1、20.5 磁生电,实验的结论,如果把电源“+”极与导线连接，可观察到的现象是_,断开电路则可观察到_。,?,电,磁,历史回顾,奥斯特实验,奥斯特发现电流的磁效应后，许多科学家都在思索：既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？,英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。,根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。,发电机是如何发电的呢？,火力发电,风力发电,水力发电,自学检测,1.英国物理学家 经过多年的探索，发现了利用 产生电流的条件和规律，进一步揭示电现象和 现象之间的联系，这就是 现象。根据这个发
2、现，后来人们发了 ，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代.,发电机,磁,电磁感应,磁场,法拉第,2. 完成下列表格：电与磁的联系,排斥,北,南,吸引,排斥,负,正,电磁铁,通电导线周围有磁场,吸引,1.产生持续电流的条件：,一是需要电源； 二是电路要闭合。,3.如何知道电路中是否有电流？,在做“磁生电”研究前，你是否想过这些问题？,用电流表测量,2.能够产生、提供电能的装置是什么？,电源。,合作探究,1.从上表中我们发现电和磁有许多联系，既然电能产生磁场，那么能否利用磁场得到电呢？写出你的猜想和你猜想的依据，小组间交流。,2. 观察图20.51的实验“探究什么情况下磁可以产生电”。像图
3、20.51那样组装电路，想一想：怎么判断导线中产生了电？,在实验过程中，如果灵敏电流计的指针发生了偏转，则说明产生了电。,实验探究,提出问题,1.什么情况下磁能生电 ？,猜想,2.要使磁生电须哪些器材？,实验室里什么器材有磁场？,要方便测出电流用什么器材？,要把电流表接入电路要哪些器材？,导体怎样运动才会产生电流？,磁场,检测是否有电流,闭合电路,组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？,有可能是电流太小或方法不对。,实验探究,导体保持静止，换掉永磁体，使磁场增强，观察电流表中有无电流。,调换磁极,导线位置,3.利用老师提供的器材，自己组装电路，动手做一做，能让灵
4、敏电流计的指针动起来的方法是( )A导线不动，换磁场强度不同的磁体 B. 让导线在磁场中左右运动C. 让导线在磁场中上下运动 D. 让导线在磁场中斜向上或向下运动E. 导线不动，让磁场上下运动 F. 导线不动，让磁场左右运动 G. 导线不动， 让磁场斜向下或向下运动,BDFG,4. 仔细分析上面能让灵敏电流计的指针动起来的方法，说说它们的共同点的什么？,导线的运动方向要与磁感线的方向有夹角（即导线要在磁场中做切割磁感线的运动）,实 验 条 件,指针 摆动情况,实验电路图,1,开关断开，电路断路， 无论导线做何运动,不摆动,2,3,4,5,开关闭合，电路通路， 导线保持静止。,不摆动,开关闭合，
5、电路通路， 部分导线只做上下运动。,不摆动,开关闭合，电路通路， 部分导线只做左右运动。,摆 动,开关闭合，电路通路，部 分导线做左右斜向运动。,摆 动,是不是导体在磁场中做什么样的运动都会产生电流呢？,提出问题,猜想、设计,实验探究,实验探究,分析论证,实验结果分析：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就有感应电流产生。,实验探究,电磁感应现象闭合电路的一部分导体在磁场中做切割感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫做感应电流。,1、电磁感应：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，这种现象叫电磁感应 。,2、感应电流：由于发生电磁
6、感应现象而产生的电流叫感应电流。,精讲点拨,1.产生感应电流的条件： 闭合电路 导体的一部分导体 在磁场中做切割磁感线的运动。 这三个条件缺一不可。2.能量转化形式是机械能转化为电能。,产生感应电压的条件：导体在磁场中做切割磁感线 运动,电磁感应现象的能量转化:,在电磁感应现象中，消耗了机械能，但在闭合电路中产生了电流，获得了电能，实现了从机械能向电能的转化,电磁感应实验（ 附方法：右手定则）,导体在磁场中切割磁感线时,感应电流的方向跟什么有关?,思考:,6.当我们来回摆导线时，灵敏电流计的指针是怎么偏转的，这说明什么？,灵敏电流计的指针来回偏转，这说明，导线的运动不同，产生的感应电流的方向也
7、不同。,7.如果我们保持导线的运动方向不变，能让指针向反方向偏转吗？说说你的做法？,能，保持导线运动方向不动，改变磁感线的方向（磁极方向）。,其他的结论,结论：电路中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关。,思考：除了刚才的探究实验外，你还能设计出其他“磁生电”的实验吗？,检流计,增强磁场,线圈,如果是因为电路中产生的电流太小，你有什么办法改进实验？,5.怎样让你的灵敏电流计的指针偏转的角度更大？再动手做一做，说一说你的做法？,换用更强的磁场、让导线切割磁感线的运动速度更快等。,英国科学家法拉第 经过10年的研究，在1831年发现了磁生电的条件和规律，实现了他利用磁场获得电流
8、的愿望。,法拉第发现了磁生电，导致了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元,法拉第的故事,科拉顿“跑失良机”,请帮科拉顿分析失败的原因，并为其改善实验方案。,3电磁感应现象的应用,变压器,自行车测速器,不用电手电筒,即时练习,1. 图20.5-10中的 a 表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时，在哪种情况下会产生感应电流？,N,S,N,S,S,N,N,S,垂直屏幕 向外运动,2、下面的四个图中哪些不会产生感应电流（ ）,（图中小圆表示闭合导体的一部分）,A,B,C,D,B、D,科拉顿“跑失良机”,请帮科拉顿分析失败的原因，并为其改善实验方案。,法拉第
9、继续做了大量的实验和进一步的研究。终于实现了转磁为电的理想，发明了发电机，变压器等设备，使人类从蒸汽时代进入电气时代。,二、发电机,自学检测,1.电流方向不变的电流叫 ，电流方向不断发生改变的电流叫 ，简称 。2.交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的 。我国的电网用交流供电，频率为 ，即在1S内电流方向改变 次，或者是每 电流方向改变一次。3.发电机由 和 两部分组成。大型发电机一般采用 不动， 旋转的方式来发电。为了得到较强的磁场，要用 来代替永磁铁。,磁极,直流电,0.02S,50,50HZ,次数,交流,交流电,线圈,定子,转子,电磁铁,ab和cd不断做切割磁感线运动，由于磁
10、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,a,b,d,c,A,B,周期性改变电流方向的电流叫做交流电 方向不变的电流叫直流电,线圈转动一圈，电流方向改变2次,（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）,问：生活用电的周期、频率、每秒方向改变次数,我国交流电周期是0.02秒，频率为50赫兹，每秒电流方向改变100次,实际使用的交流发电机（旋转磁场式） 1、组成： 定子线圈；转子电磁铁,原因：线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场,2、动力机：水轮机、汽轮机
11、（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等,发电机,发电机是根据 电磁感应 原理工作的 是机械能 转化为电能 的机器,发电机与电动机的比较,1、发电机的构造原则上和电动机是完全相同的,2、电动机是消耗电能而输出机械能;发电机是消耗机械能而输出电能,3、电动机：利用通电线圈在磁场里转动的原理发电机:利用电磁感应原理 可分为交流发电机和直流发电机两类。,2.交流发电机基本结构,构造： 定子永磁铁；转子线圈,用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。,实际使用的交流发电机（旋转磁场式） （1）组成： 定子线圈；转子电磁铁,原因：线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场,（2）动力机：水
12、轮机、汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等,大型发电机由于 电流较大，所以 不能使用电刷， 一般采用线圈不动、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,发电机是根据 电磁感应 原理工作的 是机械能 转化为电能 的机器,（2）工作原理,当线圈在前半周转动时，电流表指针偏转，表明电路中产生了电流；当线圈在后半周转动时，切割磁感线方向相反，电流表指针偏转方向相反。,铜环,电刷,（3）发电机发电的过程是其他形式能转化为电能的过程。,1) 交流发电机的工作原理：,电磁感应现象。,2 ) 交流电：,周期性改变方向和大小的电流。,直流电：,电流方向不变的电
13、流。,线圈转动一圈，电流方向改变2次,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,a,b,d,c,A,B,交流电：周期性改变方向的电流大小的电流（AC） 直流电：方向不变的电流（DC） 交流电的周期：交流电完成一次周期性变化需要的时间符号: T 单位:秒 (s) 交流电的频率：交流在一秒内交流电完 成周期性变化的次数符号: f 单位:赫兹(Hz)T=1/f f=1/T 我国交流电供电周期是0.02秒，频率为50赫兹。其意义是发电机线圈转一周用 0.02 秒，即1秒内线圈转50圈，交流电的
14、电流方向改变100次。线圈转动一圈，电流方向改变2次,交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流,点击看“交流发电机” ，了解铜环与电刷的作用。,利用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来，对外输出电能。,发电机与电动机的比较,1、发电机的构造原则上和电动机是完全相同的,2、电动机是消耗电能而输出机械能;发电机是消耗机械能而输出电能,3、电动机：利用通电线圈在磁场里转动的原理发电机:利用电磁感应原理 可分为交流发电机和直流发电机两类。,即时练习,返回,2. 发电机的主要结构是什么？它的电能从哪里来？又到哪里去？,3. 电池产生的电流方向不变，称为直流。观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光，能看出
15、它们有什么不同吗？,主要结构：转子和定子 发电机发出的电能是由其它形式的能转化而来，发出的电能经过导线输送到工厂和千家万户。,手摇发电机发出的光是按一定频率闪烁的，手电筒灯泡发光是稳定的。,发电机,550MW大型发电机组转子吊装,宁波市镇海火电厂,湛江火电厂,秦山核电站,大亚湾核电站,三峡水电站,发电机组,火电厂中的汽轮机组,1.周期性改变_的电流叫交流电，_不变的电流叫直流电，发电机提供的是_电，电池提供的是_ 电 2.我国的交流发电机的转子每秒转_周，即交流电的变化频率是_赫，因此交流电的方向每秒要改变_次。,练习,方向,方向,交流,直流,50,50,100,3.发电机的主要构造分成_和_两部分，大型发电机的线圈作_，电磁铁作_。实用发电机的转子由水轮机、_等带动旋转。,定子,转子,定子,转子,汽轮机,4.交流发电机线圈内和外电路中的电流分别是（ ） A、交流电和直流电 B交流电和交流电 C直流电和交流电 D直流电和直流电,5.此装置是什么机器？工作原理是什么？工作时能量的转化情况怎样？,B,发电机,电磁感应原理,机械能转化为电能,6.交流发电机制造的原理是（ ） A电流的磁效应 B电流的磁现象 C电磁感应现象 D电磁铁原理7.我国使用的交流电的频率为50赫兹，在10秒内电流方向改变了（ ） A、500次 B、50次 C、100次 D、1000次,C,D,
