20.5 磁生电 课件 (共25张PPT) 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

(共25张PPT)
第二十章 电与磁
第5节 磁生电
在1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的
磁效应，即电流的周围存在着磁场。
既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？
历史上，有许多的物理学家进行了探索。
英国物理学家法拉第经10年的多次探索，于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，人们发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
新知导入
1.通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
2.知道电磁感应在生产、生活中的应用。
3.了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化。
学习目标
一、什么情况下磁能生电
实验
探究什么情况下磁可以生电
提出问题：
磁能否生电，怎样才能使磁生电？
实验设计
①电流是看不到、摸不着。利用转换法,看电流计的指针偏转来判断是否有电流产生。
②产生的电流可能与多个因素有关, 可利用控制变量法。
(1)实验方法：
新知学习
(2)实验电路：
蹄形磁铁
导体
开关
电流计
实验器材
实验步骤
（1）将部分导线ab放置于磁场中，开关断开，导体在磁场中上下左右运动，观察电流计的指针。
（2）将部分导线ab放置于磁场中，保持导线与磁场的相对静止，观察电流计的指针。
（3）保持磁场不变，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。
（4）保持磁场不变，将导线ab上下移动，观察电流计的指针。
（5）保持磁场不变，将导线ab斜着移动，观察电流计的指针。
（6）对换磁极，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。
实验记录
序号 开 关 磁场方向 导体ab的运动方向 指针的偏转方向
1 断开 上N下S 向各个方向运动 不偏转
2 闭合 上N下S 静止不动 不偏转
2 闭合 上N下S 向右运动 向左偏转
3 闭合 上N下S 向左运 向右偏转
4 闭合 上N下S 向上运动 不偏转
5 闭合 上N下S 向下运动 不偏转
6 闭合 上S下N 向右运动 向右偏转
7 闭合 上S下N 向左运动 向左偏转
实验结论
（1）产生电流的条件：
①电路闭合的一部分导体
②导体做切割磁感线运动
把磁感线想象成一根根实实在在的线，导体想象成一把刀
（2）导体中产生的电流的方向跟：
①导体的运动方向
②磁感线的方向
有关
电磁感应现象
（1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。这种现象叫电磁感应现象。
（2）电磁感应现象中，消耗了机械能,获得了电能，实现了从机械能向电能的转化。
（4）感应电流的方向
感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向都有关系。
说明：
必须是一部分导体做切割磁感线运动，如果闭合电路的全部导体在同一磁场中做切割磁感线运动，导体中就不会产生感应电流。
（3）感应电流：电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。
思考与讨论：
1、如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直，导体中能产生电流吗？
答案：能
只要是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，导体中就能产生感应电流，导体的运动方向与磁感线方向不一定垂直。
2、移动蹄形磁体，导体中能产生电流吗？
答案：能
导体不动，移动蹄形磁体，导体同样能做切割磁感线运动，所以导体中也能产生感应电流。
发电机怎样发电？以手摇发电机为例学习发电原理。
1. 实验探究：手摇发电机的发电情况
二、发电机
（1）观察模型式手摇发电机的构造磁极是什么形状的？线圈是通过哪些装置和灯泡连接起来的？摇把是通过什么带动线圈转起来的？
手轮
磁铁
线圈
小电灯
电刷
换向器
观察结果：
磁铁形状是蹄形磁铁 ；线圈是通过电刷与灯泡（或二极管）串联的；摇把是通过皮带带动线圈转动起来的。
（2）观察手摇发电机转速对小灯泡亮度的影响
用不同的转速摇动转轮，观察灯泡亮度的变化情况。摇动转轮的转速越大，灯泡发光越亮。
（3）检验手摇发电机电流方向的变化
①用两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，观察二极管的发光情况。
②实验现象与分析：
二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。
（4）探究结论
发电机产生的电流的大小和方向是变化的；电流的大小与发电机的转速有关。
（1）如果导线左右往复运动，电流表指针来回摆动，电路中产生的是交变电流，简称交流。
（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次数。
我国电网以交流供电，频率为50Hz。
2. 交变电流
（1）发电机主要构造
磁铁、线圈abcd、铜环K和L、电刷A与B等。
（2）主要部分作用
①磁铁：用来产生磁场；
②线圈abcd转动时，切割磁感线，产生感应电流；
③铜环：两个铜环随线圈一起转动，与外部电路组成一闭合回路；
④电刷：感应电流通过电刷流出。
3. 交流发电机
磁铁
铜环
电刷
线圈abcd
（3）交流发电机工作原理示意图
导线ab边向左运动，cd边向右运动，不切割磁感线，没有电流。
导线ab边向下切割磁感线，cd边向上切割磁感线，产生感应电流。外部电流方向为A到B。
B
A
线圈转过半周时，ab边向右运动，cd边向左运动，不切割磁感线，没有电流。
导线ab边向上切割磁感线，cd边向下切割磁感线，产生感应电流。外部电流方向为B到A。
B
A
甲
乙
丙
丁
①图甲和图丙中导线运动方向和磁感线方向平行，不切割磁感线，没有电流产生。
②图乙和丁中导线切割磁感线，有电流产生，但切割磁感线的方向相反，所以电流方向相反。每当经过磁感线与线圈平面垂直的位置时，线圈中的电流方向改变一次，线圈转一周，电流方向改变两次。
③线圈不停转动，产生的电流交替往复，形成持续的电流。
甲 乙 丙 丁
4. 实际发电机的构造与能量转化
（1）构造
主要有磁体、线圈、铜环和电刷四个基本组成部分。概括地讲是由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成。实际上大型发电机多采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。
转子
定子
大型发电机安装转子
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。
（2）发电机发电的过程是能量转化的过程
水的机械能
发电机转子
的机械能
电能
①水电站
水力发电是利用水从高处流下推动水轮机转动，水轮机再带动发电机工作，把水的机械能转化为电能。
发电机的轴是竖直安装的，轴的下面连接着水轮机， 在强大水流的冲击下旋转.
②火电站
火力发电是利用可燃物在燃烧时产生的内能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。
燃料的化学能
电能
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。
①闭合回路.
②部分导体在磁场中做切割磁感线运动.
①磁场方向.
②导体切割磁感线运动的方向.
①原理：电磁感应现象.
②交变电流：电流的方向周期性变化。
③基本组成：定子、转子.
④能量转化：把机械能转化为电能.
产生
条件
方向
磁生电
电磁感应
现象
感应电流
发电机
课堂总结
1．关于如图所示的实验，下列说法正确的是（ ）
A．该装置是用于探究“磁场对通电导线的作用”
B．导线ab运动时将电能转化为机械能
C．导线ab竖直向上运动时，灵敏电流计指针一定偏转
D．导线ab水平向左运动时，灵敏电流计指针一定偏转
D
课堂练习
2．图示是一种手摇发电的手电筒，内有线圈、磁铁等，当沿图中箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光，其发电的工作原理是（　　）
A．电磁感应 B．磁场对通电导体有力的作用
C．电流的热效应 D．电流的磁效应
手摇发电机内的线圈在切割磁感线时，线圈中有电流产生，电流经过灯泡时，灯泡就能发光，所以其发电的工作原理是电磁感应现象，故A符合题意，BCD不符合题意。
A
3. 下列四幅图中，应用了电磁感应原理的是（　　）
C
A B C D