了这样一个实验：在一在日内瓦做了这样一个实验：在一个水平放置的多匝线圈里，悬一圆周略小于个水平放置的多匝线圈里，悬一圆周略小于线圈的铜圆环，铜圆环与线圈同圆心，在线线圈的铜圆环，铜圆环与线圈同圆心，在线圈附近有一马蹄形强磁体，当线圈接通电源圈附近有一马蹄形强磁体，当线圈接通电源时，观察到铜环发现生偏转。安培实际上在时，观察到铜环发现生偏转。安培实际上在无意中发现了磁生电的现象，由磁感应引起无意中发现了磁生电的现象，由磁感应引起的吸引和排斥，铜环的偏转是明显的。具有的吸引和排斥，铜环的偏转是明显的。具有敏锐洞察力的安培在记录实验时写道：敏锐洞察力的安培在记录实验时写
3、道：“如如不承认在铜环中存在少量铁的话，这个实验不承认在铜环中存在少量铁的话，这个实验无疑证明磁能感应产生电流。无疑证明磁能感应产生电流。”令人费解的令人费解的是，安培在记述里作了轻率的结论：是，安培在记述里作了轻率的结论：“磁能磁能感应产生电流这一事实，尽管本身很有趣，感应产生电流这一事实，尽管本身很有趣，但它与电动力作用的总体理论无关。但它与电动力作用的总体理论无关。”这一这一实验在当时未予公布。实验在当时未予公布。一、磁生电的探索一、磁生电的探索 1825年，年，科拉顿科拉顿将一个磁铁插入连有灵敏检流计的螺线将一个磁铁插入连有灵敏检流计的螺线管，来观察在线圈中是否有电流产生。实验中为了排
4、除磁铁移管，来观察在线圈中是否有电流产生。实验中为了排除磁铁移动对灵敏检流计的影响，他通过很长的导线把灵敏检流计放到动对灵敏检流计的影响，他通过很长的导线把灵敏检流计放到另一房间里，他想，反正产生的电流应该是另一房间里，他想，反正产生的电流应该是“稳定稳定”的（当时的（当时权威认为磁场产生的电应该是权威认为磁场产生的电应该是“稳定稳定”的），插入磁铁后，如的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及，就这样开始了实验。果有电流，跑到另一间房里观察也来得及，就这样开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的检流计指针没有摆动。科拉然而，无论他跑得多快，他看到的检流计指针没有摆动。科拉顿
5、就在一次一次的跑动中失败了。顿就在一次一次的跑动中失败了。D.ColladenD.Colladen（ 1802189218021892）一、磁生电的探索一、磁生电的探索J.Henry J.Henry （1797187817971878）18301830年美国人亨利把一条中间缠绕着线圈年美国人亨利把一条中间缠绕着线圈 的铁棒，吸附在一马蹄形电磁铁的两的铁棒，吸附在一马蹄形电磁铁的两 极上，线圈的引线接上一检流计。当极上，线圈的引线接上一检流计。当 打开或关上马蹄形电磁铁的开关瞬间，打开或关上马蹄形电磁铁的开关瞬间， 检流计的指针产生偏转。当时亨利并检流计的指针产生偏转。当时亨利并 未立刻把他的发
6、现写成论文发表。未立刻把他的发现写成论文发表。18271827年开始研究电磁现象。年开始研究电磁现象。18281828年他组装成第一个强电磁铁。年他组装成第一个强电磁铁。18311831年发明超强电磁铁起重量可高达年发明超强电磁铁起重量可高达1 1吨。吨。18311831年发明模型电报机。年发明模型电报机。18311831年制成电动机。年制成电动机。18321832年研究并发现了自感现象。年研究并发现了自感现象。18351835年发明电磁继电器。年发明电磁继电器。18421842年确立了电容器放电的振荡性质。年确立了电容器放电的振荡性质。一、磁生电的探索一、磁生电的探索M.Farad M.Fa
7、rad （1791186717911867）18311831年年9 9月月2323日，日，法拉第法拉第将绕有线圈的铁棒放在两个条型磁铁将绕有线圈的铁棒放在两个条型磁铁棒的两极之间，线圈两端连接检流计，如下图所示。当两铁棒的两极之间，线圈两端连接检流计，如下图所示。当两铁棒的另一端在张合的瞬间，检流计也显示有短暂电流通过。棒的另一端在张合的瞬间，检流计也显示有短暂电流通过。 （感应电流）（感应电流）一、磁生电的探索一、磁生电的探索课题课题课题课题交流交流交流交流探究感应电流的产生条件与特点探究感应电流的产生条件与特点方案方案方案方案结论结论结论结论1.1.闭合导线在磁场中沿某些方向运动时产生电流
8、。闭合导线在磁场中沿某些方向运动时产生电流。2.2.感应电流方向与运动方向、磁场的方向有关。感应电流方向与运动方向、磁场的方向有关。3.3.感应电流的大小会与哪些因素有关呢？感应电流的大小会与哪些因素有关呢？二、电磁感应现象二、电磁感应现象1.1.闭合导线在磁场中怎样运动才能产生电流呢？闭合导线在磁场中怎样运动才能产生电流呢？2.2.感应电流方向与运动、磁场方向有什么关系呢？感应电流方向与运动、磁场方向有什么关系呢？4.4.电磁感应中是否存在能量的转换？电磁感应中是否存在能量的转换？二、电磁感应现象二、电磁感应现象观看视频，思考这个实验说明了什么？观看视频，思考这个实验说明了什么？【活动活动】
9、二、电磁感应现象二、电磁感应现象【条件条件】二、电磁感应现象二、电磁感应现象【条件条件】闭合电路闭合电路的的一部分导体一部分导体在磁场中做在磁场中做切割磁感切割磁感线线运动运动时时，导体中就会产生电流。，导体中就会产生电流。“闭合电路闭合电路”是指电路不能是指电路不能断开的，即组成电路的各个元断开的，即组成电路的各个元件连接成一个电流的通路。如件连接成一个电流的通路。如果电路不闭合，就不能形成电果电路不闭合，就不能形成电荷定向移动的通路，电路中就荷定向移动的通路，电路中就没有电流。没有电流。“一部分导体一部分导体”不是整个电路，在闭合电路中相当于电源。不是整个电路，在闭合电路中相当于电源。“做
10、切割磁感线运动做切割磁感线运动” 就是把磁感线切断。则导体的运动就是把磁感线切断。则导体的运动 方向一定与磁感线成一定角度，而不是与磁感线平行。方向一定与磁感线成一定角度，而不是与磁感线平行。“时时” 是指感应电流只产生于切割磁感线的过程中。是指感应电流只产生于切割磁感线的过程中。【法拉第表述法拉第表述】二、电磁感应现象二、电磁感应现象【条件条件】例、试分析这些经典实验的道理。例、试分析这些经典实验的道理。Lenz，Heinrich （18041865）只要通过只要通过闭合电路闭合电路的的磁磁感线的多少感线的多少发生发生变化时变化时，闭合电路中就会产生感闭合电路中就会产生感应电流。应电流。【楞
11、次表述楞次表述】二、电磁感应现象二、电磁感应现象【条件条件】例：试比较两种表述的关系。例：试比较两种表述的关系。感应电流方向与运动、磁场方向有什么关系呢？感应电流方向与运动、磁场方向有什么关系呢？【思考思考】二、电磁感应现象二、电磁感应现象【方向方向】若改变磁场方向、切割方向中的一个，则电流方向随之改若改变磁场方向、切割方向中的一个，则电流方向随之改变；若磁场方向、切割方向同时变化，则电流方向不变化。变；若磁场方向、切割方向同时变化，则电流方向不变化。（ I v B ）BI二、电磁感应现象二、电磁感应现象【方向方向】【结论结论】试画出下图中第三者的方向。试画出下图中第三者的方向。【思考思考】探
12、究影响感应电流大小的因素？探究影响感应电流大小的因素？（切割快慢）（切割快慢）（磁场强弱）（磁场强弱）1.1.当切割快慢相同时，磁场强，电流大。当切割快慢相同时，磁场强，电流大。 2.2.当磁场强弱相同时，切割快，电流大。当磁场强弱相同时，切割快，电流大。二、电磁感应现象二、电磁感应现象【大小大小】1.1.因素：因素：2.2.结论：结论：实现了机械能向电能的转化。实现了机械能向电能的转化。【应用方向应用方向】科学家利用这一现象发明了什么重要工具？科学家利用这一现象发明了什么重要工具？【思考思考】神奇的电磁感应现象实神奇的电磁感应现象实现了人类多年磁生电的现了人类多年磁生电的梦想。这一现象在电能
13、梦想。这一现象在电能的开发和利用方面对你的开发和利用方面对你有何启示呢？有何启示呢？如何实现如何实现持续持续地产生感应电流呢？地产生感应电流呢？电磁感应现象电磁感应现象哪些方案在实际制作中更易实现较大的感应电流？哪些方案在实际制作中更易实现较大的感应电流？（机械能转化为电能）（机械能转化为电能）三、发电机三、发电机【原理原理】【设计设计】123三、发电机三、发电机【方案方案】三、发电机三、发电机【方案方案】2设设计计流流程程三、发电机三、发电机【方案方案】2设设计计流流程程三、发电机三、发电机【方案方案】2设设计计流流程程三、发电机三、发电机【方案方案】2设设计计流流程程三、发电机三、发电机【
14、方案方案】2设设计计流流程程磁体、电刷、线圈、转轴、铜环、转动装置等。磁体、电刷、线圈、转轴、铜环、转动装置等。（定子）（定子）（转子）（转子）三、发电机三、发电机【结构结构】三、发电机三、发电机【过程过程】I周数周数时间时间12周周1 周周周期性地改变方向的电流，叫做交流电。周期性地改变方向的电流，叫做交流电。线圈转动一周的时间线圈转动一周的时间(s(s）每秒线圈转过的周数每秒线圈转过的周数(Hz)(Hz)周期（周期（T）：）：频率（频率（f ）：）：1Tf=0.1 s三、发电机三、发电机【特点特点】【交流电交流电ACAC】B B、直流发电机、直流发电机A A、交流发电机、交流发电机（产生直
15、流电的电源）（产生直流电的电源）（产生交流电的电源）（产生交流电的电源）我国国家电网提供的交流电有什么特点？我国国家电网提供的交流电有什么特点？我国交流电的周期是我国交流电的周期是 s s，频率是，频率是 HzHz，即，即1 1秒秒钟内有钟内有 个周期，线个周期，线圈圈转过转过 周，交流电的方周，交流电的方向每周期改变向每周期改变 次，电流方向次，电流方向1s1s内改变内改变 次。次。I时间时间（s）0.010.020.030.025050210050为什么国家电网提供这么高频率的电流？为什么国家电网提供这么高频率的电流？三、发电机三、发电机【特点特点】【思考思考】【类型类型】大型交流发电机较
16、一般的发电机需要有哪些改进呢？大型交流发电机较一般的发电机需要有哪些改进呢？三、发电机三、发电机【大型交流发电机大型交流发电机】【思考思考】产生更高的电压和更强的电流。产生更高的电压和更强的电流。确保更稳定、安全的工作状态。确保更稳定、安全的工作状态。（更强的磁场）（更强的磁场）（更快的转动）（更快的转动）（更多匝数的线圈）（更多匝数的线圈）（线圈不动，磁极旋转的方式）（线圈不动，磁极旋转的方式） （旋转磁极式发电机）（旋转磁极式发电机）设计更丰富的启动转子的装置。设计更丰富的启动转子的装置。3三、发电机三、发电机【改进改进】【自行车照明发电机自行车照明发电机】三、发电机三、发电机【制作制作】【准备部件准备部件】【电路改装电路改装】三、发电机三、发电机【制作制作】【设计创新设计创新】I时间时间（s）0.010.020.03三、发电机三、发电机【制作制作】
