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第5节 磁生电
考点一、电磁感应现象
（一）探究产生电磁感应现象的条件和规律
用灵敏电流表来检测电路中是否有电流，A当电路中产生电流时，灵敏电流表指针发生偏转，当电流方向改变时，指针会反向偏转。
实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
（二）电磁感应现象
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。
（三）产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。(2)导体做切割磁感线运动。
（四）影响感应电流方向的因素
感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。改变导体切割磁感线方向或磁场方向，感应电流的方向随之改变；若导体切割磁感线方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（五）增大感应电流的方法
一般情况下,(1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等，都会使感应电流增大。
（六）能量转化
在电磁感应现象中，用力移动导体，消耗了机械能，在闭合电路中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
典例1：（2024八下·吴兴期中） 如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置
（1）实验中，图甲AB棒的材料可以是 （选填“塑料”、“铝”）；
（2）我们可以通过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 ；
（3）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；
（4）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，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，cd运动的原因是 。
【答案】（1）铝
（2）感应电流方向
（3）磁场方向
（4）电源
（5）ab切割磁感线，产生感应电流，cd中有电流通过，通电导体在磁场里受到力的作用而运动
【解析】（1）根据电磁感应的条件分析解答；
（2）灵敏电流计的指针偏转方向与通过它的感应电流的方向有关；
（3）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（4）根据探究通电导体在磁场中受力的实验过程分析；
（5）根据发电机和电动机的工作原理分析解答。
【解答】（1）产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动，因此图甲AB必须为导体，故选铝。
（2）我们可以通过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感应电流方向；
（3）将磁体N、S极对调后，磁场方向发生改变，因此是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。
（4）在探究通电导体在磁场中受力的实验中，必须有电流通过导体，因此电路中必须有电源，则：若将此装置中灵敏电流计换成电源，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，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，cd运动的原因是：ab切割磁感线，产生感应电流，cd中有电流通过，通电导体在磁场里受到力的作用而运动。
变式1：（2024八下·江北期末）2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟载人飞船与空间站完成自主对接时，为减小对接过程中的震动以保证安全，飞船内置了电磁阻尼器，它由磁铁和线圈构成，当线圈切割磁感线运动时，线圈中会产生电流，同时线圈会受到与运动方向相反的阻力，以阻止其靠近。下列线圈中能产生感应电流的是（ ）
A．竖直向上运动 B．水平向左运动 C．沿ab向内运动 D．竖直向下运动
【答案】B
【解析】考查电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。
【解答】
A.据图可知，磁场方向为竖直向下，线圈竖直向上运动，运动方向与磁感线方向平行，没有切割磁感线，无法产生感应电流，故A不符合题意；
B.据图可知，磁场方向为竖直向下，线圈水平向右运动，运动方向与磁感线方向垂直，切割磁感线，能法产生感应电流，故B符合题意；
C.据图可知，磁场方向为竖直向下，线圈沿ab向内运动，ab没有切割磁感线，无法产生感应电流，故C不符合题意；
D.据图可知，磁场方向为竖直向下，线圈竖直向下运动，运动方向与磁感线方向平行，没有切割磁感线，无法产生感应电流，故D不符合题意；
故答案为：B。
变式2：（2024八下·余杭期中）发光二极管只允许电流从二极管的正极流入，负极流出。如图所示，将两只二极管与线圈连成并联电路，并将两只二极管的正负极接成相反情形。使磁铁在线圈中左右移动，此时会看见两只发光二极管轮流发光。
（1）该装置是根据 原理制成的。
（2）有同学认为用一只二极管也可以，为什么要用两只呢 我们可以这样说服他：实验中要用两只二极管，是因为可以方便地研究 的关系。
【答案】（1）电磁感应
（2）感应电流的方向与导体切割磁感线方向
【解析】（1）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；
（2）根据二极管的单项导电性分析解答。
【解答】（1）根据题意可知，当磁铁在线圈中左右移动时，相当于磁铁不动，线圈往复做切割磁感线运动，因此会产生感应电流，那么该装置是根据电磁感应原理制成的。
（2）二极管具有单项导电性，图片中两个二极管反向安放，则发光时通过的电流方向不同，那么：实验中要用两只二极管，是因为可以方便地研究感应电流的方向与导体切割磁感线方向的关系。
变式3：（2024八下·嵊州期末）如图所示是“探究感应电流产生条件”的实验装置。
（1）实验中，可以通过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 。
（2）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： 。
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
（3）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。
（4）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
【答案】（1）感应电流的方向
（2）导体在磁场中做切割磁感线运动
（3）磁场方向
（4）电源
【解析】（1）当产生感应电流的方向发生改变时，灵敏电流计指针的偏转方向会发生改变；
（2）根据表格数据分成产生感应电流的条件；
（3）根据描述分析哪个因素发生改变即可；
（4）根据探究电动机工作原理的实验过程分析。
【解答】（1） 实验中，可以通过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感应电流的方向。
（2）根据表格数据1、2、3可知，只有AB棒做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，那么产生感应电流的条件：导体在磁场中做切割磁感线运动。
（3） 持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，此时磁场方向发生改变，是为了探究感应电流方向与磁场方向有关。
（4）探究电动机工作原理时，需要电流通过导体，那么需要有电源，因此可将灵敏电流计换成电源。
考点二、交流发电机
（一）原理：电磁感应原理。
（二）工作过程
(1)如图1所示，ab向左运动，cd向右运动，运动方向与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(2)如图2所示，ab向下运动，cd向上运动，运动方向与磁场方向垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向为d→c→b→a。外部电流方向从B电刷到A电刷。
(3)如图3所示，ab和cd边的运动方向与图甲中相反，与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(4)如图4所示，ab和cd边的运动方向与图乙中相反，与磁场方向垂直(切割磁感线),线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为a→b→c→d。外部电流方向从A电刷到B电刷。
（三）能量转化：机械能转化为电能。
（四）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。
（五）交流电与直流电
(1)交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
(2)直流电：方向不变的电流叫直流电。
(3)我国生产和生活中使用的交流电的周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。
(4)发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。
典例1：（2024八下·拱墅期末）甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、A'、B'紧密接触，两组电刷分别用导线连接，如图所示。用手拨动甲装置的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙装置的线圈也会沿顺时针方向转动。
（1）上述过程中，甲装置中的能量转化是 。
（2） （选填“甲”或“乙”）装置相当于电动机。
（3）写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法。 。
【答案】（1）机械能转化为电能
（2）乙
（3）对调磁极；改变甲的转动方向。
【解析】 （1）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应。发电机就是利用该原理来工作的。
（2）通电导体在磁场中会受到力的作用，电动机就是利用该原理来工作的。
（3）电动机转动的方向与磁场方向和电流方向有关。
【解答】 （1）上述过程中，甲装置中的线圈转动时做切割磁感线运动时产生感应电流，则甲中的能量转化是机械能转化为电能。
（2）当甲中产生的电流经过乙中的线圈时发生转动，则乙装置相当于电动机。
（3）写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法：对调磁极；改变甲的转动方向。
变式1：（2024九上·定海开学考）如图是分析发电机工作原理的剖面图，小圆圈“○”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在如图所示磁场中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（ ）
A．1和2 B．1、2和3 C．1、3和4 D．2、3和4
【答案】D
【解析】产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动。
【解答】根据图片可知，磁场沿水平方向分布，磁场中位置1的导线运动方向与磁感线的方向平行，即没有切割磁感线，肯定不会产生感应电流；而2、3、4三个位置的导线运动方向都与磁场方向相切，肯定会有感应电流产生，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
变式2：（2023八下·杭州期末）如图所示，是 （电动机或发电机）的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到如图位置时 。
【答案】发电机；线圈没有切割磁感线，不会产生感应电流
【解析】①根据图片分析其中包含的物理原理即可；
②感应电流产生的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动，据此分析解答。【解答】①根据图片可知，当线圈在磁场中转动时，线圈切割磁感线运动，从而产生感应电流，则为发电机的工作原理。
②当线圈转动如图位置时，线圈的转动方向与磁场方向平行，即此时线圈没有切割磁感线，不会产生感应电流。
变式3：（2024八下·长兴期末）某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
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 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
（1）由实验次数1、2可知，闭合开关，导体AB竖直运动 （填“会”或“不会”）产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向 偏转。
（3）图乙中的“ ”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
（4）图丙为发电机的示意图，其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平，箭头为线圈旋转方向，根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是____
A．无电流 B．电流方向由a向b C．电流方向由b向a
【答案】（1）不会
（2）右
（3）A
（4）C
【解析】（1）灵敏电流计的指针偏转，则说明产生感应电流；否则，没有产生感应电流。
（2）根据实验3、4分析导体中的电流方向与导体运动方向的关系，据此推测向右移动磁铁时电流的方向即可；
（3）根据导体是否做切割磁感线运动分析；
（4）根据左手定则分析。
【解答】 （1）由第1、2两次实验可知，导体棒AB竖直向上或竖直向下平行于磁感线运动时，灵敏电流计指针不偏转，说明闭合回路中不会产生感应电流；
（2）由第3、4两次实验可知，导体棒AB切割磁感线运动的方向改变时，导体棒AB中感应电流的方向也发生了改变，说明导体棒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，此时相当于导体棒AB水平向左运动，由表格中的信息可知，灵敏电流计的指针将向右偏转；
（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则导体会产生感应电流的位置有BCD，因为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ这三个位置导体都可以切割磁感线，I位置导体不切割磁感线，故选A；
（4）根据图甲中的感应电流与磁场和导体运动的方向的关系，由左手定则可知，图丙中ab的电流从b到a，故选：C。
1．（2024八下·奉化期末）超市的服装贴有磁性标签，未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，触发报警器达到防盗目的。图中能反映出安检门工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就有感应电流。
【解答】当未消磁的标签经过超市出口处的安检门时，安检门上的线圈会产生感应电流，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而产生感应电流，所以安检门的工作原理是电磁感应现象。
A、小磁针偏转，说明通电螺线管周围存在磁场，故A错误。
B、该实验是电磁感应实验，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，将机械能转化为电能，故B正确。
C、该实验是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故C错误。
D、通电后，电磁铁能吸引大头针，这是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，故D错误。
故答案为：B。
2．（2024八下·临海期末）学校项目化小组为夜跑者设计制作节能夜跑灯，下图为制作好的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。下列实验与其原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】题中描述的原理是电磁感应原理。
【解答】A、描述的是电生磁，故A错误。
B、描述的是电生磁，故B错误。
C、描述的是运动导体在磁场中受到力的作用，故C错误。
D、描述的是电磁感应，故D正确。
故答案为：D。
3．（2024八上·东阳月考）关于电磁现象，下列说法中正确的是（ ）
A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，机械能转化为电能
B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流
C．感应电流的方向只跟磁场方向有关
D．法拉第最早发现了电流的磁效应
【答案】B
【解析】【解答】A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，电能转化为机械能，此选项错误；
B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，此选项正确；
C．感应电流的方向跟磁场方向和导体的运动方向有关，此选项错误；
D．法拉第最早发现了电磁感应现象，此选项错误．
故选B．
（1）电动机是将电能转化为机械能的机械，是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成；（2）法拉第发现了电磁感应，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，感应电流方向与磁场方向和导体的运动方向有关．
4．如图所示是探究感应电流产生条件的实验装置，当闭合开关后，下列操作能使电流表指针发生偏转的是( )
A．保持磁铁静止，导体棒ab也保持静止
B．保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动
C．保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动
D．保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体ab方向前后移动
【答案】B
【解析】电流表指针发生偏转就说明电路中产生了感应电流，解答此题要清楚产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感应运动时，电路中就会产生感应电流。其条件之一是导体必须做切割磁感线运动，导体不运动是不会产生电流的，运动了，没沿切割磁感线方向运动，还不会产生电流。
【解答】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，本题图中也看出是闭合电路的一部分导体在磁场中了，本题就是判断是否做切割磁感线运动。磁感线方向是竖直向上的。
A、蹄形磁铁静止，导体ab也保持静止，没有做切割磁感线运动，所以不能产生感应电流。故A不符合题意。
B、导体ab静止，蹄形磁铁沿水平方向左右运动，导体ab不动，导体也会切割磁感线，所以产生感应电流，故B符合题意。
C、导体ab静止，蹄形磁铁在竖直方向上下运动，运动方向与磁感线方向平行，所以不会切割磁感线，不会产生感应电流。故C不符合题意。
D、保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体ab方向前后移动，没有切割磁感线，不会产生感应电流，故D不符合题意。
故答案为：B。
5．（2024八下·萧山期末）如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线．现将铜棒EF和GH垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动，说明铜棒里 （选填“有”或“无”）电流产生，EF受到的是磁场力的作用．当拉动GH使其向右移动时，EF应向 （选填“左”或（右”）移动，理由是： 。
【答案】有；右；GH运动方向改变，使产生的电流方向改变，通过EF的电流方向改变，使受到的力的方向也改变
【解析】电与磁之间存在相互作用。通电导体的电流方向改变，所受磁场力的方向也随之改变。切割磁感线的导体运动方向改变，产生的电流方向也随之改变。
【解答】通电导体在磁场中会受力运动，EF自发地向左运动，说明EF中有电流通过，即铜棒里有电流产生；拉动GH向右运动，运动方向与之前相反，则产生的电流方向与之前相反，那么EF收到磁场力的方向也应当也与此前相反，即向右。
6．（2024八下·海宁期末）如图所示，A、B两组线圈绕于一铁棒的两端，A组线圈与开关、电源相连，B组线圈接一灵敏电流表．当开关S闭合的瞬间，灵敏电流表指针发生偏转，与此现象原理相同的是 （选填“电动机”或“发电机”）．开关S闭合后，A组线圈附近的小磁针N极指向如图所示，则电源的正极是 端．（选填“a”或“b”）
【答案】发电机；b
【解析】电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的，而发电机是根据电磁感应的原理制成的。
【解答】如图所示，A、B两组线圈绕于一铁棒的两端，A组线圈与开关、电源相连，B组线圈接一灵敏电流表；当开关S闭合的瞬间，灵敏电流表指针发生偏转，这是电磁感应的原理，与此现象原理相同的是发电机；开关S闭合后，从图中可知，小磁针右端为N极，则线圈的右端为S极，根据右手螺旋定则可知，电源a端为负极，b端为正极。
故答案为：发电机；b。
7．（2024八下·温州期末）如图是法拉第1831年发明的圆盘发电机工作原理图．一个可绕固定轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在U形磁铁中，电刷与铜盘的边缘连接且接触良好，用导线将开关、灵敏电流表申联在铜盘中心O和电刷之间．闭合开关，用力转动手柄使铜盘旋转产生电流．
（1）圆盘发电机工作时将 能转化为电能．
（2）小明发现圆盘发电机工作时，灵敏电流表指针偏转不明显，即产生的感应电流太小，分析可能的原因是 ．（列举1种）
（3）闭合开关后，当沿一个方向转动手柄使铜盘匀速旋转时，灵敏电流表指针向右偏转．若要改变灵敏电流表指针偏转方向，请提出1条可行的措施： ．
【答案】（1）机械（动）
（2）磁铁周围的磁场太弱（铜盘转速太小、铜盘处于磁场的有效长度太短等）
（3）改变手柄的转动方向（对调磁铁南北极、将灵敏电流表正负接线柱的导线互换）
【解析】发电机的基本结构是由转子和定子两部分组成。转子位于定子的中心腔内，在转子上装有能 产生磁场的磁极。当原动机带动转子旋转时，传来了机械能，转子的磁极随着转子高速转动，这时磁 场就与定子绕组发生相对作用，磁场切割定子绕组导体，产生了感应电流，从而使机械能转变成电 能。
【解答】（1） 圆盘发电机工作时将 导体运动具有机械能，切割磁感线，将机械能转化为电能，所以 圆盘发电机工作时将机械能转化为电能；
（2）产生的感应电流太小可能比如切割磁感线速度太小；
（3）若要改变灵敏电流表指针偏转方向，即改变电流方向，可以改变切割方向即改变手柄转动方向。
8．（2022八下·嘉兴期末）早在1825年法拉第发现磁生电条件之前，瑞士科学家科拉顿也曾探究过磁生电的条件。如图，当科拉顿在B房间把磁铁插入线圈后，急忙跑到A房间观察，但他没有观察到小磁针出现偏转。哪怕他换上磁性更强的磁铁进行相同的操作，还是没有观察到小磁针偏转。
（1）科拉顿试图通过 判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是 。（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是 。
【答案】（1）小磁针是否发生偏转
（2）避免磁铁的磁场对小磁针偏转的影响
（3）因为感应电流只是在线圈切割磁感线时产生（或感应电流只在电磁铁插入线圈的瞬间产生)，当科拉顿跑回到另一房间时，小磁针偏转后又回到了原位置，所以他没有看到小磁针偏转。
【解析】（1）当导线中有电流经过时，导线周围会产生磁场，从而使小磁针的指向发生改变。
（2）如果小磁针和条形磁铁离的太近，那么小磁针的偏转会受到条形磁铁的作用，从而对实验产生影响；
（3）条形磁铁进入螺线管时，它切割磁感线的时间很短，因此产生的电流的时间也很短，而法拉第从一个房间跑到另一个房间时间较长，据此分析看不到磁针偏转的原因。
【解答】（1）科拉顿试图通过小磁针是否发生偏转判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是：避免磁铁的磁场对小磁针偏转的（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是：因为感应电流只是在线圈切割磁感线时产生（或感应电流只在电磁铁插入线圈的瞬间产生)，当科拉顿跑回到另一房间时，小磁针偏转后又回到了原位置，所以他没有看到小磁针偏转。
9．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：
（1）小明设计的电路如图甲所示，在蹄形磁铁的磁场中放置一根导线ab，ab的两端分别跟开关、螺线管连接，螺线管旁边放置一枚小磁针，当ab中产生电流时，螺线管中有 通过，小磁针会发生偏转。
（2）小明闭合开关后，不管导线ab在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生电流，还是产生的电流太微弱了？他换用了一个灵敏电流计代替螺线管和小磁针，如果灵敏电流计指针发生偏转，表明导线ab中产生电流，实验的情况如图乙所示。
①观察并分析图A、B、C中的现象可知：导线ab静止时， (填“能”或“不能”，下同)产生感应电流；导线ab沿着磁感线方向运动时， 产生感应电流；导线ab做切割磁感线运动时， 产生感应电流。
②观察并分析图C、D中的现象可知：产生感应电流的条件之一是 。
（3）对比图甲和图乙两次实验后，小明认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是 。
【答案】（1）电流
（2）不能；不能；能；闭合电路
（3）产生的电流太微弱了
【解析】（1）当导体ab中产生电流时，螺线管中有电流通过，螺线管周围存在磁场，小磁针受磁力作用会发生偏转。
（2）要想产生感应电流，必须让闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，观察导体ab是否切割磁感线是判断的关键。
（3）图甲符合产生感应电流的条件，但小磁针不发生偏转是因为感应电流太弱。
【解答】（1）当导体ab中产生电流时，螺线管中有电流通过，通电螺线管周围存在磁场，小磁针受磁力作用会发生偏转。
（2）①图乙中ABC的电路都是闭合电路，观察并分析ABC现象可知：导体静止时，没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流；导体沿着磁感线方向运动时，没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流；导体切割磁感应线运动时，灵敏电流表的指针发生偏转，能产生感应电流。
②观察并分析CD现象可知：产生感应电流的条件之一是闭合电路。
（3）对比图甲和图乙两次实验可知，图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是产生的电流太微弱。
故答案为：（1）电流；（2）不能；不能；能；闭合电路；（3）产生的电流太微弱。
10．（2024八下·西湖期末）小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系，将铜线制成的两个相同螺线形线圈（螺线管），分别与相同的灵敏电流计连接，一个N极向上，一个N极向下，均放在离线圈上端高度20cm处，由静止自由掉落通过线圈，实验操作如图甲、图乙所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
（1）本实验中，我们通过观察 来判断感应电流方向。
（2）实验过程中，小科按图甲、乙所示的方法进行操作，发现实验现象不太明显。为使现象更明显，请你对实验装置提出一条改进的措施： 。
（3）小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系，他通过改变 来改变切割磁感线的速度。记录数据如表，可得出的结论是： 。
【答案】（1）灵敏电流计的指针偏转方向
（2）增强磁场
（3）磁铁运动的速度；在其它条件相同时，磁铁切割磁感线的速度越大，感应电流越大
11．（2024八下·镇海区期末）小科利用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿 （填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针会发生偏转。
（2）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针 （填“会”或“不会”）发生偏转。
（3）断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，电流表指针都不发生偏转。
得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中就产生感应电流。
【答案】（1）左右
（2）不会
（3）切割磁感线
【解析】 （1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应；
（2）产生感应电流的条件有两个：电路是闭合的；导体在磁场中做切割磁感线运动；两者缺一不可；
（3）根据实验现象结合电磁感应定义得出结论。
【解答】（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，导体切割磁感线，会产生感应电流，灵敏电流计指针会发生偏转。
（2）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动时，导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计指针不会发生偏转。
（3）断开开关，电路开路，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，都不会产生感应电流，故可得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流。
12．（2024八下·杭州期末）小滨同学对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时，充电板中的交变电流在发射线圈中产生不断变化的磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小滨同学提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。
（1）在正确连接电路后，小滨发现Р线圈和Q线圈处于静止状态，当闭合开关瞬间或移动滑片时，灵敏电计表G指针会出现偏转。小滨请教科学老师后得知，当闭合电路所围成的平面内磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实，解释在图丙实验中若导体ab上下运动时，则闭合电路中不产生感应电流的原因 。
（2）闭合开关瞬间，灵敏电流计G指针偏转角度较小。小滨认为，可能是Р线圈中的电流变化过小，于是他将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想 。
【答案】（1）该闭合电路内磁感线数量未发生改变
（2）Q线圈周围的磁场越强，P线圈中的感应电流越大
【解析】（1）由题知，闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流；丙图中导体ab上下运动时，它始终没有切割磁感线，根据上述信息和图丙分析不会产生感应电流的原因；
（2）感应电流的大小与磁场强度和切割磁感线运动的速度有关；通电导体周围存在磁场，电流越大，电流周围的磁场越强。
【解答】（1）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流；根据上述事实结合图丙可知，导体ab上下运动时，通过该闭合电路内磁感线数量未发生改变，所以此时不会产生感应电流。
（2）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转，可能是P线圈周围的磁场不够强，也就是Q线圈产生的磁场太弱，而电流周围磁场的强弱与电流大小有关，因而他将滑片向左移以增大通过Q线圈的电流，使Q线圈周围的磁场更强，则他基于的猜想是：Q线圈周围的磁场越强，P线圈中的感应电流越大。
13．（2024八下·拱墅期末）如图甲所示为发光二极管（LED）及其符号，它具有单向导电性，当电流从“+”极流入时会发光，当电流从“-”极流入时不会发光。小乐利用两个相同的发光二极管设计了如图乙所示装置来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”其实验步骤及现象如表所示：
实验步骤 实验现象
① 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧，S极向右快速插入玻璃管 A发光，B不发光
② 将插入玻璃管中的条形磁铁，快速向左拉出 A不发光，B发光
③ 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧，待填____极向右快速插入玻璃管 A不发光，B发光
（1）实验中，将两个相同的发光二极管反向并联的目的是 。
（2）根据①②可得出：感应电流的方向与 有关。
（3）若根据①③可得出：感应电流的方向与磁场方向有关。补全③的实验步骤。 。
（4）分析实验结果，通电螺线管产生的磁场对条形磁体的运动会产生 （选填“推动”或“阻碍”）作用。
【答案】（1）判断感应电流的方向
（2）导体切割磁感线的方向
（3）条形磁铁水平放置在玻璃管左侧，N极向右快速插入玻璃管，观察两灯的发光情况
（4）阻碍
【解析】 （1）根据LED灯的工作特点分析；
（2）根据实验现象分析可得出结论。
（3）探究感应电流的方向跟磁场方向之间的关系，需要保证导体运动方向不变，只改变磁场的方向；
（4）实验表明：通电螺线管产生的磁场方向和外界磁场的变化是相反的。
【解答】 （1）LED灯具有单向导电性，实验中选用LED灯是为了判断感应电流的方向；
（2）由①②可知，条形磁铁先是S极向右快速插入玻璃管，然后快速向左拉出，导体切割磁感线的方向不同，产生的感应电流方向不同，可以得出：感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关；
（3）若想要证明“感应电流的方向与磁场方向有关”，在做了上述操作①后，还应该补做的实验操作是条形磁铁水平放置在玻璃管左侧，N极向右快速插入玻璃管，观察两灯的发光情况；
（4）通电螺线管产生的磁场方向和外界磁场的变化是相反，通电螺线管产生的磁场对条形磁体的运动产生阻碍作用。
14．（2024八下·余杭期中）在探究“产生感应电流条件”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）灵敏电流计的作用是 。若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那 么你认为首先应该关注的器材是 。
（2）在实验中，小金发现电流计指针摆动的角度有时会不同。于是，他想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过思考后，提出了以下几种猜想：
猜想1：与磁场的方向有关；
猜想2：与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想3：与磁场的强弱有关。
① 如图，为了验证猜想1是否正确，小金使金属棒以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动(假 定运动区域的磁场强弱相同)，读出电流计的示数为6mA 。然后，将磁体上下颠倒，使金 属棒仍以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动，发现电流计的示数仍为6mA。这说明猜想1是 (填“正确”或“错误”)的。
② 在验证猜想2时，在同一磁体中使金属棒以不同的速度大小水平匀速向右运动，读出电 流计测出的数值，记录的部分数据如表：
实验序号 1 2 3 4 5
速度v/cms1 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0
感应电流I/mA 2 3 6 7 8.
由表格能得到的结论是 。
【答案】（1）检测感应电流的产生；开关
（2）①错误；②感应电流的大小与导体水平方向的运动速度大小有关，导体运动越快，感应电流越大（或感应电流的大小与导体在水平方向的运动速度成正比）
【解析】（1）①闭合开关后，当导体做切割磁感线运动时，如果灵敏电流计的指针摆动，那么说明产生了感应电流。
②产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②做切割磁感线运动；
（2）①将磁体上下颠倒后，磁场方向发生改变。如果此时电流计的示数发生改变，那么说明感应电流大小与磁场方向有关；否则，说明二者无关；
②根据表格数据分析感应电流大小与导体运动速度的内在联系。
【解答】（1）①灵敏电流计的作用是检测感应电流的产生。
②若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那么你认为首先应该关注的器材是开关，因为通路是产生感应电流的前提条件。
（2）①根据题意可知，当改变磁场方向后，电流计的示数保持不变，那说明感应电流大小与磁场方向无关，即猜想1是错误的。
②根据表格数据可知，当导体运动的速度变大时，感应电流的示数变大，且二者的比值保持不变，那么得到： 感应电流的大小与导体水平方向的运动速度大小有关，导体运动越快，感应电流越大（或感应电流的大小与导体在水平方向的运动速度成正比） 。
15．（2024八下·义乌期中）小乐在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中，连接了如图甲所示的实验装置，并提出了以下猜想：
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
（1）小乐将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转：换用一个线圈匝数更多的螺线管重复实验，此时她想验证的是猜想 （填写编号）。
（2）小乐保持线圈匝数和切割磁感线速度相同，改变磁场的强弱，进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数；发现磁场越强，灵敏电流计指针偏转的格数越大。由此可得出的结论是： 。
（3）经进一步探究，小乐还发现：线圈匝数越多，线圈切割磁感线的速度越快，产生的感应电流也越大。小乐把装置中的电表换成电流传感器（能将各时刻的电流数据传输到计算机，在电脑屏幕上同步显示出I-t图像）。已知小乐将条形磁铁的N极以1厘米/秒的速度穿过螺线管时，得到如图中虚线所示的曲线，在该图中用实线画出以2厘米/秒的速度让同一条形磁铁的N极穿过同一螺线管时的大致图像。
【答案】（1）①
（2）当线圈匝数和切割磁感线速度相同时，磁场越强，产生的感应电流越大。
（3）如图所示，红色曲线（既考虑到电流变大，又考虑到时间缩短）；蓝色曲线（只考虑到电流变大，未考虑到时间缩短）。
【解析】 感应电流大小与以下因素有关： 1、导线的切割速度。 2、导线的切割方向。 3、磁体强度。 4、切割导线的有效长度大小 。
【解答】（1）在其它条件相同时，线圈的匝数越多，感应电流越大；小乐将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转：换用一个线圈匝数更多的螺线管重复实验，此时她想验 证的是猜想①。
（2）小乐保持线圈匝数和切割磁感线速度相同，改变磁场的强弱，进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数；发现磁场越强，灵敏电流计指针偏转的 格数越大。由此可得出的结论是：在其它条件相同时，磁场越强，产生的感应电流越大。
（3）其它条件不变，只改变导体切割磁感线的速度，速度越大，产生的感应电流越大，速度增大，线圈的长度不变，穿过的时间为原来的一半。
16．（2024八下·余杭期末）实验是科学探究的重要途径，多角度的探索、对实验过程及结果的反思与改进都能让我们对实验背后的科学原理与方法有更深刻的理解。以下是教材中的部分实验，请回答相关问题：
（1）奥斯特实验：在静止的小磁针上方拉一根与小磁针垂直的直导线，当直导线通电时，发现小磁针并没有发生偏转，如图甲所示。请分析原因 。
（2）磁场对通电导线的作用实验：如图乙所示的装置，小科把导线ab放在磁场中，闭合开关后，看到ab导体运动。于是小科得出通电导体在磁场中会受到力的作用，小明认为具有这个实验不能说明一定是磁场给的力，还要补充一个去掉磁体的实验，当观察到导体不运动时才能说明小科的结论是正确的。除小明的思路外，请你再提供一个证明思路（说明方法与现象）： 。
（3）探究“感应电流产生的条件”实验：实验过程中发现电流表的指针偏转很小，下列方法中可以使指针偏转角度增大的是 。
①换用磁性更强的磁体 ②换用导线绕成线圈进行运动
③换用更细的导线 ④使导体运动速度加快
【答案】（1）小磁针的朝向与通电后的磁场方向一致，因此不发生偏转
（2）将磁体换成同样形状的铜或塑料，或调换磁体的磁极方向，或换用磁性更强的磁体，观察比较通电导体的运动情况
（3）①②④
【解析】 （1）通电导体的周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。
（2）通电导体在磁场中会受到力的作用。
（3）感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线运动的速度有关。
【解答】 （1）当直导线通电时，发现小磁针并没有发生偏转，原因是电流的磁场与小磁针原来的磁场方向相同。
（2）提供另一个证明思路： 将磁体换成同样形状的铜或塑料，或调换磁体的磁极方向，或换用磁性更强的磁体，观察比较通电导体的运动情况 。
（3）①换用磁性更强的磁体，可以增大感应电流，故①符合题意；
②换用导线绕成线圈进行运动，可以增大感应电流，故②符合题意；
③换用更细的导线，电阻变大，感应电流会变小，故③不符合题意；
④使导体运动速度加快，可以增大感应电流，故④符合题意。
故选①②④。
17．（2024八下·苍南月考）学校开展项目化学习挑战赛-为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED 灯(图甲，LED 灯具有单向导电性，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光)等。
（1）[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用 原理。
[方案设计]乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
（2）[产品制作]小科用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V 的LED 灯发光。
（3）[项目评价]节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光
使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光
根据评价表，小科设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分，请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分
【答案】（1）电磁感应
（2）当磁场强度、切割磁感线速度相同时，感应电压大小与线圈匝数成正比
（3）
【解析】 [项目要求]闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机和动圈式话筒就是利用该原理制成的。
[产品制作]根据丙图计算感应电压与线圈匝数的数量关系即可。
[项目评价]跑步时磁体做往复切割磁感线运动，则产生的电流方向不断改变，通过LED的单向导电性可以检测电流方向的改变，据此分析解答。
【解答】 [项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用电磁感应原理。
[产品制作]小柯用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系。根据表中数据分析可得出结论： 当磁场强度、切割磁感线速度相同时，感应电压大小与线圈匝数成正比 。
[项目评价]根据发光二极管的单向导电性，将两个LED灯并联起来，正负极接法不同，设计如下：
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第5节 磁生电
考点一、电磁感应现象
（一）探究产生电磁感应现象的条件和规律
用灵敏电流表来检测电路中是否有电流，A当电路中产生电流时，灵敏电流表指针发生偏转，当电流方向改变时，指针会反向偏转。
实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
（二）电磁感应现象
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。
（三）产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。(2)导体做切割磁感线运动。
（四）影响感应电流方向的因素
感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。改变导体切割磁感线方向或磁场方向，感应电流的方向随之改变；若导体切割磁感线方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（五）增大感应电流的方法
一般情况下,(1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等，都会使感应电流增大。
（六）能量转化
在电磁感应现象中，用力移动导体，消耗了机械能，在闭合电路中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
典例1：（2024八下·吴兴期中） 如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置
（1）实验中，图甲AB棒的材料可以是 （选填“塑料”、“铝”）；
（2）我们可以通过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 ；
（3）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；
（4）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，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，cd运动的原因是 。
变式1：（2024八下·江北期末）2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟载人飞船与空间站完成自主对接时，为减小对接过程中的震动以保证安全，飞船内置了电磁阻尼器，它由磁铁和线圈构成，当线圈切割磁感线运动时，线圈中会产生电流，同时线圈会受到与运动方向相反的阻力，以阻止其靠近。下列线圈中能产生感应电流的是（ ）
A．竖直向上运动 B．水平向左运动 C．沿ab向内运动 D．竖直向下运动
变式2：（2024八下·余杭期中）发光二极管只允许电流从二极管的正极流入，负极流出。如图所示，将两只二极管与线圈连成并联电路，并将两只二极管的正负极接成相反情形。使磁铁在线圈中左右移动，此时会看见两只发光二极管轮流发光。
（1）该装置是根据 原理制成的。
（2）有同学认为用一只二极管也可以，为什么要用两只呢 我们可以这样说服他：实验中要用两只二极管，是因为可以方便地研究 的关系。
变式3：（2024八下·嵊州期末）如图所示是“探究感应电流产生条件”的实验装置。
（1）实验中，可以通过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 。
（2）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： 。
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
（3）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。
（4）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
考点二、交流发电机
（一）原理：电磁感应原理。
（二）工作过程
(1)如图1所示，ab向左运动，cd向右运动，运动方向与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(2)如图2所示，ab向下运动，cd向上运动，运动方向与磁场方向垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向为d→c→b→a。外部电流方向从B电刷到A电刷。
(3)如图3所示，ab和cd边的运动方向与图甲中相反，与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(4)如图4所示，ab和cd边的运动方向与图乙中相反，与磁场方向垂直(切割磁感线),线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为a→b→c→d。外部电流方向从A电刷到B电刷。
（三）能量转化：机械能转化为电能。
（四）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。
（五）交流电与直流电
(1)交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
(2)直流电：方向不变的电流叫直流电。
(3)我国生产和生活中使用的交流电的周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。
(4)发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。
典例1：（2024八下·拱墅期末）甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、A'、B'紧密接触，两组电刷分别用导线连接，如图所示。用手拨动甲装置的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙装置的线圈也会沿顺时针方向转动。
（1）上述过程中，甲装置中的能量转化是 。
（2） （选填“甲”或“乙”）装置相当于电动机。
（3）写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法。 。
变式1：（2024九上·定海开学考）如图是分析发电机工作原理的剖面图，小圆圈“○”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在如图所示磁场中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（ ）
A．1和2 B．1、2和3 C．1、3和4 D．2、3和4
变式2：（2023八下·杭州期末）如图所示，是 （电动机或发电机）的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到如图位置时 。
变式3：（2024八下·长兴期末）某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
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 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
（1）由实验次数1、2可知，闭合开关，导体AB竖直运动 （填“会”或“不会”）产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向 偏转。
（3）图乙中的“ ”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
（4）图丙为发电机的示意图，其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平，箭头为线圈旋转方向，根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是____
A．无电流 B．电流方向由a向b C．电流方向由b向a
1．（2024八下·奉化期末）超市的服装贴有磁性标签，未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，触发报警器达到防盗目的。图中能反映出安检门工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2024八下·临海期末）学校项目化小组为夜跑者设计制作节能夜跑灯，下图为制作好的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。下列实验与其原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2024八上·东阳月考）关于电磁现象，下列说法中正确的是（ ）
A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，机械能转化为电能
B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流
C．感应电流的方向只跟磁场方向有关
D．法拉第最早发现了电流的磁效应
4．如图所示是探究感应电流产生条件的实验装置，当闭合开关后，下列操作能使电流表指针发生偏转的是( )
A．保持磁铁静止，导体棒ab也保持静止
B．保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动
C．保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动
D．保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体ab方向前后移动
5．（2024八下·萧山期末）如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线．现将铜棒EF和GH垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动，说明铜棒里 （选填“有”或“无”）电流产生，EF受到的是磁场力的作用．当拉动GH使其向右移动时，EF应向 （选填“左”或（右”）移动，理由是： 。
6．（2024八下·海宁期末）如图所示，A、B两组线圈绕于一铁棒的两端，A组线圈与开关、电源相连，B组线圈接一灵敏电流表．当开关S闭合的瞬间，灵敏电流表指针发生偏转，与此现象原理相同的是 （选填“电动机”或“发电机”）．开关S闭合后，A组线圈附近的小磁针N极指向如图所示，则电源的正极是 端．（选填“a”或“b”）
7．（2024八下·温州期末）如图是法拉第1831年发明的圆盘发电机工作原理图．一个可绕固定轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在U形磁铁中，电刷与铜盘的边缘连接且接触良好，用导线将开关、灵敏电流表申联在铜盘中心O和电刷之间．闭合开关，用力转动手柄使铜盘旋转产生电流．
（1）圆盘发电机工作时将 能转化为电能．
（2）小明发现圆盘发电机工作时，灵敏电流表指针偏转不明显，即产生的感应电流太小，分析可能的原因是 ．（列举1种）
（3）闭合开关后，当沿一个方向转动手柄使铜盘匀速旋转时，灵敏电流表指针向右偏转．若要改变灵敏电流表指针偏转方向，请提出1条可行的措施： ．
8．（2022八下·嘉兴期末）早在1825年法拉第发现磁生电条件之前，瑞士科学家科拉顿也曾探究过磁生电的条件。如图，当科拉顿在B房间把磁铁插入线圈后，急忙跑到A房间观察，但他没有观察到小磁针出现偏转。哪怕他换上磁性更强的磁铁进行相同的操作，还是没有观察到小磁针偏转。
（1）科拉顿试图通过 判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是 。（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是 。
9．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：
（1）小明设计的电路如图甲所示，在蹄形磁铁的磁场中放置一根导线ab，ab的两端分别跟开关、螺线管连接，螺线管旁边放置一枚小磁针，当ab中产生电流时，螺线管中有 通过，小磁针会发生偏转。
（2）小明闭合开关后，不管导线ab在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生电流，还是产生的电流太微弱了？他换用了一个灵敏电流计代替螺线管和小磁针，如果灵敏电流计指针发生偏转，表明导线ab中产生电流，实验的情况如图乙所示。
①观察并分析图A、B、C中的现象可知：导线ab静止时， (填“能”或“不能”，下同)产生感应电流；导线ab沿着磁感线方向运动时， 产生感应电流；导线ab做切割磁感线运动时， 产生感应电流。
②观察并分析图C、D中的现象可知：产生感应电流的条件之一是 。
（3）对比图甲和图乙两次实验后，小明认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是 。
10．（2024八下·西湖期末）小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系，将铜线制成的两个相同螺线形线圈（螺线管），分别与相同的灵敏电流计连接，一个N极向上，一个N极向下，均放在离线圈上端高度20cm处，由静止自由掉落通过线圈，实验操作如图甲、图乙所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
（1）本实验中，我们通过观察 来判断感应电流方向。
（2）实验过程中，小科按图甲、乙所示的方法进行操作，发现实验现象不太明显。为使现象更明显，请你对实验装置提出一条改进的措施： 。
（3）小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系，他通过改变 来改变切割磁感线的速度。记录数据如表，可得出的结论是： 。
11．（2024八下·镇海区期末）小科利用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿 （填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针会发生偏转。
（2）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针 （填“会”或“不会”）发生偏转。
（3）断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，电流表指针都不发生偏转。
得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中就产生感应电流。
12．（2024八下·杭州期末）小滨同学对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时，充电板中的交变电流在发射线圈中产生不断变化的磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小滨同学提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。
（1）在正确连接电路后，小滨发现Р线圈和Q线圈处于静止状态，当闭合开关瞬间或移动滑片时，灵敏电计表G指针会出现偏转。小滨请教科学老师后得知，当闭合电路所围成的平面内磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实，解释在图丙实验中若导体ab上下运动时，则闭合电路中不产生感应电流的原因 。
（2）闭合开关瞬间，灵敏电流计G指针偏转角度较小。小滨认为，可能是Р线圈中的电流变化过小，于是他将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想 。
13．（2024八下·拱墅期末）如图甲所示为发光二极管（LED）及其符号，它具有单向导电性，当电流从“+”极流入时会发光，当电流从“-”极流入时不会发光。小乐利用两个相同的发光二极管设计了如图乙所示装置来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”其实验步骤及现象如表所示：
实验步骤 实验现象
① 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧，S极向右快速插入玻璃管 A发光，B不发光
② 将插入玻璃管中的条形磁铁，快速向左拉出 A不发光，B发光
③ 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧，待填____极向右快速插入玻璃管 A不发光，B发光
（1）实验中，将两个相同的发光二极管反向并联的目的是 。
（2）根据①②可得出：感应电流的方向与 有关。
（3）若根据①③可得出：感应电流的方向与磁场方向有关。补全③的实验步骤。 。
（4）分析实验结果，通电螺线管产生的磁场对条形磁体的运动会产生 （选填“推动”或“阻碍”）作用。
14．（2024八下·余杭期中）在探究“产生感应电流条件”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）灵敏电流计的作用是 。若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那 么你认为首先应该关注的器材是 。
（2）在实验中，小金发现电流计指针摆动的角度有时会不同。于是，他想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过思考后，提出了以下几种猜想：
猜想1：与磁场的方向有关；
猜想2：与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想3：与磁场的强弱有关。
① 如图，为了验证猜想1是否正确，小金使金属棒以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动(假 定运动区域的磁场强弱相同)，读出电流计的示数为6mA 。然后，将磁体上下颠倒，使金 属棒仍以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动，发现电流计的示数仍为6mA。这说明猜想1是 (填“正确”或“错误”)的。
② 在验证猜想2时，在同一磁体中使金属棒以不同的速度大小水平匀速向右运动，读出电 流计测出的数值，记录的部分数据如表：
实验序号 1 2 3 4 5
速度v/cms1 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0
感应电流I/mA 2 3 6 7 8.
由表格能得到的结论是 。
15．（2024八下·义乌期中）小乐在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中，连接了如图甲所示的实验装置，并提出了以下猜想：
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
（1）小乐将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转：换用一个线圈匝数更多的螺线管重复实验，此时她想验证的是猜想 （填写编号）。
（2）小乐保持线圈匝数和切割磁感线速度相同，改变磁场的强弱，进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数；发现磁场越强，灵敏电流计指针偏转的格数越大。由此可得出的结论是： 。
（3）经进一步探究，小乐还发现：线圈匝数越多，线圈切割磁感线的速度越快，产生的感应电流也越大。小乐把装置中的电表换成电流传感器（能将各时刻的电流数据传输到计算机，在电脑屏幕上同步显示出I-t图像）。已知小乐将条形磁铁的N极以1厘米/秒的速度穿过螺线管时，得到如图中虚线所示的曲线，在该图中用实线画出以2厘米/秒的速度让同一条形磁铁的N极穿过同一螺线管时的大致图像。
16．（2024八下·余杭期末）实验是科学探究的重要途径，多角度的探索、对实验过程及结果的反思与改进都能让我们对实验背后的科学原理与方法有更深刻的理解。以下是教材中的部分实验，请回答相关问题：
（1）奥斯特实验：在静止的小磁针上方拉一根与小磁针垂直的直导线，当直导线通电时，发现小磁针并没有发生偏转，如图甲所示。请分析原因 。
（2）磁场对通电导线的作用实验：如图乙所示的装置，小科把导线ab放在磁场中，闭合开关后，看到ab导体运动。于是小科得出通电导体在磁场中会受到力的作用，小明认为具有这个实验不能说明一定是磁场给的力，还要补充一个去掉磁体的实验，当观察到导体不运动时才能说明小科的结论是正确的。除小明的思路外，请你再提供一个证明思路（说明方法与现象）： 。
（3）探究“感应电流产生的条件”实验：实验过程中发现电流表的指针偏转很小，下列方法中可以使指针偏转角度增大的是 。
①换用磁性更强的磁体 ②换用导线绕成线圈进行运动
③换用更细的导线 ④使导体运动速度加快
17．（2024八下·苍南月考）学校开展项目化学习挑战赛-为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED 灯(图甲，LED 灯具有单向导电性，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光)等。
（1）[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用 原理。
[方案设计]乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
（2）[产品制作]小科用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V 的LED 灯发光。
（3）[项目评价]节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光
使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光
根据评价表，小科设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分，请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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