人教版九年级物理 20.5磁生电 教案

第5节 磁生电


教学目标
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.了解电磁感应在生产、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。
教学重点
电磁感应现象产生的条件，发电机的工作原理。
教学难点
电磁感应现象产生的条件
教学过程




第1课时

一、引入课题
以前学过的奥斯特实验说明电可以生磁，那么反过来磁能不能生电呢？现在我们所用的发电机是可以产生电，它是由磁产生的吗？它的工作原理是什么，什么条件下才能生电？今天我们就研究这个问题？
二、新课讲授
1.什么情况下磁可以生电
（1）由奥斯特实验，当导线中能有电流时，小磁针会转动，那么反过来，如果我们让小磁针转动，导线中会不会有电流产生呢？
（2）通电导线在磁场中会受到力的作用，从而使导体发生了运动，那么反过来，如果让导体在磁场中先运动，导体中会不会产生电流呢？
（3）实验：教材装置，探究在什么情况下才能产生电流。
（4）尝试的角度
①让直导线在蹄形磁体的磁场中静止，换用不同强度的磁体，观察到电流表指针不偏转；
②让直导线在蹄形磁体中上、下运动，观察到电流表指针不偏转，这说明没有产生电流；
③将直导线在磁场中左右运动，电流表指针发生了偏转，说明导线中产生了电流；
④将直导线在磁场中斜着运动，电流表指针也发生了偏转，说明导线中产生了电流。
（5）结论：如果导体在磁场中做切割磁感线运动，则导体中就会产生电流，我们把这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。
电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的，他经过十年坚持不懈的努力，才发现了这一现象，这种热爱科学，坚持探索真理的可贵精神值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。
2.发电机
（1）老师出示发电机模型。
实验：把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来，当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动，观察到什么？
实验：用电流表换下小灯泡，缓慢摇动大轮，观察电流表的指针发生了怎样的变化。
现象：电流表指针左右摆动。
（2）为什么会是这样的呢？
①发电机的构造
发电机是由哪几部分组成的？
学生看书后回答：它是由磁体、线圈、滑环、电刷组成。与电动机相似，但没有电动机的换向器。
②工作原理（参见教材第135页）
当线圈在外力的带动下在磁场中转动时，线圈的两个边分别切割磁感线，且切割的方向不同，所以它们主生的感应电流方向也不同，这正好使线圈沿着某一个方向向外流出电流。
当线圈继续转动时，两边切割磁感线的方向变成了倾斜的方向，使得切割磁感线的条数减少，故产生的感应电流也减小，所以出现一大一小的指针摆动现象。
当线圈转过了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，所以还会出现电流表指针方向一会儿向左偏一会儿向右偏的现象。
3.交流电
（1）概念：线圈转动一周，电流方向变化两次，发电机发出的电流方向是周期性变化的，我们把周期性改变方向的电流叫交电流，简称交流。
（2）频率：在交流电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率；频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz，线圈转动一周所用的时间叫周期。我国照明用电的频率是50Hz，周期是0.02秒。
（3）交直流电的转换
如教材图20.5-4所示的发电机发出的是交流电，因为线圈本身产生的就是方向周期性变化的交流电；如果我们把两个圆环换成一个换向器，它就可以把线圈内产生的交流电经过转换，输出的是方向不变的直流电，但大小也是要周期性改变的。
4.实际发电机的构造
（1）由定子和转子组成，小型发电机采用线圈转动，磁场不动的方式；大型发电机采用线圈不动，磁场转动的方式，因为大型发电机的电流大，电刷与滑环间容易产生电火花，很不安全，故采用旋转磁极的方式发电
（2）能量的转化：发电机发电过程是把机械能转化为电能；实际发电是由其他形式的能转化为电能的。
三、课堂小结
1.电磁感应现象
2.发电机的结构及其工作原理
3.什么是交流电？我国供生产生活用的交流电周期和频率。
四、板书设计
20.5 磁生电
1.磁生电的条件
2. 感应电流的方向
3.电磁感应现象的能量转化：机械能→电能
4. 发电机
（1）组成
（2）原理：电磁感应现象
5. 交流电：周期性改变方向的电流
（1）周期：完成一次周期性变化的时间﹙秒﹚ T=0.02s
（2）频率：1秒内完成周期性变化的次数 ﹙赫兹﹚f=50Hz


第2课时（习题课）

一、复习提问
1.磁生电是谁最先发现的？磁生电的条件是什么？
2.感应电流的方向与哪些因素有关？
3.交流发电机的工作原理和工作过程中的能量转化各是什么？
4.说出我国交流电的周期和频率各是多少？
二、典型例题
例1 法拉第在奥斯特发现“电生磁”的启示下，利用逆向思维提出了假设：_______，并经过十年的探索终于发现了_______现象。
思路导航：物理学史为我们进行创新精神的培养提供了大量有益的资料。本题就是利用法拉第发现电磁感应现象，启迪我们从中得到科学的思维方法，不必死记硬背就可以回答此题。（中考中也很重视思维方法的考查）
答案：“磁也能产生电”，电磁感应。
例2 关于闭合电路的部分导体在磁场中运动而产生感应电流的说法正确的是
A.做任何运动时，都会有感应电流。
B.与磁体做相对运动时，一定有感应电流。
C.沿磁感线运动时，一定有感应电流。
D.切割磁感线运动时，一定有感应电流。
思路导航：本题考查对产生电磁感应现象条件的理解的概念题。闭合回路的一部分导体在磁场中不是做任何运动都会产生感应电流，只有做切割磁感线运动时，才会产生感应电流。对叙述产生电磁感应现象条件的文字不能随意更改，要牢牢记住。（对定义的理解要透彻全面）
D正确。
例3 如下图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ）?

A.开关S断开时，导线ab竖直向下运动。?
B.开关S闭合时，导线ab竖直向上运动。?
C.开关S断开时，导线ab从纸内向纸外运动。?
D.开关S闭合时，导线ab从纸外向纸内运动。?
思路导航：与上题类似，这是验证电磁感应现象的一个实验装置，做电磁感应现象的题目时，只要弄清产生感应电流的条件，符合条件就能产生感应电流。值得注意的是要能正确地判断导体是否在做切割磁感线运动。产生感应电流的条件是：（1）闭合电路，（2）一部分导体，（3）在磁场中，（4）做切割磁感应线的运动，针对上述条件看四个答案应选D。
三、反馈练习
1.如下图所示，a表示垂直于纸面的导线，若A、C两图中的导线是断开电路的一部分，B、D两图中的导线是闭合电路的一部分。当导线沿图中箭头方向运动时，能产生感应电流的是（ ）

2.下列说法错误的是（ ）
A.奥斯特发现了“电能生磁”。
B.电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
C.电动机工作时将电能转化为机械能。
D.电动机和发电机的实质是一样的。
3.如下图所示，甲是_____________原理图，乙是_____________原理图。

4.处在磁场中的线圈通电时，在_________作用下，会发生转动，转动的方向与_________的方向和_________的方向有关。我们逆向思维，处在磁场中的线圈不通电，让其转动，在线圈中可能会产生_________。
答案：1. D 2. D 3. 电动机 发电机 4.磁场力 电流 磁场 电流