20.5 磁生电 课件 (共29张PPT) 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

(共29张PPT)
第二十章 电与磁
第5节 磁生电
1.知道电磁感应现象及产生感应电流的条件。
2.知道在电磁感应现象中，能量的转化。
3.知道发电机的构造和工作原理。
学习目标
　　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。
新知导入
风力发电
水力发电
火力发电
思考：发电机是如何发电的呢？
【提出问题】什么情况下磁场里的导线中能够产生电流？
【猜想与假设】
（1）能够产生电流，导线要连成闭合电路。
（2）通电导线在磁场中受力运动，那么反过来，让导线在磁场中运动，可能会产生电流。
1. 实验探究：什么情况下磁能生电
新知学习
01 什么情况下磁能生电
【设计实验】
（1）用蹄形磁体提供磁场。
（2）用电流表检验电路中是否有电流。
（3）产生电流的条件可能有多个，采用控制变量法进行探究。
（4）蹄形磁体、导线、电流表。
（5）在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表连接，如图所示。进行如下操作，注意观察电流表指针是否发生偏转。
实验 操作
示意图
实验 现象
（1）闭合开关，让导线AB在磁场中静止
（2）让导线在磁场中沿竖直方向上下运动（与磁感线平行）
【进行实验】
指针不偏转
指针不偏转
实验 操作
示意图
实验 现象
（3）让导线在磁场中沿水平方向里外运动（与AB平行）
（4）让导线在磁场中沿水平方向左右运动（切割磁感线）
指针不偏转
指针偏转
实验 操作
示意图
实验 现象
（5）让导线在磁场中斜向上运动（或斜向下）
（6）断开开关，让导线在磁场中沿水平方向左右运动（切割磁感线）
指针偏转
指针不偏转
【探究分析】
如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀，表达起来可能会方便些。
（1）由实验（1）、（2）、（3）可知，
电路闭合，导体在磁场中不做切割磁感线运动时，电流表的指针不偏转，表明没有电流产生。
（2）由实验（4）、（5）可知，电路闭合，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针偏转，表明产生了电流。
（3）由实验（6）可知，电路断开，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针不偏转，表明没有电流产生。
（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。
（2）导体中产生感应电流的条件：
①导体是闭合电路的一部分；
②导体在磁场中做切割磁感线运动。
【实验结论】
2. 注意理解产生感应电流的条件
（1）产生感应电流的两个条件缺一不可。如果电路不闭合，导体做切割磁感线运动时，能产生感应电压，不会产生感应电流。
（2）对“切割磁感线运动”的理解：导体运动方向与磁感线方向垂直或有一定的角度，但不能平行。
（3）磁体不动，导体AB左右运动能产生感应电流；若AB不动，磁体左右运动，仍能切割磁感线产生感应电流。
3. 电磁感应现象中的能量转化
在电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，即机械能转化为电能。
4. 实验探究：影响感应电流方向的因素
（1）闭合开关让导体向左运动，观察实验现象，发现电流表指针向右偏转。
（2）闭合开关让导体向右运动，观察实验现象，发现电流表指针向左偏转。
【进行实验】
（3）将磁体的N、S极对调，闭合开关，让导体向左运动，电流表指针向左偏转。
（4）将磁体的N、S极对调，闭合开关，让导体向右运动，电流表指针向右偏转。
【探究分析】
（1）比较实验（1）与（2）或（3）与（4）的实验可知，在磁场方向不变时，导体做切割磁感线运动的方向相反，感应电流的方向相反，说明感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。
（2）比较（1）与（3）或（2）与（4）的实验可知，在导体做切割磁感线运动的方向相同时，调换磁体N、S极的位置，感应电流的方向相反，说明感应电流的方向与磁场的方向有关。
（3）比较（1）与（4）或（2）与（3）的实验可知，磁极和导体切割磁感线的方向均发生了改变，但感应电流的方向不变，说明同时使磁场方向和导体做切割磁感线运动的方向反向时，感应电流方向不变。
【实验结论】
在电磁感应中，感应电流的方向跟导体在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关。
只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向，感应电流的方向改变；若同时将磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方向改变，则感应电流的方向不变。
手摇发电机
1.手摇发电机演示实验
（1）观察手摇发电机的构造
（2）观察发电机转速对小灯泡亮度的影响。
小灯泡发光，说明电路中有了电流。线圈转得越快，小灯泡越亮，说明感应电流越大。
02 发电机
(3)检验手摇发电机电流方向的变化
把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。
发现二极管交替发光，说明产生的电流方向不停地改变。
交流：如果导线左右往复运动，电流表指针来回摆动，电路中产生的电流是交变电流，简称交流。
在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。我国电网以交流供电，频率50Hz。
2.交流与直流
直流：电流方向不随时间而改变的电流叫直流。
从电池得到的电流是直流。
（1）发电机的原理：发电机是利用电磁感应的原理制成的。
3.认识交流发电机
往复运动导线→连续转动线圈
用铜环和电刷把线圈和用电器连接
（2）发电机的结构
发电机的主要结构是定子（固定部分）和转子（转动部分）大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式发电，且一般用电磁铁代替永磁体。
（3）发电机的能量转化
从能量转化角度来讲，发电机是将机械能转化为电能的装置
4.发电机的工作过程
当线圈转到与磁感线垂直时，线圈没有切割磁感线，线圈中不产生电流
当线圈转过平衡位置时，线圈切割磁感线，线圈中产生电流
当转子继续向下旋转到达与磁感线垂直位置时，线圈没有切割磁感线，线圈中不产生电流
当线圈继续旋转，线圈转过了180度以后，线圈的每条边的运动方向正好相反，故它们产生感应电流的方向也会相反
发电机是机械能转化为电能的装置
发电机的机械能可以来自风，来自高处下落的水，或者汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等。
水轮机叶轮
三峡大型发动机组
风力发电
5.发电机的能量转化
电动机 发电机
原理 通电线圈在磁场中受力转动 电磁感应现象
原理图
能量的转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能
线圈转动原因 通电线圈受力转动 在外力作用下转动
线圈中电流来源 由电源提供 线圈产生感应电流
电路中作用 用电器 电源
发电机和电动机的区别
当你唱歌时，要用到话筒（麦克风），下图是动圈式话筒构造示意图， 请用“磁生电”具体说明动圈式话筒的原理.
观察思考
当你对着话筒说话或唱歌时，声音带动膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中做切割磁感线的运动，能产生随声音的变化而变化的电流，经过放大后，通过扬声器还原成声音。
磁生电
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，导体中会产生电流
在电磁感应现象中，机械能转化为电能
感应电流的方向：与导体运动方向和磁感线方向有关
发电机原理：电磁感应现象
发电机的结构：定子、转子
课堂小结
1.下面几种做法中，哪种一定能产生感应电流（ ）
A.一段导体在磁场里做切割磁感线运动
B.闭合电路的一部分导体在磁场里运动
C.闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动
D.闭合导体在磁场里做切割磁感线运动
C
随堂练习
2.如图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ）
A.开关S断开，导线ab竖直向下运动
B.开关S闭合，导线ab竖直向上运动
C.开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动
D.开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动
D
3.小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验，下列说法正确的是(　　)
A
A．电风扇发电的原理是电磁感应
B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D．小灯泡发光是把光能转化为电能