第二节 科学探究:怎样产生感应电流
基础主干落实
一、电磁感应现象
1.发现者:英国科学家 法拉第 。
2.电磁感应现象:闭合电路的 部分 导体在磁场中做 切割磁感线 运动时产生感应电流的现象,产生的电流叫 感应电流 。
3.感应电流产生的条件:
(1) 闭合电路 ;(2) 部分导体 ; (3) 做切割磁感线运动 。
4.影响感应电流方向的因素:
(1) 导体运动方向 ;(2) 磁场方向 。
二、发电机
1.原理: 电磁感应 。
2.能量转化: 机械能 转化为 电能 。
重点案例探析
重点一 探究:产生感应电流的条件
【典题1】小章同学利用如图所示的装置,让闭合电路中的一部分导体棒AB在磁场中运动,观察灵敏电流计指针的偏转情况,记录在表中。已知当电流从灵敏电流计的左侧接线柱流入时,指针向左偏转;从右侧接线柱流入时,指针向右偏转。
实验次数 导体棒移动情况 灵敏电流计指针偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
(1)由第1、2两次实验可知,导体棒AB平行于磁感线运动,闭合回路中 (选填“会”或“不会”)产生感应电流。
(2)由第3、4两次实验可知,导体棒AB中感应电流的方向与 的方向有关。如果固定导体棒AB,水平向右移动磁铁,灵敏电流计的指针向 偏转。
(3)本实验的设计不完整,不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整,应 。
(4)小章将灵敏电流计换成完好的小灯泡,再做第3、4两次实验时小灯泡不亮,最可能的原因是 。
【点拨】
(1)两种方法的应用:
①转换法:用灵敏电流计指针的偏转情况判断是否产生感应电流、感应电流的方向及大小。
②控制变量法:保持导体运动方向不变,改变磁场方向,观察电流方向;保持磁场方向不变,改变导体运动方向,观察电流方向。
(2)增大感应电流的措施:加快导体切割磁感线的速度、换磁性更强的蹄形磁铁、用多匝线圈替代单根导体棒等。
重点二 电磁感应的应用
【典题2】(2023·黔东南模拟)市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分采用“Qi”规格。如图所示,Qi技术的原理是,电流流过送电线圈产生磁场,受电线圈靠近该磁场时就会产生电流,给智能手机充电,下列实验与受电线圈处的工作原理相同的是 ()
【点拨】三磁现象辨析
项目 电流的磁效应 电磁感应 磁场对电流的作用
装置图
本质 电生磁 磁生电 电生力
判断方法 —— 有磁场,无电源 有磁场,有电源
应用 奥斯特实验、通电螺线管、电磁铁等 发电机、动圈式话筒、变压器等 电动机、听筒、扬声器等
A层·基础必会
考点一 探究:感应电流产生的条件
1.小枫同学小组用如图所示的装置来探究感应电流产生的条件。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 (选填“塑料”或“铝”);
(2)我们可以通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中 是否有感应电流 ;还可以通过指针偏转的方向判断 ;
(3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动,在该运动过程中,主要将 转化为电能;与本次能量转化相同的装置是 (选填“电动机”或“发电机”)。
(4)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与 的关系:
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
(5)如果将电流表换成 ,可以探究磁场对通电导体的作用。
2.在图中的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,不能够产生感应电流的是 ( )
考点二 电磁感应的应用
3.(2023·海南中考)下列电器应用电磁感应原理工作的是 ( )
4.如图所示为某款发电鞋的图片。人穿上发电鞋走动时,转子转动,线圈中产生电流,使得鞋上的灯发光,则发电鞋是利用 原理制成的,利用此原理可以制成 (选填“发电机”或“电动机”)。
5.某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图所示,当踩踏地板时,使固定在地面上的弹簧线圈做 磁感线运动,使闭合电路中产生感应电流,该感应电流是 (选填“交流电”或“直流电”)。
考点三 发电机
6.如图所示是发电机线圈在磁场中转动一圈的过程中经过的四个位置,电路中有感应电流的是 ( )
A.甲和乙 B.丙和丁
C.甲和丙 D.乙和丁
7.如图所示的甲、乙两个模型中,甲图是 的模型、乙图是 的模型(两空均选填“电动机”或“发电机”),其中乙是根据 原理制成的。
易错点 不能正确区分发电机和电动机
8.如图所示,将甲、乙两个微型电动机的转轴对接并固定在一起,闭合开关后两电动机一起转动,小灯泡发光。此处产生电磁感应现象的是 (选填“甲”或“乙”)电动机。该过程中能量转化是电能→ 能→电能,最终转化为内能和光能。
纠错:电动机和发电机的工作原理图相似但不相同:外部电路中有电源的是电动机的原理图,无电源的是发电机的原理图。
B层·能力提升
9.(多项选择)图甲所示是一种自行车上的装置,车前端的灯泡与该装置内部线圈相连,自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动,小轮带动内部的磁铁转动,灯泡便发光照明,图乙是其结构示意图。下列分析正确的是 ( )
A.该装置是一种电动机
B.该装置将机械能转化为电能
C.增大车轮转速灯泡亮度变大
D.车轮与小轮间应尽量光滑
10.(2022·贵阳中考)如图所示,铜质金属框ABCD正下方有一均匀磁场区域(磁感线方向与纸面垂直)。某时刻金属框开始自由下落,下落过程中金属框始终保持竖直状态。请判断金属框BC边进入磁场后,AD边进入磁场前,金属框是否有可能做加速运动 请从能量转化的角度阐述理由。(不计空气阻力)
11.(2022·河北中考)如图甲是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
(1)实验时,小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流。
(2)小明进行了如图乙所示的5次操作,其中能产生感应电流的是 (选填所有符合要求的操作序号)。
(3)完成实验后,小明认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施: 。
(4)利用“磁生电”工作的装置有 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”)。 第二节 科学探究:怎样产生感应电流
基础主干落实
一、电磁感应现象
1.发现者:英国科学家 法拉第 。
2.电磁感应现象:闭合电路的 部分 导体在磁场中做 切割磁感线 运动时产生感应电流的现象,产生的电流叫 感应电流 。
3.感应电流产生的条件:
(1) 闭合电路 ;(2) 部分导体 ; (3) 做切割磁感线运动 。
4.影响感应电流方向的因素:
(1) 导体运动方向 ;(2) 磁场方向 。
二、发电机
1.原理: 电磁感应 。
2.能量转化: 机械能 转化为 电能 。
重点案例探析
重点一 探究:产生感应电流的条件
【典题1】小章同学利用如图所示的装置,让闭合电路中的一部分导体棒AB在磁场中运动,观察灵敏电流计指针的偏转情况,记录在表中。已知当电流从灵敏电流计的左侧接线柱流入时,指针向左偏转;从右侧接线柱流入时,指针向右偏转。
实验次数 导体棒移动情况 灵敏电流计指针偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
(1)由第1、2两次实验可知,导体棒AB平行于磁感线运动,闭合回路中 不会 (选填“会”或“不会”)产生感应电流。
(2)由第3、4两次实验可知,导体棒AB中感应电流的方向与 导体切割磁感线运动 的方向有关。如果固定导体棒AB,水平向右移动磁铁,灵敏电流计的指针向 右 偏转。
(3)本实验的设计不完整,不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整,应 保持导体的运动方向不变,调换磁体的磁极 。
(4)小章将灵敏电流计换成完好的小灯泡,再做第3、4两次实验时小灯泡不亮,最可能的原因是 产生的感应电流太小 。
【点拨】
(1)两种方法的应用:
①转换法:用灵敏电流计指针的偏转情况判断是否产生感应电流、感应电流的方向及大小。
②控制变量法:保持导体运动方向不变,改变磁场方向,观察电流方向;保持磁场方向不变,改变导体运动方向,观察电流方向。
(2)增大感应电流的措施:加快导体切割磁感线的速度、换磁性更强的蹄形磁铁、用多匝线圈替代单根导体棒等。
重点二 电磁感应的应用
【典题2】(2023·黔东南模拟)市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分采用“Qi”规格。如图所示,Qi技术的原理是,电流流过送电线圈产生磁场,受电线圈靠近该磁场时就会产生电流,给智能手机充电,下列实验与受电线圈处的工作原理相同的是 (B)
【点拨】三磁现象辨析
项目 电流的磁效应 电磁感应 磁场对电流的作用
装置图
本质 电生磁 磁生电 电生力
判断方法 —— 有磁场,无电源 有磁场,有电源
应用 奥斯特实验、通电螺线管、电磁铁等 发电机、动圈式话筒、变压器等 电动机、听筒、扬声器等
A层·基础必会
考点一 探究:感应电流产生的条件
1.小枫同学小组用如图所示的装置来探究感应电流产生的条件。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 铝 (选填“塑料”或“铝”);
(2)我们可以通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中 是否有感应电流产生 ;还可以通过指针偏转的方向判断 电流方向 ;
(3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是:闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动,在该运动过程中,主要将 机械能 转化为电能;与本次能量转化相同的装置是 发电机 (选填“电动机”或“发电机”)。
(4)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与 磁场方向 的关系:
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
(5)如果将电流表换成 电源 ,可以探究磁场对通电导体的作用。
2.在图中的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,不能够产生感应电流的是 (B)
考点二 电磁感应的应用
3.(2023·海南中考)下列电器应用电磁感应原理工作的是 (C)
4.如图所示为某款发电鞋的图片。人穿上发电鞋走动时,转子转动,线圈中产生电流,使得鞋上的灯发光,则发电鞋是利用 电磁感应 原理制成的,利用此原理可以制成 发电机 (选填“发电机”或“电动机”)。
5.某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图所示,当踩踏地板时,使固定在地面上的弹簧线圈做 切割 磁感线运动,使闭合电路中产生感应电流,该感应电流是 交流电 (选填“交流电”或“直流电”)。
考点三 发电机
6.如图所示是发电机线圈在磁场中转动一圈的过程中经过的四个位置,电路中有感应电流的是 (D)
A.甲和乙 B.丙和丁
C.甲和丙 D.乙和丁
7.如图所示的甲、乙两个模型中,甲图是 电动机 的模型、乙图是 发电机 的模型(两空均选填“电动机”或“发电机”),其中乙是根据 电磁感应 原理制成的。
易错点 不能正确区分发电机和电动机
8.如图所示,将甲、乙两个微型电动机的转轴对接并固定在一起,闭合开关后两电动机一起转动,小灯泡发光。此处产生电磁感应现象的是 甲 (选填“甲”或“乙”)电动机。该过程中能量转化是电能→ 机械 能→电能,最终转化为内能和光能。
纠错:电动机和发电机的工作原理图相似但不相同:外部电路中有电源的是电动机的原理图,无电源的是发电机的原理图。
B层·能力提升
9.(多项选择)图甲所示是一种自行车上的装置,车前端的灯泡与该装置内部线圈相连,自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动,小轮带动内部的磁铁转动,灯泡便发光照明,图乙是其结构示意图。下列分析正确的是 ( B、C )
A.该装置是一种电动机
B.该装置将机械能转化为电能
C.增大车轮转速灯泡亮度变大
D.车轮与小轮间应尽量光滑
10.(2022·贵阳中考)如图所示,铜质金属框ABCD正下方有一均匀磁场区域(磁感线方向与纸面垂直)。某时刻金属框开始自由下落,下落过程中金属框始终保持竖直状态。请判断金属框BC边进入磁场后,AD边进入磁场前,金属框是否有可能做加速运动 请从能量转化的角度阐述理由。(不计空气阻力)
答:有可能;金属框BC边竖直下落进入磁场,重力势能不断转化为动能,因切割磁感线,电路中产生感应电流,动能转化为电能;若转化的动能中只有一部分转化为电能,则动能增大,因为质量不变,所以速度增大,金属框做加速运动。
11.(2022·河北中考)如图甲是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
(1)实验时,小明通过观察 电流表的指针是否偏转 来判断电路中是否产生感应电流。
(2)小明进行了如图乙所示的5次操作,其中能产生感应电流的是 ①③④ (选填所有符合要求的操作序号)。
(3)完成实验后,小明认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施: 换一个磁性更强的磁体 。
(4)利用“磁生电”工作的装置有 动圈式话筒 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”)。
