1、9.7 磁生电【学习目标】1知道电磁感应现象和产生感应电流的条件2知道发电机的原理3知道我国供生产和生活用的交流电的频率是 50 Hz；能把交流电和直流电区分开4探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件5通过了解物理知识转化成为实际应用技术的过程，进一步提高学习科学技术知识的兴趣，培养初步的创造发明的意识【基础知识精讲】大家回忆奥斯特实验：通电导线的周围产生磁场，即电流产生磁场反过来，磁场能否产生电呢？英国物理学家法拉第经过 10 年的探索，在 1831 年取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律法拉第的发现，进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模
2、用电成为可能，开辟了电气化的时代今天，我们的日常生活和工农业生产已经越来越离不开电我们使用的电，大多由电网提供的，是发电厂从发电机中产生的，还要经过远距离的传输，到达工厂、农村、学校和家庭火力发电中，是汽轮机带动发电机；水力发电中，是水轮机带动发电机；风力发电中，是风车带动电动机无论是火力发电、水力发电还是风力发电，发电机都是最重要的电源那么磁场是怎样产生电流的呢？发电机是如何发电的呢？本节我们就来学习1什么情况下磁能生电让我们通过实验来研究磁生电的条件图 835如图 835，在磁场中悬挂一根导体 ab，把它的两端跟检流表连接起来检流表是电流表的一种，它的零刻线在刻度盘的中央当有电流通过时指针
3、可以发生偏转电流的方向不同，指针偏转的方向也不同（1）仿照奥斯特实验，把导体放在磁场中也许会产生电流保持导体 ab 不动，闭合开关结果发现检流表的指针不偏转这说明导体中没有电流那该怎么办呢？（2）是不是蹄形磁体的磁场不够强？换用强磁体重做上述实验结果检流表的指针仍不偏转（3）换一个方法试试看保持电路闭合，让导体 ab 在磁场中上下运动，观察检流表指针的偏转情况结果很令人失望，指针还是没有动（4）千万不要放弃保持电路闭合，让导体 ab 在磁场中左右运动检流表的指针这次左右偏转了磁场产生了电流，这种现象我们看到了你能总结一下磁场产生电流的条件吗？先根据实验将下表填好、再总结次序 实验条件 电流表指
4、针反应1置闭合电路的部分导体于磁场中，且保持导体与磁场相对静止 2 更换强磁体，增强磁场，仍保持导体与磁场相对静止 3把单根导线换成匝数很多的线圈，仍保持导体与磁场相对静止 4 维持上述实验器材不变，使导线在磁场中沿不同方向运动 分析表格可以看出，导体要在磁场中运动才可能产生电流但是该怎样运动呢？导体ab 上下运动时并不产生电流原来导体 ab 左右运动时切割磁感线，所以产生电流；上下运动时不切割磁感线，所以不产生电流如果导线斜着运动，也切割磁感线会不会产生电流呢？事实上的确会产生电流我们可以把磁感线想象成一根根确实存在的直线，而把导线假想成镰刀只要能将磁感线切断的运动就叫切割磁感线运动让我们总
5、结一下磁场产生电流的条件：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，产生的电流叫做感应电流在上述实验中，导体 ab 向左运动时，检流表的指针向一个方向偏转；使导体向右运动时，检流表的指针向相反的方向偏转，表示这两种情况下感应电流的方向相反保持导体 ab 向某个方向做切割磁感线运动，把两个磁极对调，使磁感线的方向反向，感应电流也变成相反的方向这说明导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关2发电机发电机是怎样发电的呢？图 836图 836 是发电机的原理图放在磁场里的线圈，两端各连一个铜环 K 和 L，它们分别跟电刷 A 和 B 接触，并跟电流
6、表组成闭合电路让线圈在磁场中转动，由于 ab 边和 cd 边做切割磁感线的运动，线圈和外部电路中就有了电流仔细研究图 836 可以看出：在线圈转动的前半周（甲乙丙），线圈都从一个方向切割磁感线，因此外部电路中的电流方向不改变，都是由 A 流向 B；在后半周（丙丁甲），线圈又从另一方向切割磁感线，因此外部电路中的电流改变了方向，由B 流向 A线圈继续转动，电流方向将周期性地重复上述变化这可以从电流表指针的左右摆动看出来设想每秒线圈转一周，电流变化周期就是 1 s这种周期性改变方向的电流，叫做交流电交流电跟我们从电池得到的电流有所不同从电池得到的电流的方向不变，通常叫直流电在交流电中，电流在每秒内
7、周期性变化的次数叫做频率频率的单位是赫兹，简称赫，符号为 Hz，我国电网以交流供电，频率为 50 Hz实际的发电机比模型发电机复杂得多，但仍是由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电，为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体发电机发电的过程是能量转化的过程以手摇发电机为例：人吃的食物的化学能转化为摇动转子的动能，发电机又把动能转化为电能实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能【学习方法指导】1磁场对电流的作用和电磁感应现象的区别见下表：3如图 837 所示
8、，一根垂直于纸面的导体 a 处于两磁极之间，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按如图所示的方向运动时，在哪种情况下会产生感应电流图 837分析：主要看闭合电路中的部分导体是否做切割磁感线运动答案为丙、丁判断是否产生感应电流的主要方法是：（1）题目中导体是否为闭合电路的一部分（2）画出磁感线（3）画出所研究导体的运动方向（4）若这一导体做切割磁感线运动，便有感应电流产生【拓展训练】1右手定则判断感应电流方向的方法伸开右手，使大拇指和四指垂直且在同一平面内，把手伸入磁场，让磁感线穿过手心，大拇指所指方向为导体运动方向，其余四指所指方向就是感应电流的方向2伟大的物理学家法拉第法拉第是著名的英国物理学家
9、和化学家他发现了电磁感应现象，提出了电场和磁场的概念，发现了电解定律等他的很多成就都很重要，是带根本性的重大成就法拉第出身于一个铁匠家庭，家境贫寒，没念多少书，13 岁就开始当报童、学徒他热爱科学，立志献身于科学事业他做图书装订工期间，阅读了大量科学书籍，并在自己家里搞了一个小实验室后来他到英国皇家学院担任实验室助手，由于他勤奋好学，很快就能独立做实验法拉第是一个伟大的实验物理学家，他的许多重要发现都是通过实验获得的法拉第又是一个伟大的科学思想家，他由于刻苦思索而具有深刻的洞察力，提出了电场和磁场的概念，还对现代物理学的发展有重要意义法拉第对社会做出了巨大贡献，人们给予他崇高的地位和荣誉，但他并不看重这些，而是专心致力于科学研究他出身贫苦，成名以后仍然热爱贫苦人民他还发起专门向青少年普及科学知识的讲座，自己坚持讲了 19 年法拉第的高尚道德品质，同他在科学上的成就一样，受到人们的称颂学优?中考(，网
