第5节 磁生电
第1课时
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。
教学重难点
教学重点
通过实验探究，认识电磁感应现象，发现磁生电的条件。
教学难点
产生感应电流的条件。
教学用具
演示电流表、蹄形磁铁、导线、直导线、铁架台、细线、开关、多媒体课件等。
相关资源
图片、教学实验视频等。
教学过程
课堂引入
1820年，奥斯特在课堂上做实验时终于发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转。也就是说通过电能得到磁。那么反过来，利用磁能不能得到电呢? 这一问题在当时引起了很多科学家的关注。
10年后，终于有一位科学家用他的实验线圈突破了这一难题，有了伟大的发现。这位科学家就是英国物理学家法拉第，1821—1831年间，法拉第进行了多次实验，发现了磁可以产生电的事实。
新知讲解
一、什么情况下磁能生电
1．探究什么情况下磁能产生电。
实验设计1
如图，将导线跟电流表组成闭合回路。让部分导体置于磁场中静止，观察其中电流表的变化。
实验分析1
发现闭合回路的一部分导体在磁场中静止，电流表的指针没有变化。
我们对实验进行分析：电流表指针没有偏转，没有电流产生。是不是磁场强度问题呢？难道是磁场太弱？我们换用更强的磁场来试试。
再加一块磁铁进行实验，发现电流表的指针还是没有变化。
电流表的指针没有变化，是不是单根导线的问题？不妨我们换用匝数很多的线圈再试试。
换用多匝线圈进行操作，发现电流表的指针还是没有变化。
没有电流产生，是不是因为磁体和导体相对静止而造成的呢？同学们联想一下奥斯特实验：通电磁针偏转。通电——电流从无到有，磁针偏转——磁针从静止变为运动。反过来，若导体和磁体有相对运动，导体中能产生电流吗？我们设计实验来试一试。
实验设计2
如图，将导线跟电流表组成闭合回路。让部分导体置于磁场中运动，观察其中电流表的变化。
实验分析2
将闭合回路的一部分导体置于磁场中，让导体在磁场里朝各个方向运动，观察电流表的指针。
导体上下运动，电流表的指针没有变化；左右运动，也没有变化；前后运动，电流表的指针偏转了。
问题来了，同样是导体在磁场中运动，为什么有时有电流，有时却没有呢？
我们把在磁场中运动的导体想象成一把刀，磁感线想象成实实在在的线，当刀沿着磁感线方向上下运动以及左右运动时，磁感线没有被切割；前后运动时，刀片就会切割磁感线。
因此，分析实验可知：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，产生的电流叫做感应电流。这个现象就是法拉第发现的电磁感应现象。
实验设计3
导体在做切割磁感线运动时，电流表的指针来回摆动，感应电流的方向会与哪些因素有关呢？
实验分析3
请看实验操作，用线圈分别向前和向后切割磁感线，请大家认真观察灵敏电流计的指针。向前切割，指针向左偏；向后切割，指针向右偏。
这说明：在磁感线方向一定时，产生的感应电流方向会随着切割磁感线的方向的改变而改变。感应电流的方向与磁感线的方向有没有关系呢？
改变磁感线的方向，观察导体切割磁感线的方向对电流方向的影响。
磁感线从上到下时，导体向前切割磁感线，电流表指针向左偏。把N、S极对调，改变磁感线的方向，仍然向前切割，指针却向右偏。这说明切割磁感线的方向一定，感应电流的方向与磁感线的方向有关。
2．电磁感应现象中的能量转化
教师提问：（1）电磁感应现象中，靠外力使导体切割磁感线，消耗了什么能？得到了什么能？
靠外力使导体运动，消耗了机械能；电流计中有电流通过，所以获得了电能。
（2）电磁感应现象中实现了什么能向什么能的转化？
实现了从机械能向电能的转化。
（3）电磁感应现象在生活中有什么应用？
晃动式手电筒、动圈式话筒、发电机等。
（4）教师出示图片并提问：如图是一个动圈式话筒的简图，说出它是如何把声音信号转化为电信号的。
学生讨论并回答，当人对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈处于永久磁体的磁场中，在来回振动时会做切割磁感线运动，在线圈中能产生随着声音的变化而变化的感应电流，经放大后，通过扬声器还原成声音。
典型例题
例1 如图是研究产生感应电流的实验，下列说法正确的是（ ）
A．只要导体AB在磁场中运动，电流表的指针就会发生偏转
B．对调两个磁极方向，电流表的指针偏转方向发生改变
C．改变导体AB切割磁感线的方向，电流表的指针偏转方向不发生改变
D．电磁感应是把电能转化成机械能
解析：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动时，电路中才产生感应电流，电流表的指针才发生偏转；若导体AB在磁场中运动时没有切割磁感线，则电流表的指针不会发生偏转，故A项说法错误。
切割磁感线的方向不变，对调两个磁极方向，则感应电流的方向改变，电流表的指针偏转方向发生改变，故B项说法正确。
磁场方向不变，改变导体AB切割磁感线的方向，则感应电流的方向改变，电流表的指针偏转方向发生改变，故C项说法错误。
电磁感应是把机械能转化为电能，故D项说法错误。
答案：B
例2 如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力
D．扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
解析：A选项，动圈式扬声器在工作过程中消耗了电能，把电能转化为机械能，故A错误。
B选项，动圈式扬声器是把强弱变化的电流变成声音信号的装备，它利用了磁场对电流有力的作用的原理，故B正确。
C选项，当线圈中有电流通过时，扬声器中的永久磁体会对线圈有作用力，故C错误。
D选项，发电机的制作原理是电磁感应，而扬声器的工作原理是磁场对电流有力的作用，故D错误。
答案：B
例3 如图所示是手机无线充电的原理图，其工作过程是：电流通过送电线圈产生变化的磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电。下列说法不正确的是（ ）
A．送电线圈利用了电流的磁效应产生变化磁场
B．受电线圈利用电磁感应原理产生感应电流
C．手机充电的过程中，电能转化为化学能
D．受电线圈产生电流与电动机的工作原理相似
解析：通电导体周围存在磁场，所以电流通过送电线圈产生变化的磁场，故A正确。
受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电，这是利用电磁感应原理工作的，故B正确。
手机充电过程中，消耗的电能以化学能的形式储存起来，故C正确。
受电线圈是利用电磁感应原理工作的，电动机是根据磁场对通电导体有力的作用原理工作的，故D不正确。
答案：D
课堂小结
一、什么情况下磁能生电
1．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，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应现象。
2．感应电流：发生电磁感应现象时，产生的电流叫做感应电流。
3．发生电磁感应时，机械能转化为电能。
第5节 磁生电
第2课时
教学目标
了解发电机的原理，知道发电机工作过程的能量转化。
教学重难点
教学重点
电机工作过程的能量转化。
教学难点
发电机的原理。
教学用具
演示电流表、蹄形磁铁、导线、直导线、铁架台、细线、开关、多媒体、课件、手摇发电机。
相关资源
图片等。
教学过程
课堂引入
今天，无论是我们日常生活中使用的电，还是工农业生产中使用的电，大多是由电网提供的，是从发电厂里的发电机产生的，经过远距离传输，到达工厂、农村、学校和家庭。火力发电厂中，是汽轮机带动发电机；水力发电站中，是水轮机带动发电机；风力发电中，是风车带动发电机；无论哪种发电，都是通过发电机发电的。那么发电机是怎么发电的呢？
新知讲解
一、发电机
教师展示图片，水力发电站里都有发电机，你知道发电机是怎样发电的呢？
【知识回顾】
如图所示，闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，就会在电路中产生电流。产生的电流方向与磁场方向、导体运动方向有关。这幅图片就是最简单的发电装置示意图。
现在让我们来做一个实验。
1．发电机的构造
教师出示手摇发电机的实物并介绍其构造，发电机中，用连续转动的线圈代替了往复运动的导线。为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器，还要用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。如图所示，它主要有磁极、线圈、铜环、电刷四个基本组成部分。
2．发电机是怎样发电的呢？
演示：
1.将手摇发电机与小灯泡连接起来，用不同转速摇动转轮进行实验。观察灯泡亮度的变化。
2.将两个二极管极性相反地并联起来与发电机连接，进行实验。
观察二极管的发光情况。
当线圈转动时，转轮转得快时灯泡亮，转轮转得慢时灯泡暗。说明电流大小与转速有关，转速越快，电流越大。把两个发光二极管极性相反地并联起来，接到原来灯泡的位置，进行实验，发现二极管交替发光。说明电流方向在不断变化。这种大小、方向不断变化的电流叫作交变电流，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做频率。我国电网以交流供电，频率为50 Hz。即每秒钟电流方向改变100次。这种发出的电流方向随时间而变化的发电机叫交流发电机。
3．交流发电机的工作原理
交流发电机是怎样发出交流电的？
教师播放视频《交流发电机的工作原理》。
教师出示交流发电机工作过程的图片，要求学生根据图片和视频内容，将下列划横线部分填写完整。
图①中，线圈平面与磁感线垂直，此时线圈中的电流为零；当线圈越过此位置后，ab和cd不断做切割磁感线运动，线圈中开始产生感应电流。当线圈平面与磁感线平行时，如图②，线圈中的感应电流达到最大。
图③中，线圈平面与磁感线再次垂直时，线圈中的电流又为零；线圈越过此位置后，ab和cd不断地反向做切割磁感线运动，线圈中开始产生方向相反的感应电流。当线圈平面与磁感线再次平行时，如图④，线圈中反方向的感应电流达到最大。线圈继续转动，线圈平面与磁感线再次垂直，回到图①的状态，就这样周期性的重复工作。可见，线圈每转一周，电流方向改变两次。
教师出示图片并介绍，实际的发电机比模型发电机要复杂的多，但仍由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成。大型发电机一般采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。
为什么实际大型交流发电机的线圈固定，而磁场转动？为什么磁体要用电磁铁？学生讨论并回答，线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场。
4．发电机与电动机的比较
发电机与电动机在构造上有何相似之处？
学生讨论并回答，发电机的构造：磁极、线圈、滑环（铜环）、电刷等。电动机的构造：磁极、线圈、换向器（铜半环）、电刷等。
教师提问：发电机与电动机有何区别？学生讨论并用回答，从原理、构造、能量转化、在电路中的作用等方面比较。
直流电动机
交流发电机
原理
利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成
利用电磁感应原理制成
构造
与电刷接触的是换向器
与电刷接触的是两个滑环
能量转化
电能转化成机械能
机械能转化成电能
在电路中的作用
用电器
电源
5．电磁感应和磁场对电流的作用有何区别？学生讨论并回答。实验装置图不一样，从原因、结果、能量转化、力的性质、导体中的电流、主要应用等方面进行比较。
项目
电磁感应
磁场对电流的作用
实验装置图
现象
原因
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
通电导体（线圈）在磁场中
结果
产生感应电流
受到力的作用（运动、转动）
能量转化
机械能转化成电能
电能转化成机械能
力的性质
外力
磁场力
导体中的电流
因电磁感应而产生
由电源供给
主要应用
发电机
电动机
典型例题
例1 如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机是利用电磁感应的原理工作的
B．电动机工作过程中，消耗的电能转化为机械能
C．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D．同时改变磁感线方向和电流方向可以改变线圈转动的方向
解析：电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故A错误。
电动机工作过程中，消耗的电能转化为机械能，故B正确。
使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的，故C错误。
电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向，故D错误。
答案：B
例2 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（ ）
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．若只把乙中磁体的上下磁极对调后重复实验，那么导体cd 、的运动方向将与第一次相反
解析：A选项，由图ab、cd与导线、开关组成了一个闭合电路，在图甲中导体ab水平用力向右移动时，切割磁感线，产生感应电路，此时机械能转化为电能，是发电机原理。故A错误。
BC选项，图甲中导体ab中产生感应电流时，图乙中导体cd中也有电流通过，通电导体在磁场会受到力的作用，所以cd会运动起来，此时电能转化为机械能，是电动机的原理，故BC错误。
D选项，通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关，所以只把乙中磁体的上下磁极对调后重复实验，磁场的方向发生了改变，那么导体 cd 的运动方向将与第一次相反。故D正确。
答案：D
课堂小结
一、发电机
1．发电机原理：利用了电磁感应现象。
2．发电机的能量转化：把其他形式能转化为电能。
3．我国交变电流频率：50 Hz。
课件30张PPT。第5节 磁生电第二十章 电与磁第1课时新课引入电流的磁效应（1820年）电磁新课引入新课引入法拉第（1791—1867）
英国物理学家 1821—1831年间，法拉第进行了多次实验，发现了磁可以产生电的事实。实验线圈内容讲解实验设计： 将导线跟电流表组成闭合回路。让部分导体置于磁场中静止，观察其中电流表的变化。导体在磁场中会有电流吗？一、什么情况下磁能生电 闭合回路的一部分导体置于磁场中静止，电流表的指针没有变化。实验发现：一、什么情况下磁能生电实验分析： 电流表的指针没有变化，会不会是磁场的强度问题？一、什么情况下磁能生电实验操作： 再加了一块磁铁进行实验。
电流表的指针还是没有变化。一、什么情况下磁能生电实验分析： 电流表的指针没有变化，会不会是单根导线的问题？ 换用匝数很多的线圈再试一试。一、什么情况下磁能生电实验操作： 换用多匝线圈进行操作，电流表的指针还是没有变化。一、什么情况下磁能生电实验分析：通电电流从无→有
磁针偏转磁针由静止→运动
导体和磁体间有相对运动
导体中能产生电流吗一、什么情况下磁能生电实验设计： 将导线跟电流表组成闭合回路。让部分导体置于磁场中运动，观察电流表指针的变化。→←→←导体在磁场中会有电流吗？一、什么情况下磁能生电实验发现：导体上下运动电流表指针无变化
导体左右运动电流表指针无变化
导体前后运动电流表指针偏转 同样是导体在磁场中运动，为什么有时有电流，有时却没有电流？一、什么情况下磁能生电模拟切割磁感线一、什么情况下磁能生电一、什么情况下磁能生电 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。产生的电流叫做感应电流。切割磁感线一、什么情况下磁能生电 导体在做切割磁感线运动时，电流表的指针来回摆动，感应电流的方向会与哪些因素有关呢？ 向前切割，指针向左偏；向后切割，指针向右偏。实验分析：一、什么情况下磁能生电 磁感线方向一定，产生感应电流的方向会与导体切割磁感线的方向有关。实验分析：一、什么情况下磁能生电 改变磁感线方向，观察导体切割磁感线的方向对感应电流方向的影响。实验操作：一、什么情况下磁能生电磁感线从上到下时，导体向前切割磁感线，电流表指针向左偏。把N、S极对调，改变磁感线的方向，仍然向前切割，指针却向右偏。实验分析： 切割磁感线的方向一定，感应电流的方向与磁感线的方向有关。一、什么情况下磁能生电思考：
（1）电磁感应现象中，靠外力使导体切割磁感线，消耗了什么能？得到了什么能？
（2）电磁感应现象中实现了什么能向什么能的转化？
（3）电磁感应现象在生活中有什么应用？消耗了机械能，获得了电能实现了从机械能向电能的转化晃动式手电筒、动圈式话筒、发电机一、什么情况下磁能生电如图是一个动圈式话筒的简图，说出它是如何把声音信号转化为电信号的。声音使膜片振动，
膜片带动线圈振动，
线圈做切割磁感线运动，
产生随声音变化的感应电流，
经放大后，通过扬声器还原成声音。一、什么情况下磁能生电典型例题三、典型例题例1 如图是研究产生感应电流的实验，下列说法正确的是（ ）
A．只要导体AB在磁场中运动，电流表的指针就会发生偏转
B．对调两个磁极方向，电流表的指针偏转方向发生改变 BC．改变导体AB切割磁感线的方向，电流表的指针偏转方向不发生改变
D．电磁感应是把电能转化成机械能
三、典型例题例2 如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中正确的是（ ）BA．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力
D．扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
三、典型例题例3 如图所示是手机无线充电的原理图，其工作过程是：电流通过送电线圈产生变化的磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电。下列说法不正确的是（ ）
A．送电线圈利用了电流的磁效应产生变化磁场
B．受电线圈利用电磁感应原理产生感应电流
C．手机充电的过程中，电能转化为化学能
D．受电线圈产生电流与电动机的工作原理相似
D课堂小结四、课堂总结1．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，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应现象。
2．感应电流：发生电磁感应现象时，产生的电流叫做感应电流。
3．发生电磁感应时，机械能转化为电能。再见课件21张PPT。第5节 磁生电第二十章 电与磁第2课时新课引入发电机是怎样发电的呢？新课引入内容讲解一、发电机闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。最简单的发电装置示意图 感应电流的方向与磁感线的方向和导体切割磁感线的方向有关。1 ．发电机中，用连续转动的线圈代替了往复运动的导线。
2 ．为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器，还要用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。
3 ．发电机主要有磁极、线圈、铜环、电刷四个基本组成部分。磁铁线圈铜环电刷一、发电机发电机是怎样发电的呢？演示：1 ．将手摇发电机与小灯泡连接起来，用不同转速摇动转轮进行实验。观察灯泡亮度的变化。2 ．将两个二极管极性相反地并联起来与发电机连接，进行实验，观察二极管的发光情况。一、发电机当线圈转动时，转轮转得快时灯泡亮，转轮转得慢时灯泡暗。说明电流大小与________有关，转速越_______ ，电流越_______ 。把两个发光二极管极性相反地并联起来，接到原来灯泡的位置，进行实验，发现二极管_____发光。说明__________在不断变化。这种大小、方向不断变化的电流叫作__________ ，简称______。在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做_______ 。我国电网以交流供电，频率为_______ 。即每秒钟电流方向改变_______次。这种发出的电流方向随时间而变化的发电机叫_______发电机。转速快大交替电流方向交变电流交流频率50 Hz100交流一、发电机交流发电机是怎样发出交流电的？磁场铜环电刷线圈一、发电机根据视频内容，将下列空白部分填写完整。
图①中，线圈平面与磁感线垂直，此时线圈中的电流为________；
当线圈越过此位置后， ab和cd不断做切割磁感线运动，线圈中开始产生__________。
当线圈平面与磁感线平行时，如图②，线圈中的感应电流达到_______。零感应电流最大一、发电机根据视频内容，将下列空白部分填写完整。
图③中，线圈平面与磁感线再次垂直时，线圈中的电流又为___；线圈越过此位置
后， ab和cd不断地反向做_______________ ，线圈中开始产生方向______的感应电
流。当线圈平面与磁感线再次平行时，如图 ④，线圈中反方向的____________达到
最大。线圈继续转动，线圈平面与磁感线再次垂直，回到图①的状态，就这样周期
性的重复工作。可见，线圈每转一周，电流方向改变____次。零切割磁感线运动相反感应电流两一、发电机实际的发电机比模型发电机要复杂的多，但仍由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成。大型发电机一般采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。大型发电机安装转子为什么实际大型交流发电机的线圈固定，而磁场转动？为什么磁体要用电磁铁？原因：线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场。一、发电机发电机的构造:磁极、线圈、滑环（铜环）、电刷等
电动机的构造：磁极、线圈、换向器（铜半环）、电刷等 发电机与电动机在构造上有何相似之处？一、发电机发电机与电动机有何区别？一、发电机电磁感应和磁场对电流的作用的区别一、发电机典型例题典型例题例1 如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机是利用电磁感应的原理工作的
B．电动机工作过程中，消耗的电能转化为机械能 BC．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D．同时改变磁感线方向和电流方向可以改变线圈转动的方向典型例题例2 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（ ）
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 DC．实验装置中的乙装置把机械能转化为电能
D．若只把乙中磁体的上下磁极对调后重复实验，那么导体 cd 的运动方向将与第一次相反课堂小结课堂小结1．发电机原理：利用了电磁感应。
2．发电机的能量转化：把其他形式能转化为电能。
3．我国交变电流频率：50 Hz。
