1.5 磁生电（课件 30张PPT）--2024-2025学年浙教版科学八年级下册

(共30张PPT)
浙教版八年级科学下册
第一章 电与磁
灯泡通电能发光，洗衣机通电能转动，电磁炉通电能加热食物……这些电器设备使用的电来自于发电厂。那么，发电厂是如何产生电的？
一、电磁感应现象
自从奥斯特发现了“电”能生“磁”后，许多科学家开始探索磁能否产生电。英国物理学家法拉第经过了长达 10 年的艰辛探索，终于在 1831年发现了磁生电的条件和规律，实现了利用磁场获得电流的愿望。法拉第的这个重大发现，带来了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。
产生电磁感应现象的条件和规律
一、电磁感应现象
最初研究电磁感应现象时，法拉第用很强的磁场或很强的恒定电流做实验，看看邻近的电路中会不会产生电流。在经历了多次失败后，他终于发现“磁生电”是一种在运动和变化的过程中才能产生的现象。下面，让我们追寻着法拉第的脚步，一起来探究电磁感应现象。
1．提出问题：
如何通过“在磁场中运动的导体”和“运动的磁体”来产生电？
产生电磁感应现象的条件和规律
一、电磁感应现象
2．设计实验电路：
如图 1-47 所示，将线圈的一边放入蹄形磁体的磁场中，线圈、开关和灵敏电流表串联成一个闭合回路，电流表用来检测电路中是否有电流。
3．实验过程：
（1）线圈的一边在磁场中静止时 ：
①闭合开关后，观察电流表指针是否偏转。
②换用磁性更强的蹄形磁体，闭合开关后，观察电流表指针是否偏转。
③换用匝数更多的线圈，闭合开关后，观察电流表指针是否偏转。
产生电磁感应现象的条件和规律
一、电磁感应现象
（2）线圈的一边在磁场中运动时 ：
①闭合开关后，让导线在磁场中做水平（即垂直于磁场方向）向左运动和向右运动，观察电流表指针是否偏转。
②闭合开关后，让导线在磁场中做垂直（即平行于磁场方向）向上运动和向下运动，观察电流表指针是否偏转。
③闭合开关后，让导线在磁场中做斜向上运动和斜向下运动，观察电流表指针是否偏转。
产生电磁感应现象的条件和规律
一、电磁感应现象
（3）导线静止而磁体运动 ：
①闭合开关后，让磁体做水平向左运动和向右运动，观察电流表指针是否偏转。
②闭合开关后，让磁体做垂直向上运动和向下运动，观察电流表指针是否偏转。
③闭合开关后，让磁体做斜向上运动和斜向下运动，观察电流表指针是否偏转。
4．设计记录实验数据的表格：
产生电磁感应现象的条件和规律
一、电磁感应现象
5．分析与论证：
归纳什么情况下能够产生感应电流？产生的电流方向跟哪些因素有关？
6．实验结论：
通过这个实验，你能得出的结论是 ________________________________
__________________________________________________________________。
[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。
一、电磁感应现象
2.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。
3.产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合,导体切割磁感线时不会产生感应电流,但在导体两端会有感应电压。
一、电磁感应现象
(2)导体做切割磁感线运动。
①如果把磁感线比作甘蔗,把导体比作刀,要使一根甘蔗分成几节,必须让刀与甘蔗成一定角度,垂直或斜着都可以,若刀沿平行于甘蔗的方向运动,则无法把甘蔗分节;
②由运动的相对性可知,如果导体静止,让磁体运动,也能达到切割磁感线的效果,也能产生感应电流。
一、电磁感应现象
如何用实验方法研究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度及磁场强弱之间的关系？
一、电磁感应现象
(1)利用教材第21页探究的装置继续实验,保证导线在垂直磁感线方向上做切割磁感线运动,分别慢速与快速切割磁感线,观察灵敏电流表指针的偏转情况,来研究感应电流大小与导体切割磁感线的速度的关系。
(2)利用上述实验装置继续实验,记录快速垂直切割磁感线时灵敏电流表指针的偏转情况,然后换用磁性明显比原磁体强的磁体,保证导线同样快速垂直切割磁感线,观察灵敏电流表指针的偏转情况,以此来研究感应电流大小与磁场强弱之间的关系
3.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的方向或磁场方向,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。
一、电磁感应现象
4.影响感应电流大小的因素
(1)导体做切割磁感线运动的速度越快,感应电流越大;
(2)磁场越强,感应电流越大;
(3)切割磁感线的导线匝数越多,感应电流越大;
(4)导体切割磁感线的有效长度越长,感应电流越大。
5.能量转化
电磁感应现象中,移动导体切割磁感线时消耗了机械能,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。
一、电磁感应现象
文在探究“什么条件下磁可以生电”时观察到如图所示的现象，下列关于这一现象说法正确的是（　　）
A．丹麦物理学家奥斯特进行了多次实验，发现了磁可以生电
B．若改变导体的运动方向，同时将磁体的N、S极对调，灵敏电流计指针的偏转方向与图中相反
C．若导体AB沿磁感线方向向上运动，灵敏电流计指针也会发生偏转
D．发电机是利用磁生电的原理工作的
【答案】D
【解析】A、英国物理学家法拉第进行了多次实验，发现了磁可以生电，故A错误；B、若改变导体的运动方向，同时将磁体的N、S极对调，感应电流的方向不变，则灵敏电流计指针的偏转方向不变，故B错误；C、若导体AB沿磁感线方向向上运动，因为没有做切割磁感线运动，所以灵敏电流计指针不会发生偏转，故C错误；D、发电机的原理是电磁感应现象，是利用磁生电的原理工作的，故D正确。
发电机是根据电磁感应原理制成的。它是一种能把机械能转化为电能的装置。
二、交流发电机
把手摇发电机与电流表连接 起 来， 如 图 1-50 所 示。 转 动手摇发电机的线圈，可以看到电流 表 的 指 针 _______________，
说明发电机产生的电流方向是________________ 的。
2.直流电和交流电
(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,意义:在1秒内电流方向改变100 次。
二、交流发电机
3.交流发电机
(1)工作原理
发电机是根据电磁感应原理制成的,是一种能把机械能转化为电能的装置。
(2)基本结构:磁体、矩形线圈、铜环、电刷等。
二、交流发电机
如图 1-51 是交流发电机的工作原理图，它主要由转子（线圈）和定子（磁体）组成，再利用铜环（E、F）和电刷（A、B）把线圈产生的电输送给用电器。当转子线圈转动时，线圈的 ab 边与 cd 边切割磁感线而产生感应电流。实际使用的大型交流发电机，一般采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，如图1-52 所示。为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体。
二、交流发电机
发电机与电动机的结构本质上是一样的，因此，电动机也可用来做发电机，如图 1-53 所示。
二、交流发电机
3.交流发电机
(3)工作过程
二、交流发电机
说明：在外力作用下,线圈在磁场中转动一周,切割磁感线的向改变两次,感应电流的方向随之改变两次,从而产生方向呈周期性变化的交流电。
二、交流发电机
交流发电机与直流发电机的异同 相同点 不同点
交流发电机 线圈中产生的电流都是交流电 外电路中使用的是两个铜质圆环，外电路中的电流是交流电
直流发电机 外电路中使用的是两个铜质半环，外电路中的电流是直流电
交流电与直流电有什么不同？通过查阅资料，了解为什么平时我们用得最多的是交流电而不是直流电。
(1)家庭用电是由交流发电机发出的,电流的方向发生周期性变化,是交流电。电池提供的电流,其方向不随时间而改变,是直流电。
(2)由于交流电可以使用变压器以高电压、低电流的方式输电，可以大大降低输电线上的电能损失,从而实现远距离输电。使用交流电比使用直流电优越,可以大幅度地降低供电成本,且生活中大部分电动机是交流电动机,所以我们平时用的最多的是交流电而不是直流电。
二、交流发电机
小明以塑料为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光，下列说法不正确的是（　　）
A．甲、乙电机转动
B．甲电机相当于发电机
C．乙电机相当于电动机
D．将电源正负极对调，灯泡亮度发生改变
【答案】D
【解析】A、闭合开关，乙电机转动，乙带动甲电机转动。选项正确；
B、开关S闭合后，灯泡发光，说明电路中有电流，由甲电机提供，甲电机相当于发电机。选项正确；
C、闭合开关，乙电机转动，乙电机相当于电动机。选项正确；
D、将电源正负极对调，甲乙电机的转速不变，甲电机产生的感应电流大小不变，灯泡的实际功率不变，亮度不变。选项错误。
课堂小结
如图所示是一种环保型手电筒。使用时，只要将它来回摇晃，就能使灯泡发光。四幅图中能反映这种手电筒的工作原理的是（　　）
【答案】C
【解析】如图所示是一种环保型手电筒，使用它时只要将它来回摇晃，就能使灯泡发光，能产生电，是利用电磁感应现象的原理工作的；
A、该装置是奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，与手电筒工作原理不同，故A错误；
B、该图是电动机的原理图，利用了通电线圈在磁场中受力的作用，与该手电筒的工作原理不同，故B错误；
C、闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中产生感应电流，是电磁感应现象，故C正确；
D、图中利用小磁针来反映条形磁铁周围的磁场情况，故D错误。
课堂小练习
2、如图是手机无线充电装置。它的原理是发射线圈通过一定频率的交流电，发射线圈周围会产生交替变化的磁场，于是在接收线圈中就产生了一定的电流，从而将电能从发射线圈转移到接收线圈，给手机供电。下列选项中与接收线圈工作原理相同的是（　　）
【答案】A
【解析】：由题意可知，受电线圈是利用电磁感应原理进行工作的；A、开关闭合后，在外力作用下使导体ab前后移动，做切割磁感应线运动，则电流表指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，是电磁感应现象，故A正确；B、图中开关闭合后，电路中有电流，通电导体在磁场中受到磁场力的作用发生运动，故B错误；
C、图中是奥斯特实验，小磁针指针偏转说明通电导体周围有磁场，故C错误；D、图中是电磁铁，开关闭合后，铁屑被吸引，是利用电流的磁效应工作的，故D错误。
课堂小练习
市面上有一款不需要电池的自发电门铃，如图所示。当按压门铃压板时，压板后面的弹簧会带动磁体运动，从而在线圈中产生电流，发声元件便可以发出声音。这种门铃发电的原理是（　　）
A．电磁感应现象
B．电流的磁效应
C．磁极间的相互作用
D．通电导体在磁场中受力运动
【答案】A
【解析】当按压门铃压板时，压板后面的弹簧会带动磁体运动，从而在线圈中产生电流，这是电磁感应现象，此过程将机械能转化为电能；故A正确，BCD错误。
故选：A。
课堂小练习
4随着充电汽车越来越多地进入到千家万户，有人提出打造充电公路的想法。如图所示是充电公路的工作原理，预埋的线圈A通电后产生磁场并使行驶在公路上的汽车充电，A、B两处线圈的工作原理与图中实验相同的是（　　）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【答案】C
【解析】根据题意可知，线圈A被埋在地下，因为通过电流而产生磁场，利用电流的磁效应；而车底的线圈在公路上行驶时做切割磁感线运动，从而产生电流，为汽车充电，这就是电磁感应现象；
①图中开关闭合后，导体在磁场中受力运动，故①错误；
②图中是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，是电流的磁效应，故②正确；
③图中实验说明同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，故③错误；
④图中导体ab做切割磁感线运动时，电流表指针发生偏转，电路中有感应电流产生，是电磁感应现象，故④正确。
课堂小练习
5、小明以塑料为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光，下列说法不正确的是（　　）
A．甲、乙电机转动
B．甲电机相当于发电机
C．乙电机相当于电动机
D．将电源正负极对调，灯泡亮度发生改变
【答案】D
【解析】A、闭合开关，乙电机转动，乙带动甲电机转动。选项正确；
B、开关S闭合后，灯泡发光，说明电路中有电流，由甲电机提供，甲电机相当于发电机。选项正确；
C、闭合开关，乙电机转动，乙电机相当于电动机。选项正确；
D、将电源正负极对调，甲乙电机的转速不变，甲电机产生的感应电流大小不变，灯泡的实际功率不变，亮度不变。选项错误。
课堂小练习