第十六章

電和磁16.4電磁感應(yīng)

發(fā)電機(jī)（蘇科2024版）九年級下01教學(xué)目標(biāo)02新知導(dǎo)入03新知講解05典例分析06課堂練習(xí)04課堂小結(jié)（蘇科2024版）九年級上PART1教學(xué)目標(biāo)（蘇科2024版）九年級上01教學(xué)目標(biāo)1.了解電能產(chǎn)生磁，磁也能產(chǎn)生電；2.嘗試用發(fā)光二極管、條形磁體、螺線管等探究“磁生電”；3.學(xué)習(xí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與改變感應(yīng)電流的方向；4.探究跳“繩”時的感應(yīng)電流；5.知道手搖發(fā)電機(jī)的主要組成部分，掌握發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)發(fā)電的；6.明確交流發(fā)電機(jī)的工作原理；7.了解電動機(jī)與發(fā)電機(jī)的聯(lián)系與區(qū)別。PART2新知導(dǎo)入（蘇科2024版）九年級上02新知導(dǎo)入既然電能“生”磁，那么磁也能“生”電嗎?怎樣研究磁能否“生”電呢?02新知導(dǎo)入在1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，即電流的周圍存在著磁場。既然電流能產(chǎn)生磁，那么磁能否產(chǎn)生電呢？歷史上，有許多的物理學(xué)家進(jìn)行了探索。英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)10年的多次探索，于1831年終于取得突破，發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)明了發(fā)電機(jī)，使人類大規(guī)模用電成為可能，開辟了電氣化的時代。PART3新知講解（蘇科2024版）九年級上03新知講解

磁場能產(chǎn)生電流嗎？電流磁場奧斯特發(fā)現(xiàn)電流能產(chǎn)生磁場03新知講解一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、嘗試“磁生電”試一試將圖中的螺線管、發(fā)光二極管、開關(guān)、導(dǎo)線組成閉合回路，怎樣用條形磁體使發(fā)光二極管發(fā)光?03新知講解說一說你是怎樣使發(fā)光二極管發(fā)光的?你認(rèn)為最關(guān)鍵的因素是什么?當(dāng)條形磁鐵快速插入或拔出螺線管中時，發(fā)光二極管會發(fā)光。該實(shí)驗(yàn)表明：利用磁場可以得到電流，即“磁能生電”。03新知講解2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。1821年，英國物理學(xué)家法拉第開始進(jìn)行磁生電的探索，經(jīng)過十年的不懈努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的規(guī)律。今天我們沿著科學(xué)家的足跡，來研究如何利用磁場來獲得電流。03新知講解二、探究導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄繉?dǎo)體在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生電流的條件?！驹O(shè)計實(shí)驗(yàn)】

用導(dǎo)線連成閉合電路，并將電流表連入電路中，嘗試將導(dǎo)線靜止在磁場中，或在磁場中運(yùn)動，觀察電流表是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以判斷電路中是否產(chǎn)生電流。03新知講解【實(shí)驗(yàn)器材】蹄形磁鐵1個靈敏電流計1只直導(dǎo)體1根開關(guān)

1個鐵架臺1套導(dǎo)線若干等提供磁場觀察電流03新知講解【實(shí)驗(yàn)過程】①如圖所示，在蹄形磁體的磁場中放置一根直導(dǎo)體，直導(dǎo)體的兩端跟電流表及開關(guān)連接。將讓直導(dǎo)體在磁場中靜止，斷開和閉合開關(guān)，觀察電路中是否有電流產(chǎn)生。②保持開關(guān)斷開，將直導(dǎo)體在磁場中沿不同方向運(yùn)動，觀察電路中是否有電流；然后閉合開關(guān)，重復(fù)以上操作，觀察電路中是否有電流產(chǎn)生。03新知講解實(shí)驗(yàn)序號電路部分導(dǎo)體AB在磁場中電流的有無1電路斷開（其它都閉合）2靜止3向上、向下運(yùn)動4向前、向后運(yùn)動5向左、向右運(yùn)動（切割磁感線)6斜著運(yùn)動（切割磁感線）無無無有有無【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】03新知講解【分析論證】當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動方向與磁感線方向平行時，無電流產(chǎn)生。當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動方向與磁感線方向垂直時，有電流產(chǎn)生。當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動方向與磁感線方向斜交時，有電流產(chǎn)生。導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時，有電流產(chǎn)生。03新知講解【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：1.

電路處于閉合狀態(tài)；2.

部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，消耗了機(jī)械能，得到了電能，即機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。03新知講解

視頻——《感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》03新知講解三.探究影響感應(yīng)電流方向的因素（1）閉合開關(guān)讓導(dǎo)體向左運(yùn)動，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。（2）閉合開關(guān)讓導(dǎo)體向右運(yùn)動，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。結(jié)論一：感應(yīng)電流方向與導(dǎo)體切割磁感線方向有關(guān)。03新知講解3.探究影響感應(yīng)電流方向的因素（3）將磁體的N、S極對調(diào)，閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體向左運(yùn)動，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。（4）將磁體的N、S極對調(diào)，閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體向右運(yùn)動，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。結(jié)論二：感應(yīng)電流方向與磁場方向有關(guān)。03新知講解

視頻——《影響感應(yīng)電流方向的因素》03新知講解四.跳“繩”時的感應(yīng)電流（1）如圖（a）所示，將一條長約5m的軟導(dǎo)線兩端與微電流傳感器相連，形成閉合回路。微電流傳感器與計算機(jī)相連。讓兩位同學(xué)快速甩動軟導(dǎo)線，觀察計算機(jī)顯示的微電流波形，如圖（b）所示。03新知講解五.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1、發(fā)電機(jī)（1）發(fā)電機(jī)的原理：電磁感應(yīng)現(xiàn)象表明，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化成電能，發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這一原理制造的。（2）將燈泡換成靈敏電流計，緩緩地?fù)u動手柄，會觀察到電流表指針左右來回擺動，這說明該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流的方向在改變。03新知講解①交變電流：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化，這種電流叫作交變電流。②交流電的頻率：我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫慕蛔冸娏髅棵腌娡瓿?0個周期性變化。即交流電的頻率為

f=50/s=50HZ周期為T=0.2s③交流發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)的線圈在轉(zhuǎn)動過程中，線圈中電流的大小和方向重復(fù)發(fā)生相同的變化，這種變化叫作周期性變化，這種發(fā)電機(jī)叫作交流發(fā)電機(jī)。（3）交變電流03新知講解

視頻——《手搖交直流發(fā)電機(jī)》03新知講解2、動圈式話筒工作原理：電磁感應(yīng)（磁生電）03新知講解最早的發(fā)電機(jī)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，激勵法拉第進(jìn)一步發(fā)明了能夠產(chǎn)生持續(xù)電流的機(jī)器——發(fā)電機(jī)。法拉第認(rèn)為，金屬圓盤可以看成由無數(shù)根長度等于圓盤半徑的導(dǎo)線組成的。如果使金屬圓盤在磁極間不斷轉(zhuǎn)動，就相當(dāng)于每根導(dǎo)線都在做切割磁感線運(yùn)動，這樣便能產(chǎn)生持續(xù)的電流。1831年10月，法拉第終于把構(gòu)想變成了現(xiàn)實(shí)，制成了圓盤發(fā)電機(jī)，這實(shí)際上是現(xiàn)代直流發(fā)電機(jī)的雛形。歷史表明，法拉第的這一發(fā)明為人類步入電氣時代作出了重大貢獻(xiàn)。法拉第圓盤發(fā)電機(jī)03新知講解“西電東送”工程與高壓直流輸電（1）“西電東送”工程我國煤炭資源主要分布在西部和北部地區(qū)，水能資源主要集中在西南地區(qū)，東部地區(qū)的一次能源資源匱乏、用電負(fù)荷相對集中。能源資源與電力負(fù)荷分布的不均衡性決定了“西電東送”的必要性?！拔麟姈|送”工程就是把西部地區(qū)豐富的煤炭資源和水能資源轉(zhuǎn)化成電力資源，輸送到電力緊缺的東部沿海地區(qū)。03新知講解“西電東送”工程與高壓直流輸電（2）高壓直流輸電降低輸電線路的能量損耗是實(shí)現(xiàn)“西電東送”的關(guān)鍵，而特高壓直流輸電正是解決遠(yuǎn)距離輸電問題的最佳方案。如果能提高輸電電壓，即減小輸電電流，就可以減少電能在傳輸過程中的損耗。特高壓輸電的流程大致如下：在輸電線路的始端，先用升壓變壓器將低壓變?yōu)楦邏海儆谜髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?，通過特高壓輸電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸；在輸電線路末端，先用逆變器把直流電變?yōu)榻涣麟姡儆媒祲鹤儔浩鲗⑻馗邏航涣麟娮優(yōu)榈蛪航涣麟?，供用戶使用。降壓變壓器遠(yuǎn)距離傳輸升壓變壓器PART4課堂小結(jié)（蘇科2024版）九年級上04課堂小結(jié)利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)感應(yīng)電流電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)①導(dǎo)體是閉合電路的一部分。②在磁場中做切割磁感線運(yùn)動。①與磁場方向有關(guān)。②與導(dǎo)體運(yùn)動的方向有關(guān)。①原理：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。②交變電流：電流的大小和方向周期性變化。③基本組成：定子、轉(zhuǎn)子。④能量轉(zhuǎn)化：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生條件方向PART5典例分析05典例分析例1．2024年12月26日，華能臨高海上風(fēng)電場項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)主體施工收官，標(biāo)志海南首個海上風(fēng)電項(xiàng)目整體完工。下列圖片中能說明發(fā)電機(jī)工作原理的是（）D05典例分析【答案】D【解析】A．圖中電路有電源，是通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動的裝置，是電動機(jī)的工作原理，故A不符合題意；B．圖中是探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，利用的是電流的磁效應(yīng)，故B不符合題意；C．圖中是奧斯特實(shí)驗(yàn)，說明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，故C不符合題意；D．圖中沒有電源，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，能說明發(fā)電機(jī)的工作原理，故D符合題意。故選D。05典例分析例2．用圖示裝置探究導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，實(shí)驗(yàn)時蹄形磁體保持靜止，導(dǎo)體棒ab處在豎直向下的磁場中。下列操作中能使靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（）A．導(dǎo)體棒ab保持靜止 B．導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動C．導(dǎo)體棒ab豎直向下運(yùn)動 D．導(dǎo)體棒ab豎直向上運(yùn)動B

05典例分析【答案】B【解析】A．導(dǎo)體ab保持靜止，沒有切割磁感線，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A不符題意；B．導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動，切割了磁感線會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B符合題意；C．導(dǎo)體棒ab豎直向下運(yùn)動，沒有切割磁感線，故不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C不符題意；D．導(dǎo)體棒ab豎直向上運(yùn)動，沒有切割磁感線，故不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，D不符題意。故選B。05典例分析例3．圖是小張用漆包線和磁體制作的一臺發(fā)電機(jī)，制作時用刀片將線圈兩端的漆全部刮掉，作為轉(zhuǎn)動軸，用紙做一個小風(fēng)車固定在轉(zhuǎn)軸上，將轉(zhuǎn)軸放在支架上，將發(fā)電機(jī)與小量程電流表相連，下列說法不正確的是（）A．轉(zhuǎn)動小風(fēng)車，電流表指針左右偏轉(zhuǎn)，說明電流的方向不斷改變B．小風(fēng)車轉(zhuǎn)動速度越快，電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度越大C．此發(fā)電機(jī)工作時，將機(jī)械能主要轉(zhuǎn)化為電能D．若將小量程電流表換成電池，線圈能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動D05典例分析【答案】B【解析】A．將發(fā)電機(jī)與小量程相連，轉(zhuǎn)動小風(fēng)車，線圈在磁場中做切割磁感線運(yùn)動，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針左右偏轉(zhuǎn)，這說明電路中電流的方向是改變的，故A正確，不符合題意；B．小風(fēng)車轉(zhuǎn)動速度越快，則磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，因此指電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度越大，故B正確，不符合題意；C．此發(fā)電機(jī)工作時，小風(fēng)車轉(zhuǎn)動帶動線圈轉(zhuǎn)動切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，是將機(jī)械能主要轉(zhuǎn)化為電能，故C正確，不符合題意；D．若將圖中電流表換成電池，則無風(fēng)吹時，由于通電線圈處在磁場中，故會受力轉(zhuǎn)動，而線圈轉(zhuǎn)動至平衡位置時，因線圈兩端的絕緣漆全部刮掉，無法改變線圈中的電流方向，所以不能持續(xù)轉(zhuǎn)動下去，故D錯誤，符合題意。故選D。05典例分析例4．如圖所示，a表示垂直于紙面的一根導(dǎo)線，它是閉合電路的一部分。它在磁場中按箭頭方向運(yùn)動時，導(dǎo)線a中會產(chǎn)生感應(yīng)電流且方向相反的兩種情況是（）A．①和② B．①和③ C．②和④ D．③和④D05典例分析【答案】D【解析】磁極間的磁感線是從N極指向S極，由圖可知，①和②中的導(dǎo)線運(yùn)動的方向與磁感線方向相同或相反，沒有做切割磁感線運(yùn)動，所以不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；而③和④中的導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動且方向相反，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于感應(yīng)電流的方向與磁場的方向和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的方向有關(guān)，所以③和④中產(chǎn)生的電流方向相反。故選D。05典例分析例5．如圖所示，在a、b兩端接入電源或電流表組成不同裝置，以下正確的是（）A．接電源，實(shí)驗(yàn)原理和電動機(jī)的工作原理不相同B．接電源，實(shí)驗(yàn)過程中可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C．接電流表，移動直導(dǎo)線電流表指針不一定偏轉(zhuǎn)D．接電流表，實(shí)驗(yàn)原理和電動機(jī)的工作原理相同C05典例分析【答案】C【解析】A．當(dāng)a、b兩端接入電源時，通電直導(dǎo)線置于磁場中會受到力的作用而運(yùn)動，此為磁場對電流的作用，其原理與電動機(jī)的工作原理一致，故A錯誤；B．當(dāng)a、b接電源時，通電直導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯誤；C．當(dāng)a、b兩端接入電流表時，只有直導(dǎo)線做切割磁感線的移動時，才會產(chǎn)生感應(yīng)電流使電流表指針偏轉(zhuǎn)；若移動方向平行于磁感線，則不會切割磁感線，無法產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針不偏轉(zhuǎn)，即移動直導(dǎo)線電流表指針不一定偏轉(zhuǎn)，故C正確。D．當(dāng)a、b兩端接入電流表時，移動直導(dǎo)線，若其做切割磁感線運(yùn)動，電路會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是發(fā)電機(jī)的工作原理，故D錯誤；故選C。05典例分析例6．如圖所示是發(fā)電機(jī)模型，圖中標(biāo)有“紅”、“綠”字樣的是發(fā)光二極管。當(dāng)線圈勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法錯誤的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動過程中，兩個二極管交替發(fā)光 B．線圈轉(zhuǎn)至某位置時，兩個二極管都不發(fā)光C．線圈轉(zhuǎn)動過程中，線圈中的電流大小變化 D．該裝置中的線圈和磁體部分在電路中相當(dāng)于用電器

D05典例分析【答案】D【解析】A．發(fā)電機(jī)通過線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于線圈轉(zhuǎn)動方向周期性變化，感應(yīng)電流的方向也會周期性變化，即產(chǎn)生交流電。發(fā)光二極管（LED）具有單向?qū)щ娦?，即電流只能從正極流向負(fù)極時才能發(fā)光。若電流方向反向，二極管不發(fā)光。線圈轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電流方向交替變化。當(dāng)電流方向與某一二極管的正向?qū)ǚ较蛞恢聲r，該二極管發(fā)光；另一二極管因反向截止不發(fā)光。當(dāng)電流方向反向時，之前發(fā)光的二極管截止，另一二極管導(dǎo)通發(fā)光。因此，兩個二極管會交替發(fā)光，故A正確；B．當(dāng)線圈平面與磁感線方向垂直時，線圈邊的運(yùn)動方向與磁感線平行，不切割磁感線，感應(yīng)電流為零。此時兩個二極管均無電流通過，都不發(fā)光。故B正確；C．線圈勻速轉(zhuǎn)動時，切割磁感線的速度大小不變，但方向周期性變化。感應(yīng)電流的大小隨時間規(guī)律性變化，因此電流大小是變化的，故C正確；D．發(fā)電機(jī)中，線圈和磁體通過相對運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流，為電路提供電能，因此它們相當(dāng)于電源，故D錯誤。故選D。PART6課堂練習(xí)（蘇科2024版）九年級上06課堂練習(xí)1.做圖所示的小實(shí)驗(yàn)，用手快速撥動風(fēng)扇葉片，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，這時發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，微風(fēng)電扇居然變成了“發(fā)電機(jī)”！該實(shí)驗(yàn)說明了磁能夠產(chǎn)生______，這種現(xiàn)象叫作______________，在該現(xiàn)象中_________轉(zhuǎn)化為電能。電電磁感應(yīng)機(jī)械06課堂練習(xí)2．如圖所示是一款兒童滑板車。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時可自行發(fā)電，使車輪邊緣的LED燈發(fā)光，其發(fā)電的原理與

______

（選填“動圈式話筒”或“電磁起重機(jī)”）相同。逐漸加快滑行速度，LED燈的亮度會

（選填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變）。動圈式話筒增強(qiáng)06課堂練習(xí)3．如圖所示的甲、乙兩個模型中，甲圖是_____________的模型，乙圖是____________的模型（選填“電動機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”），其中乙是根據(jù)_________________原理制成的。電動機(jī)發(fā)電機(jī)電磁感應(yīng)06課堂練習(xí)4.下列裝置中利用到電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的是(

）A.電風(fēng)扇

B.水力發(fā)電機(jī)

C.白熾燈

D.干電池B06課堂練習(xí)5.刷卡機(jī)廣泛應(yīng)用于銀行、超市等，如圖所示的POS刷卡機(jī)讀出信息的原理是：當(dāng)帶有磁條的信用卡在刷卡機(jī)上刷過時，刷卡機(jī)的檢測頭就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，便可讀出磁條上的信息。下列設(shè)備的工作原理與刷卡機(jī)讀取信息原理相同的是（）A．電磁鐵B．發(fā)電機(jī)C．電動機(jī)D．電磁繼電器B06課堂練習(xí)6.