14.7 学生实验——探究产生感应电流的条件
导学目标
1.知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。
2.了解发电机、动圈式话筒的构造、工作原理,知道它们工作时的能量转化。
3.知道什么是交流电，知道我国供生产和生活用的交流电的频率，能把交流电和直流电区
分开来。
4.经历探究磁生电的条件的过程，进一步了解电和磁之间的相互联系。
重点：电磁感应现象，产生感应电流的条件，知道交流发电机的工作原理。
难点：探究电磁感应现象，总结归纳产生感应电流的条件。
自主学习
1.当导体回路中的一部分在磁场中做 运动时，回路中就会产生 ，这种现
象称为电磁感应。产生的电流叫作 电流。 首先发现了电磁感应
现象。
2.感应电流的方向跟 方向和 方向都有关系。
3.动圈式话筒根据 现象制成的。
4.发电机的制作原理是 ，有 发电机和 发电机。
合作探究
一、 电磁感应现象
猜想：在什么条件下，磁场能产生电流？
做一做：按照14-51组装器材，连接成一个闭合回路。闭合开关，观察下列各种情况
下，电流表的指针是否偏转？把观察的现象记录在表格中。
磁体、线框都不动；
磁体不动，线框的底边ab向左运动；
磁体不动，线框的底边ab向右运动；
磁体不动，线框的底边向上或向下运动；
线框的底边ab不动，磁体向左运动（切割磁感线）；
线框的底边ab不动，磁体向右运动（切割磁感线）；
（7）线框的底边ab不动，磁体做上下运动；
实验次数
磁体或ab的运动方向
电流表的指针是否偏转或方向
是否有电流产生
1
2
3
4
5
6
7
填一填：
（1）当 中的一部分在 中做 时，回路中就会产生电流，这种现象称为电磁感应。产生的电流叫作 电流。
（2）感应电流的方向跟 和 都有关系。
二、什么是交流电
观察演示实验，填一填
用手摇动发电机，观察到灯泡 ，把电路中接入电流表，再用不同的力摇动发电
机，观察到电流表的指针 。
归纳：大小和方向都发生变化的电流，成为交流电。
观察图14-54，一起分析交流发电机和直流发电机的工作过程：
如图，线圈在磁场中转动时，因为，左图中，ab边向 切割磁感线，cd边向 切割磁感线，右图中，ab边向 切割磁感线，cd边向 切割磁感线，所以，在一周内，线圈中产生了流动方向 的感应电流，称为交流发电机。
如图14-55，如果把交流发电机的滑环换成由 组成的换向器，虽然线圈中产生的仍然是交流电，但是从换向器输出的却是方向 的电流了，叫做直流电，称为直流发电机。
注意：两种发电机的的线圈中产生的都是 ，如果通过“滑环”输出电流是交流电，如果通过换向器输出电流是直流电。
当堂检测
1.如图所示，将一根金属棒ab与灵敏电流计组成闭合电路，让金属棒在磁场中做 运动时，若观察到__________________,说明有感应电流产生．如果让金属棒反方向运动时，发现灵敏电流计指针的偏转方向与刚才 ，说明感应电流方向与金属棒的运动方向 。发现“电磁感应”现象的物理学家是 ，该发现导致了世界上第一台 机的发明。
2.当你对着动圈式麦克风说话或唱歌时，人声带由于 产生的声音，通过 传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的 ，线圈在运动中能量的转化情况是 。
3．直流发电机工作时，能量的转化情况是（ ）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．机械能转化为电能 D．电能转化为机械能
4．下列关于电磁现象的说法中，正确的是
A．发电机工作时，将机械能转化为电能
B．玩具电动车的电动机是利用电磁感应现象工作的
C．闭合电路的部分导体在磁场中运动时，一定产生感应电流
D．通电导体在磁场中受力方向只与电流的方向有关
5.有人发明了一种“发电地板”，如图所示。发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成，行人或车辆通过时，挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动，使能发电。该发电地板的工作原理与下列哪个选项的实验原理相同（ ）
B． C． D．
6.在电与磁的研究过程中，很多科学家呕心沥血，作出了杰出的贡献。下列科学家及研究成果与成果的应用描述，完全正确的是 （ ）
A．沈括——磁偏角——制造出了指南针，使人类更好地掌握了航海技术
B．奥特斯——电流磁效应——制造出了电动机，提高了人类的工作效率
C．安培——安培定则——制造出了电磁铁，开拓了电与磁之联系的科学研究
D．法拉第——电磁感应——制造出了发电机，让人类逐步进入了“电”文明时代
7.科研人员研制的少儿“发电鞋”如图所示，鞋的内部安装了磁铁和线圈。当少儿走动时，
会驱动磁性转子转动，线圈中产生电流，使得彩灯闪烁，提高了安全性。下列说法正确
的是 （ ）
A.发电鞋是利用电流磁效应原理制成的
B．发电鞋工作时将电能转化为机械能
C．发电鞋是利用电磁感应原理制成的
D．发电鞋是利用通电线圈在磁场里受力转动制成的
我的收获
14.7 学生实验:探究——产生感应电流的条件
一、知识与技能
1.知道电磁感应现象,知道产生感应电流的条件.
2.了解发电机、动圈式话筒的构造、工作原理,知道它们工作时的能量转化.
3.知道什么是交流电,知道我国供生产和生活用的交流电的频率,能把交流电和直流电区分开来.
二、过程与方法
1.经历探究磁生电的条件的过程,进一步了解电和磁之间的相互联系.
2.观察和体验发电机是怎样发电的.
三、情感态度与价值观
1.认识自然现象之间是相互联系的,认识科学研究方法的重要性.
2.认识任何创造发明都是科学探索的成果,初步培养创造发明的意识.
【重点难点】
重点:电磁感应现象,产生感应电流的条件,知道交流发电机的工作原理.
难点:探究电磁感应现象,总结归纳产生感应电流的条件.
【新课导入】
导入1:实验导入
演示实验:教师使用手摇发电机发电,学生观察现象.
师:发电机是如何发电的呢?本节我们来研究这个问题.
导入2:问题导入
师:同学们,奥斯特发现了电能生磁的现象.既然电能生磁,那磁能不能生电呢?本节我们就来研究一下这个问题.
导入3:情景导入
多媒体播放视频:电是从哪里来的.
师:发电的方法虽然多种多样,但是它们的主要部件都是发电机,通过今天的课,我们就能知道发电机的原理.
【课堂探究】
一、电磁感应现象
问题与猜想:在什么条件下,磁场能产生电流?
制订计划
1.按照(教材)图1451组装器材,连接成一个闭合回路.
2.闭合开关,观察下列各种情况下,电流表的指针是否偏转?
(1)磁体、线框都不动;
(2)磁体不动,线框的底边ab向左运动;
(3)磁体不动,线框的底边ab向右运动;
(4)磁体不动,线框的底边向上或向下运动;
(5)线框的底边ab不动,磁体向左运动(切割磁感线);
(6)线框的底边ab不动,磁体向右运动(切割磁感线);
(7)线框的底边ab不动,磁体做上下运动.
3.进行实验,收集证据,把观察的现象记录在表格中.
实验次数
磁体或ab的
运动方向
电流表的指针方向
是否偏转
是否有
电流产生
1
2
3
4
5
6
7
4.分析现象得出结论
板书:(1)当导体回路中的一部分在磁场中做切割磁感线运动时,回路中就会产生电流,这种现象称为电磁感应.产生的电流叫作感应电流.
(2)感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁场方向都有关系.
多媒体展示:法拉第的事迹.
二、动圈式话筒
阅读教材相关内容,回答下列问题.
1.话筒的作用是什么?
2.动圈式话筒根据什么现象制成的?
3.说出这种话筒的工作原理.
三、发电机
请阅读教材相关的内容,回答下列问题.
1.发电机的制作原理是什么?工作时的能量转化是怎样的?
2.什么是交流电?我国交流电的频率是多少?
3.发电机由什么构成?发电机有哪两种?说出两种发电机的原理.
重点讲解:
(1)什么是交流电
教师演示:用手摇动发电机,观察有什么现象发生?在电路中接入电流表,再摇动发电机,观察电流表的指针有什么变化?
归纳:大小和方向都发生变化的电流,称为交流电.
(2)交流发电机和直流发电机的工作过程:
如(教材)图1454,线圈在磁场中转动时,左图中,ab边向下切割磁感线,cd边向上切割磁感线,右图中,ab边向上切割磁感线,cd边向下切割磁感线,在一周内,线圈中产生了流动方向相反的感应电流,这种输出交流电的发电机称为交流发电机.
如(教材)图1455,如果把交流发电机的滑环换成由两个半环组成的换向器,虽然线圈中产生的仍然是交流电,但是从换向器输出的却是方向不变的电流了,叫作直流电,这种发电机称为直流发电机.
注意:两种发电机的线圈中产生的都是交流电,如果通过“滑环”输出电流是交流电,如果通过换向器输出电流是直流电.
1.如图所示,闭合开关,先将导体ab水平用力向右移动,导体cd也随之运动起来.下列说法正确的是( D )
A.实验装置中的甲装置产生的现象在生活中的应用是电动机
B.实验装置中的乙装置的原理是电磁感应现象
C.实验装置中的乙装置把机械能转化为电能
D.如果回路均为超导材料制成,且导体ab与cd之间距离足够大,当回路中产生感应电流后,同时撤去两蹄形磁体,则回路中电流很长时间不消失
2.
如图所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置示意图.关于这个实验,下列说法正确的是( C )
A.当导体棒沿竖直方向上下运动时,灵敏电流计的指针发生偏转
B.当导体棒相对水平方向斜向上运动时,灵敏电流计的指针不发生偏转
C.当导体棒沿水平方向左右运动时,灵敏电流计的指针发生偏转
D.当导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针都向同一方向偏转
3.(多选题)如图所示,能够说明“磁生电”的是( CD )
4.
在学校实验室开放时,同学们对实验室中的手摇发电机非常感兴趣,他们想:发电机产生的感应电流大小跟哪些因素有关呢?于是他们开展了探究,如图所示是他们所用的发电机,下表是实验记录表.
实验顺序
线圈转速
线圈转向
小灯泡亮度
1
2
3
(1)根据表格可知,他们准备研究发电机产生感应电流的大小是否与 线圈转速和线圈转向 有关.?
(2)手摇发电机在发电时将 机械(动) 能转化为电能.?
(3)他们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小,像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”.下列应用的方法属于“转换法”的是 ① (填序号).?
①根据磁体吸引大头针的多少来判断磁性的强弱
②探究影响电磁铁磁性强弱的因素
③把电流与水流相比较来认识电流
麦克风的工作原理
麦克风也称为话筒,它一般有两种,一种是动圈麦克风,一种是驻极体麦克风.
动圈麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜振动,然后震膜上的线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割,形成微弱的电流.
驻极体麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜振动,从而使上震膜和下金属铁片的距离产生变化,使其电容改变,形成电流阻抗.
声卡的MICIN(麦克风输入端)是对阻抗性的信号进行放大,驻极体麦克风用的LINEIN(音频输入)是对微弱电流进行放大,而动圈式麦克风是利用前置放大电路对输出信号加以放大.如果动圈麦插在MICIN上,或许可以用,又或许会出现各种不同的问题,这要取决于声卡的兼容性和麦克风的质量.
因此录歌时,可以用质量稍好的驻极体麦头插在MICIN上录,其实质量好点的驻极体麦克风不比动圈麦克风差,因为驻极体的频响宽,指向性好,灵敏度高.
