第5节 磁生电
知识点 1 电磁感应现象
1.为了探究导体在磁场中怎样运动才能产生电流,某同学采用了如图B1-5-1所示的实验装置,并将用细线悬挂的导体ab放入蹄形磁体的磁场中。
(1)闭合开关,灵敏电流表指针不会偏转;让导体ab在磁场中左右运动,电流表指针 偏转;断开开关,让导体ab在磁场中左右运动,电流表指针 偏转。(均填“会”或“不会”)
(2)闭合开关,让导体ab在磁场中竖直上下运动,电流表指针 偏转;让导体ab在磁场中斜向上或斜向下运动,电流表指针 偏转。(均填“会”或“不会”)
(3)综合(1)(2)可知,导体ab在磁场中运动产生感应电流的条件:导体ab必须是 电路的一部分,且一定要做 运动。
(4)在探究过程中:a.闭合开关,让导体ab在磁场中向左运动,电流表指针向右偏转;b.闭合开关,让导体ab在磁场中向右运动,电流表指针向左偏转;c.断开开关,将图中蹄形磁体的N、S极对调,再闭合开关,让导体ab在磁场中向左运动,电流表指针向左偏转。
①通过a、b操作,说明感应电流的方向与 方向有关。
②通过a、c操作,说明感应电流的方向与 方向有关。
2.英国物理学家 发现了磁生电的条件和规律,实现了利用 获得电流的愿望。 电路的 导体在磁场中做 的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫 ,产生的电流叫 电流。电磁感应现象中的能量转化: 能转化为 能。
3.图B1-5-2中灵敏电流表的指针会发生偏转的装置是 ( )
知识点 2 交流发电机
4.发电机是一种能把 能转化为 能的装置。交流发电机主要由 和
组成。
5.图B1-5-3是发电机模型,它是根据 现象制成的。小风车在风的吹动下,带动线圈转动而 磁感线,产生的感应电流使电流表指针在中央零刻度线两侧左右摆动,说明电路中产生的是 电。
6.交流电的电流大小和方向都发生 变化,直流电的电流方向 。我国电网以交流电供电,交流电的周期是 s,频率为 Hz。
7.(2021湖州)如图B1-5-4所示是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动,连接在振膜上的线圈也随之一起振动,切割永磁体的磁感线产生电流,此过程中 ( )
A.利用了电磁感应现象 B.利用了通电导体在磁场中受力运动的原理C.利用了电流的磁效应 D.产生了直流电
8.如图B1-5-5所示的共享单车安装有电子锁,骑行时可以为电子锁内的电池充电。其工作原理与如图B1-5-6所示示意图相对应的是 ( )
9.小华在探究怎样产生感应电流的实验中,设计了如图B1-5-7所示的实验装置。
(1)将磁体向右插入螺线管中时,观察到灵敏电流表的指针向右偏转,由此可知: 。
(2)将磁体从螺线管中向左拔出时,会观察到灵敏电流表的指针向 (填“左”或“右”)偏转。
(3)通过前两步实验,可得出感应电流的方向与 方向有关。
自|我|提|升
10. [例题] 在科学晚会上,小科所在的科技小组展示了一个“隔板推物”的节目,其原理如图B1-5-8所示。甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中,两线圈通过导线连接构成一个闭合电路。用手推动乙线圈摆动时,甲线圈会随之摆动。对于这个过程,下列说法正确的是 ( )
A.甲线圈相当于电源,乙线圈相当于用电器
B.推动乙线圈摆动时,电能转化为机械能
C.甲线圈随之摆动时,机械能转化为电能
D.甲线圈摆动是因为通电导体在磁场中受力运动
[提示] 推动乙线圈摆动的过程中,乙线圈做切割磁感线运动,闭合回路中有感应电流产生,这是发电机的工作原理;甲线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力运动,这是电动机的工作原理。
[变式] 小金做了一个如图B1-5-9A所示的装置,闭合开关,用外力使导体棒ab水平向右移动,发现导体棒cd也随之运动起来,在此实验中:
(1)甲装置应用的原理是 。
(2)乙装置中导体棒cd运动过程中,电能转化成 能。
(3)图B是电吉他主要部件的基本结构图,当拨动金属吉他弦产生振动时,经一系列转化后将电信号转化为吉他的声音信号,其工作原理与 (填“甲”或“乙”)装置相同。
答案
1.(1)会 不会
(2)不会 会
(3)闭合 切割磁感线
(4)①导体的运动 ②磁场
2.法拉第 磁场 闭合 一部分 切割磁感线 电磁感应 感应 机械 电
3.B 产生感应电流的条件:①闭合电路;②部分导体做切割磁感线运动。选项A中铜棒以箭头方向快速靠近线圈,导体不是在磁场中运动,不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不会发生偏转;选项B中磁体以箭头方向快速靠近线圈,导体与磁体发生相对运动,线圈中会产生感应电流,灵敏电流表的指针会发生偏转;选项C中线圈和铜棒保持静止不动,既没有在磁场中,导体也没有运动,不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不会发生偏转;选项D中电磁铁的线圈在磁场中没有运动,不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不会发生偏转。
4.机械 电 转子 定子
5.电磁感应 切割 交流
如题图所示是发电机的模型,它是根据电磁感应现象制成的。小风车在风的吹动下,带动线圈转动而在磁场中切割磁感线,产生感应电流;电流表指针在中央零刻度线两侧左右摆动,说明电路中的电流方向不断发生变化,所以电路中产生的是交流电。
6.周期性 不变 0.02 50
7.A 闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流,这就是电磁感应现象,据此分析判断。声波使振膜左右振动,连接在振膜上的线圈也随之一起振动,切割永磁体的磁感线产生电流,这里利用了电磁感应原理。
8.A 由题意知,骑行时给电池充电,原理是电磁感应现象。
9.(1)电路中产生了电流 (2)左
(3)导体的运动
(1)将磁体向右插入螺线管中时,灵敏电流表的指针偏转,说明电路中产生了电流。(2)将磁体从螺线管中向左拔出,相对于磁体,螺线管向右运动,切割磁感线的导体的运动方向变化,产生的电流方向变化,故灵敏电流表的指针向左偏转。(3)在(1)(2)中,将磁体向右插入螺线管或向左拔出螺线管,磁场的方向不变,改变了磁体的运动方向,相当于改变导体的运动方向,产生的电流方向改变,由此可知感应电流的方向与导体的运动方向有关。
10.[例题] D
推动乙线圈摆动的过程中,乙线圈做切割磁感线运动,闭合回路中有感应电流产生,这是发电机的工作原理,工作时将机械能转化为电能;甲线圈随之摆动,甲线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力运动,这是电动机的工作原理,所以乙线圈相当于电源,甲线圈相当于用电器,工作时将电能转化为机械能。
[变式] (1)电磁感应 (2)机械 (3)甲
(1)由题图可知,闭合开关,将导体ab水平向右移动,此时相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中会有感应电流产生,这是利用电磁感应现象的原理实现的,此时导体ab相当于电源。
(2)此时cd中有电流通过,在磁场中受力的作用而运动,将电能转化为机械能。
(3)根据图B可知,没有电源,通过拨动弦转化为电信号,最后转化为声音信号,因此该过程为电磁感应现象,与发电机的原理相同,即与甲装置的原理相同。