16.5电磁感应发电机课件2021-2022学年苏科版物理九年级下册(共35张PPT)

(共35张PPT)
第五节 电磁感应 发电机
第十六章 电磁转换
新知一 电磁感应现象
1. 电磁感应现象
(1)电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应现象. 电磁感应产生的电流叫感应电流.
(2)发现：英国物理学家法拉第经过近10 年的探索，于1831 年发现了电磁感应定律.
(3)意义：进一步揭示了电与磁之间的联系.
合作探究
2. 探究感应电流产生的条件
(1)提出问题：导体在磁场中怎样运动，才能使回路中产生电流.
(2)设计实验：将闭合电路的一部分导体棒放在磁场中，使它分别静止、平行于磁感线方向运动、切割磁感线运动，同时观察电流表指针偏转情况.
深度理解
理解什么是切割磁感线运动时，将磁感线看成是面条，部分导体看成是刀，刀的运动能够把面条割断，就属于切割磁感线运动，这有两种情况：①刀口与磁感线垂直；②刀口与磁感线斜交.
不能割断面条的运动则不属于切割磁感线运动，这也有两种情况： ①刀的运动方向与磁感线平行； ②刀像刺刀一样刺过磁场.
(3)进行实验
① 如图16-5-1 所示，组装实验电路，在蹄形磁体的两个磁极之间悬挂一根导体AB，再把导体两端跟小量程电流表(灵敏电流计)连接起来.
②保持导体不动，闭合电路，电流表的指针并不偏转.
③ 闭合电路，让导体AB 在磁极间上下运动，电流表指针仍不偏转.
④ 保持电路闭合，让导体AB 在磁极间左右运动，不断地切割磁感线，发现电流表的指针左右来回偏转，则电路中有了方向不断变化的电流.
⑤断开电路，无论导体棒怎样运动，电流表指针都不偏转.
(4)实验结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流.
特别提醒:
若导体切割磁感线运动的方向或磁场方向中有一个方向与原来相反，感应电流的方向就会改变；若导体运动的方向和磁场方向同时与原来相反，则感应电流的方向不变.
3. 探究影响感应电流方向的因素
在探究感应电流产生条件的实验基础上，进行如下探究过程：
(1)提出问题：影响感应电流方向的因素有哪些.
(2)猜想与假设：可能与磁场方向、导体的运动方向有关.
(3)设计实验：利用控制变量法进行探究实验，先控制磁场方向相同，改变导体的运动方向，观察电流表指针的偏转方向；再控制导体的运动方向相同，改变磁场方向，观察电流表指针的偏转方向.
(4)进行实验：
① 保持磁场方向不变，让导体AB 向左运动，电流表指针朝一个方向偏转；让导体AB 向右运动，电流表指针又朝另一个方向偏转.
②保持导体AB 向左运动，改变磁场方向，电流表指针偏转方向改变.
(5)实验结论：导体在磁场中运动时，感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向有关.
4. 影响感应电流大小的因素 导体中感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度、磁场的强弱、做切割磁感线运动的导体的有效长度和线圈的匝数等有关.
例 1
[2021·无锡] 用如图16-5-2 所示的装置探究感应电流产生的条件. 闭合开关后，能产生感应电流的是( )
A. 导体棒AB 静止在磁场中
B. 导体棒AB 做切割磁感线运动
C. 导体棒AB 沿磁场方向运动
D. 只要让磁体运动，就一定能
产生感应电流
B
新知二 发电机
1. 工作原理 电磁感应.
2. 能量转化 发电机是将机械能转化为电能的机器.
3. 组成
(1)发电机模型：主要由磁体、线圈、铜环和电刷等组成，其工作原理如图16-5-3 所示；
(2)实际发电机：结构比较复杂，但都是由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成的.
延伸拓展：
动圈式话筒是依据电磁感应原理制成的. 当声音使膜片振动时, 连在膜片上的线圈随着膜片一起振动,因为线圈处于永久磁体的磁场中, 所以线圈会切割磁感线而产生感应电流( 电信号), 感应电流的大小和方向随着声音的变化而变化. 这个电信号经放大后, 通过扬声器还原成声音.
4. 发电机的种类
(1)根据发电机输出的电流方向是否变化分类：分为交流发电机和直流发电机.
① 线圈在磁场中转动时，产生的感应电流的大小和方向随时间发生周期性变化，这种电流叫作交变电流(交流电). 交流发电机输出的电流就是交流电.
知识链接：
我国供生产和生活用的交流电的周期是0.02 秒，频率是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 周.
② 如果用两个半圆铜环组成的换向器来代替交流发电机上的两个铜环，那么虽然线圈中产生的仍是交流电，但在换向器的作用下输出的电流方向却保持不变，即输出的是直流电. 此时，该发电机为直流发电机.
(2)根据发电机转子种类分类：分为旋转线圈式和旋转磁极式.
① 小型发电机一般采用旋转线圈式，即磁极不动、线圈旋转的方式发电.
② 大型发电机由于发出很高的电压和很强的电流，要采用旋转磁极式，即线圈不动、磁极旋转的方式发电，这种发电机为了得到较强的磁场，用电磁铁代替永久磁体做转子.
5. 直流电动机与交流发电机的比较
6. 高压输电
(1)高压输电过程：发电厂→升压变压器→高压线路→降压变压器→工厂或居民区用电.
(2)变压器：变压器是使交流电压升高或降低的装置, 其工作原理是电磁感应.
(3)优点： 在不减小输送功率的前提下，
有效地减少输送过程中的电能损失.
深度理解：
发电机发出的电先经升压变压器把电压升高, 然后经输电线将电能送到用户附近, 而用户不能直接使用高压电, 所以再利用降压变压器把高压电变为低压电供用户使用.
[2020·枣庄] 如图16-5-5 所示的四个实验，能反映发电机基本原理的是( )
例2
D
【2021·宜宾】下列四位科学家中发现电磁感应现象的是(　　)
A．奥斯特 B．安培
C．法拉第 D．焦耳
1
C
巩固新知
【2020·无锡】如图所示是一种手摇发电的手电筒，当沿图中箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光．这个手电筒壳体透明，可以清晰地看到里面有线圈，摇动时，可以感受到有一个物块在来回运动，小明猜想这个物块是磁体，依据：磁体运动时，闭合
线圈切割磁感线产生____________，
线圈相当于电路中的________．
感应电流
2
电源
【2020·无锡】用如图所示的装置探究感应电流产生的条件．闭合开关后，能产生感应电流的是(　　)
A．导体棒AB静止在磁场中
B．导体棒AB做切割磁感线运动
C．导体棒AB沿磁场方向运动
D．只要让磁体运动，就一定能
产生感应电流
B
3
【2021·连云港】如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则(　　)
A．在此过程中，电能转化为机械能
B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源
C．导线框中会产生感应电流，
整个导线框都是电源
D．导线框中会产生感应电流，
导线ab段相当于电源
4
D
【2021·苏州】下列图中能反映发电机工作原理的是(　　)
5
B
【2021·绵阳】把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到灯泡发光．关于手摇发电机发电过程，下列说法正确的是(　　)
A．发电机是将重力势能转变为电能的装置
B．匀速摇动转轮，灯泡的亮度不变
C．转轮转速越快灯泡亮度越暗
D．转轮在一个周期内电流方向改变两次
6
D
【2020·宿州一模】如图所示是闭合电路的一部分导体在两磁极间运动一周的情形，图中小圆圈代表导体的横截面，箭头表示导体的运动方向，则导体运动到________(填“a”“b”“c”或“d”)位置时，导体中有感应电流产生．
a、c
7
【2020·渭南】如图为探究“磁生电”的实验装置，将导体AB、小量程电流表和蹄形磁体如图组装起来．
8
(1)组装好器材后闭合开关，然后让导体AB左右运动．当导体AB向左运动时，电流表的指针向右偏转，而当导体AB向右运动时，电流表的指针向左偏转，这说明产生的感应电流方向与____________________有关．此时导体AB相当于________(填“电源”或“用电器”)．
导体运动方向
电源
(2)若再将导体AB沿竖直方向上下运动，则观察到电流表指针不动，由此说明产生感应电流的条件是导体要做________________运动．
(3)将磁体的N、S极对调，重复步骤(1)的操作，观察到电流表指针偏转方向与(1)中相反，由此说明感应电流的方向与____________有关．
切割磁感线
磁场方向
(4)断开开关后，让导体AB左右运动，观察到电流表指针不动，由此说明产生感应电流的另一个条件是_________．
(5)实验中发现电流表指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，请你从实验装置或操作上提一条改进建议：__________________.
电路闭合
用线圈代替导体AB
电磁感应 发电机
发电机
电磁感应
原理
交流电
结构
定子、转子
归纳新知
再见