滬科版

九年級(jí)全冊(cè)物理

第十八章

電能從哪里來(lái)

18.2科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的規(guī)律,進(jìn)一步揭示了電和磁之間的聯(lián)系。使人類(lèi)大規(guī)模用電成為可能。1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特用實(shí)驗(yàn)證實(shí)通電導(dǎo)體的周?chē)嬖谥艌?chǎng)。第一次揭示了電和磁之間聯(lián)系。情景引入：觀察奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，許多科學(xué)家都在思索：既然電流能產(chǎn)生磁，那么磁能否產(chǎn)生電呢？

法拉第（MichaelFaraday，1791—1867），英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家。在1821—1831年間，法拉第進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)這個(gè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了發(fā)電機(jī)，開(kāi)辟了電氣化的時(shí)代。情景引入：思考觀察發(fā)電機(jī)模型發(fā)電磁體線圈發(fā)電機(jī)的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小燈泡發(fā)光，靈敏電流計(jì)的指針才擺動(dòng)。說(shuō)明：發(fā)電機(jī)發(fā)出了電。發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電呢？一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象提出問(wèn)題：發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電呢？猜想與假設(shè)：發(fā)電機(jī)的線圈只有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才有電流,可能與線圈在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1、探究實(shí)驗(yàn)：什么情況下磁能生電①實(shí)驗(yàn)器材蹄形磁體、導(dǎo)體AB、靈敏電流計(jì)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等。蹄形磁鐵A

靈敏電流計(jì)開(kāi)關(guān)BA

導(dǎo)體把導(dǎo)體AB、開(kāi)關(guān)、電流表串聯(lián)在一起，放入蹄形磁體的磁場(chǎng)中，通過(guò)電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷電路中是否有電流產(chǎn)生。BA

實(shí)驗(yàn)器材的連接②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)把普通電流表?yè)Q為靈敏電流計(jì)如果電路中產(chǎn)生的電流太小，有什么辦法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該用什么器材來(lái)檢測(cè)電流呢？磁能生電的條件可能較多，注意用控制變量法探究。Ⅰ.使導(dǎo)體靜止.Ⅱ.使導(dǎo)體沿著磁感線運(yùn)動(dòng)（向上或向下）.Ⅲ.使導(dǎo)體與磁感線垂直（水平向左或向右）或斜向運(yùn)動(dòng).使導(dǎo)體AB在磁場(chǎng)中進(jìn)行以下運(yùn)動(dòng)，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的情況電路狀態(tài)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況電流靜止沿著磁感線運(yùn)動(dòng)與磁感線垂直或斜向運(yùn)動(dòng)電路斷開(kāi)與磁感線垂直或斜向運(yùn)動(dòng)無(wú)無(wú)有無(wú)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及產(chǎn)生電流的情況③實(shí)驗(yàn)過(guò)程與記錄電路閉合④實(shí)驗(yàn)結(jié)論⑤導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

電路閉合.

一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。猜想①：感應(yīng)電流的方向可能與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。猜想②：感應(yīng)電流的方向可能與磁場(chǎng)方向有關(guān)。猜想：影響感應(yīng)電流方向的因素可能有哪些呢？下面我們運(yùn)用控制變量法進(jìn)行探究2、探究實(shí)驗(yàn)：影響感應(yīng)電流方向的因素①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)保持磁場(chǎng)的方向不變，改變導(dǎo)體水平運(yùn)動(dòng)的方向（向左或向右），觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向。保持導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向不變，改變磁場(chǎng)的方向（磁極對(duì)調(diào)），觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向。②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)保持磁場(chǎng)的方向不變，改變導(dǎo)體水平運(yùn)動(dòng)的方向（向左或向右），發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向相反。視頻演示-電磁感應(yīng)現(xiàn)象①如果導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向不垂直，導(dǎo)體中能產(chǎn)生電流嗎？答：能。只要是閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。交流與合作②如果導(dǎo)體不動(dòng)，移動(dòng)蹄形磁體，導(dǎo)體中能產(chǎn)生電流嗎？答：能。導(dǎo)體不動(dòng)，移動(dòng)蹄形磁體，導(dǎo)體同樣能做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，所以導(dǎo)體中也能產(chǎn)生感應(yīng)電流。③在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？答：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。（2）電路必須是閉合的，如果電路不閉合，即使是一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，只是在切割磁感線的導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓.重點(diǎn)說(shuō)明：（1）必須是一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，如果閉合電路的全部在同一磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。由于發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。3.感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)。1.電磁感應(yīng)：2.感應(yīng)電流：4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用發(fā)電機(jī)、變壓器等發(fā)電機(jī)變壓器小結(jié)

動(dòng)圈式話筒、變壓器、發(fā)電機(jī)都是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成的。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用法拉第(M.Faraday，1791-1867)是英國(guó)科學(xué)家。他原是書(shū)店的一名學(xué)徒，從小熱愛(ài)科學(xué)，發(fā)奮自學(xué)，終成科學(xué)巨匠。他經(jīng)過(guò)10年的不懈探索，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第信息窗演示實(shí)驗(yàn)觀察手搖發(fā)電機(jī)怎樣發(fā)電的(1)觀察發(fā)電機(jī)對(duì)小燈泡亮度的影響。把手搖發(fā)電機(jī)跟小燈泡連接起來(lái)，搖動(dòng)手柄使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察到什么？小燈泡發(fā)光，說(shuō)明電路中有了電流。線圈轉(zhuǎn)得越快，小燈泡越亮，說(shuō)明感應(yīng)電流越大。(2)用電流表?yè)Q下小燈泡，慢搖發(fā)電機(jī),電流表指針會(huì)怎樣擺動(dòng)？發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針左右擺動(dòng)；說(shuō)明了通過(guò)電流表中的電流方向是變化的。(3)把兩個(gè)發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來(lái)，接到原來(lái)燈泡的位置，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把.二極管交替發(fā)光，說(shuō)明產(chǎn)生的電流方向不停在改變。三、發(fā)電機(jī)1．交流電(AC)(1)概念：大小和方向隨時(shí)間周期性變化的電流，叫交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流(2)頻率：電流在1秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲，符號(hào)是Hz；我國(guó)電網(wǎng)交流電頻率為50Hz。(3)周期：交流周期性變化一次的時(shí)間。單位：s；我國(guó)電網(wǎng)交流供電，周期為0.02S。2.直流電(DC):方向不變的電流叫直流電。（2）交流發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到與磁感線垂直時(shí)，線圈沒(méi)有切割磁感線，線圈中不產(chǎn)生電流當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí)，線圈切割磁感線，線圈中產(chǎn)生電流當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)向下旋轉(zhuǎn)到達(dá)與磁感線垂直位置時(shí)，線圈沒(méi)有切割磁感線，線圈中不產(chǎn)生電流當(dāng)線圈繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)了180度以后，線圈的每條邊的運(yùn)動(dòng)方向正好相反，故它們產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向也會(huì)相反視頻3.發(fā)電機(jī)(1)工作原理：電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)發(fā)電機(jī)分為：交流發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩類(lèi)。4.交流發(fā)電機(jī)(1)構(gòu)造：由定子和轉(zhuǎn)子組成，包括磁極、線圈、銅環(huán)、電刷等。實(shí)際大型發(fā)電機(jī)采取的是線圈不動(dòng)，磁極旋轉(zhuǎn)的方式來(lái)發(fā)電，叫旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

發(fā)電機(jī)的機(jī)械能可以來(lái)自風(fēng)，來(lái)自高處下落的水，或者汽輪機(jī)（核電站）、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽輪機(jī)（火力發(fā)電站）等。水輪機(jī)葉輪三峽大型發(fā)動(dòng)機(jī)組風(fēng)力發(fā)電5.發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化當(dāng)你唱歌時(shí)，要用到話筒（麥克風(fēng)）.右圖是動(dòng)圈式話筒構(gòu)造示意圖.請(qǐng)用“磁生電”具體說(shuō)明動(dòng)圈式話筒的原理.觀察思考當(dāng)你對(duì)著話筒說(shuō)話或唱歌時(shí)，聲音帶動(dòng)膜片振動(dòng)，與膜片相連的線圈也跟著一起振動(dòng)，線圈在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，能產(chǎn)生隨聲音的變化而變化的電流，經(jīng)過(guò)放大后，通過(guò)揚(yáng)聲器還原成聲音.電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)原理通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理圖能量的轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能線圈轉(zhuǎn)動(dòng)原因通電線圈受力轉(zhuǎn)動(dòng)在外力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)線圈中電流來(lái)源由電源提供線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流電路中作用用電器電源

發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的區(qū)別交流討論①.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,何時(shí)不切割磁感線?此時(shí)線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎?答:線圈平面與磁感線垂直時(shí),不能.②.線圈在什么位置時(shí)切割磁感線？答:轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí),線圈兩邊做切割磁感線運(yùn)動(dòng),閉合回路中就產(chǎn)生了電流。C1.如圖所示，在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是（）A．保持導(dǎo)體棒靜止，靈敏電流計(jì)指針會(huì)偏轉(zhuǎn)B．讓導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)指針一定會(huì)偏轉(zhuǎn)C．讓導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)指針一定會(huì)偏轉(zhuǎn)D．將導(dǎo)線與靈敏電流計(jì)“+”接線柱斷開(kāi)，讓導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)指針會(huì)偏轉(zhuǎn)課堂練習(xí)2.如圖所示是探究產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的實(shí)驗(yàn)情景（圖中箭頭表示導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向）。下列說(shuō)法正確的是（）A．比較圖甲和圖丙，說(shuō)明感應(yīng)電流方向與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān) B．比較圖乙和圖丙，說(shuō)明感應(yīng)電流方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān) C．由圖丁可得出結(jié)論：感應(yīng)電流有無(wú)與導(dǎo)體是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) D．若導(dǎo)體ab用超導(dǎo)材料制成則實(shí)驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B3.如圖所示，對(duì)下列圖中現(xiàn)象解釋不正確的是（）ABCDA.如圖是利用安培定則判斷通電螺線管的極性B.如圖是發(fā)電機(jī)原理裝置圖C.如圖是電動(dòng)機(jī)原理裝置圖D.如圖中動(dòng)圈式話筒是根據(jù)電流磁效應(yīng)原理工作的D4.如圖所示，是小安同學(xué)自制的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。他把帶絕緣層的導(dǎo)線繞在塑料管外，導(dǎo)線兩端連接著小燈泡，形成閉合電路，管內(nèi)封閉一個(gè)強(qiáng)磁體。沿圖中所示方向來(lái)回快速搖動(dòng)裝置，小燈泡發(fā)光。以下說(shuō)法正確的是（）A．燈絲中電流方向保持不變B．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明電能夠生磁C．該現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象D．此裝置與電動(dòng)機(jī)原理相同C5.

如圖所示是電磁實(shí)驗(yàn)，正確的是(

)A.圖甲研究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系B.圖乙研究電磁