第5节 磁生电
第1课时 电磁感应
1.为了探究导体在磁场中怎样运动才能产生电流,某同学采用了如图B1-5-1所示的实验装置,并将用细线悬挂的导体ab放入蹄形磁体的磁场中。
图B1-5-1
(1)闭合开关,灵敏电流表指针不会偏转;让导体ab在磁场中左右运动,电流表指针 偏转;断开开关,让导体ab在磁场中左右运动,电流表指针 偏转。(均填“会”或“不会”)?
(2)闭合开关,让导体ab在磁场中竖直上下运动,电流表指针 偏转;让导体ab在磁场中斜向上或斜向下运动,电流表指针 偏转。(均填“会”或“不会”)?
(3)综合(1)(2)可知,导体ab在磁场中运动产生感应电流的条件:导体ab必须是 电路的一部分,且一定要做 运动。?
(4)在探究过程中:a.闭合开关,让导体ab在磁场中向左运动,电流表指针向右偏转;b.闭合开关,让导体ab在磁场中向右运动,电流表指针向左偏转;c.断开开关,将图中蹄形磁体的N、S极对调,再闭合开关,让导体ab在磁场中向左运动,电流表指针向左偏转。
①通过a、b操作,说明感应电流的方向与 方向有关。?
②通过a、c操作,说明感应电流的方向与 方向有关。?
2.英国物理学家 发现了磁生电的条件和规律,实现了利用 获得电流的愿望。 电路的 导体在磁场中做 的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫 ,产生的电流叫 电流。电磁感应现象中的能量转化: 能转化为 能。?
3.关于产生感应电流的条件,下列说法中正确的是
( )
A.只要导体在磁场中运动,导体中就会产生感应电流
B.只要导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生感应电流
C.闭合电路的一部分导体在磁场中运动,导体中就会产生感应电流
D.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生感应电流
4.[2019·湖州长兴县期中]
图B1-5-2中灵敏电流表的指针会发生偏转的装置是
( )
图B1-5-2
5.如图B1-5-3所示的小制作中,装置A中有磁体和可转动的线圈,当有风吹向风扇时,扇叶转动,引起灯泡发光,装置A的工作原理是
( )
图B1-5-3
A.通电线圈周围存在磁场
B.电磁感应
C.通电线圈能在磁场中转动
D.磁极间的相互作用
6.共享电动汽车通过刷卡开锁,实现循环使用。租赁者将带有磁条的租车卡靠近电动汽车的感应器,检测头的线圈中就会产生变化的电流,读取解锁信息。图B1-5-4中能反映刷卡读取信息原理的是
( )
图B1-5-4
7.如图B1-5-5所示是小安同学自制的一个实验装置。他把带绝缘层的导线绕在塑料管外,导线两端连接着小灯泡,形成闭合电路,管内封闭着一个强磁体。沿图中所示方向来回快速摇动装置,小灯泡发光。以下说法中正确的是
( )
图B1-5-5
A.灯丝中电流方向保持不变
B.实验现象表明电能够生磁
C.该现象属于电磁感应现象
D.此装置与电动机原理相同
8.某同学在家庭实验室里,将甲、乙装置连接成如图B1-5-6所示的通路,其中两个相同的铜线圈处于磁场中。用外力使甲装置中的线圈在磁场中摆动,下列说法中正确的是
( )
图B1-5-6
A.乙装置中的线圈有电流通过,也会随着摆动起来
B.乙装置中的线圈在运动过程中将机械能转化为电能
C.甲装置类似于电动机,其原理是磁场对电流有力的作用
D.甲装置中的线圈在运动过程中将电能转化为机械能
9.小华在探究怎样产生感应电流的实验中,设计了如图B1-5-7所示的实验装置。
图B1-5-7
(1)将磁体向右插入螺线管中时,观察到灵敏电流表的指针向右偏转,由此可知:
?
。?
(2)将磁体从螺线管中向左拔出时,会观察到灵敏电流表的指针向 (填“左”或“右”)偏转。?
(3)通过前两步实验,可得出感应电流的方向与 方向有关。?
10.图B1-5-8是探究“什么情况下磁可以生电”的装置。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB,导线的两端跟灵敏电流表连接。
图B1-5-8
(1)让导线AB竖直向上运动,灵敏电流表的指针 (填“偏转”或“不偏转”)。?
(2)下表记录的是某小组同学观察到的部分实验现象,分析下表可以得出:闭合电路中的一部分导体在磁场中做 运动时,导体中就会产生电流。?
次
数
磁场
方向
导线AB的
运动方向
灵敏电流表指针的
偏转方向
1
向上
向左、斜向左
向左
2
向右、斜向右
向右
3
向下
向左、斜向左
向右
4
向右、斜向右
(3)第4次实验中灵敏电流表指针的偏转方向是 。?
(4)如果让蹄形磁体向左运动,电路中 (填“能”或“不能”)产生电流。?
自|我|提|升
11.如图B1-5-9所示,在光滑的水平地面上固定一螺线管,将开关闭合后,有一轻质小车,车上放一条形磁体,以初速度v0朝螺线管运动,在小车靠近螺线管的过程中
( )
图B1-5-9
A.灵敏电流表中无电流通过,小车做匀速运动
B.灵敏电流表中有电流通过,小车做减速运动
C.灵敏电流表中无电流通过,小车做减速运动
D.灵敏电流表中有电流通过,小车做加速运动
教师详解详析
1.(1)会 不会 (2)不会 会
(3)闭合 切割磁感线
(4)①导体的运动 ②磁场
2.法拉第 磁场 闭合 一部分 切割磁感线 电磁感应 感应 机械 电
3.D
4.B [解析]
产生感应电流的条件:①闭合电路;②部分导体做切割磁感线运动。选项A中铜棒以箭头方向快速靠近线圈,导体不是在磁场中运动,不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不会发生偏转;选项B中磁体以箭头方向快速靠近线圈,导体与磁体发生相对运动,线圈中会产生感应电流,灵敏电流表的指针会发生偏转;选项C中线圈和铜棒保持静止不动,既没有在磁场中,导体也没有运动,不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不会发生偏转;选项D中电磁铁的线圈在磁场中没有运动,不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不会发生偏转。
5.B [解析]
当有风吹向风扇时,扇叶转动,引起灯泡发光,表明通过磁场能将机械能转化为电能,这是由于闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动,在磁场中形成了感应电流,故装置A的工作原理是电磁感应。
6.D [解析]
租赁者将带有磁条的租车卡靠近电动汽车的感应器,检测头的线圈中就会产生变化的电流,这是电磁感应现象。选项A是奥斯特实验,反映通电导线周围存在磁场。选项B是通电螺线管,反映通电导线周围存在磁场。选项C,电路中有电源,这是电动机的工作原理图。选项D,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会有感应电流产生,这是电磁感应现象。
7.C
8.A [解析]
用力使甲装置中的线圈在磁场中摆动起来,相当于甲中的线圈做切割磁感线运动,所以电路中会产生电流,是电磁感应现象,将机械能转化成电能;甲和乙装置中的线圈是相连的,所以乙装置中的线圈相当于通电导线,会在磁场中受力的作用,所以乙装置中的线圈会受力运动,将电能转化为机械能,相当于电动机,其原理是通电导体在磁场中受力运动。综合分析,甲的原理是电磁感应,将机械能转化为电能;乙相当于电动机,其原理是通电导体在磁场中受力运动,将电能转化为机械能。
9.(1)电路中产生了电流 (2)左
(3)导体的运动
[解析]
(1)将磁体向右插入螺线管中时,灵敏电流表的指针偏转,说明电路中产生了电流。(2)将磁体从螺线管中向左拔出,相对于磁体,螺线管向右运动,切割磁感线的导体的运动方向变化,产生的电流方向变化,故灵敏电流表的指针向左偏转。(3)在(1)(2)中,将磁体向右插入螺线管或向左拔出螺线管,磁场的方向不变,改变了磁体的运动方向,相当于改变导体的运动方向,产生的电流方向变化,由此可知感应电流的方向与导体的运动方向有关。
10.(1)不偏转 (2)切割磁感线
(3)向左 (4)能
[解析]
(1)由图可知,蹄形磁体的上端是N极,下端是S极,其间的磁场方向是从上到下的,如果导线AB竖直向上运动,不切割磁感线,故不会产生感应电流,灵敏电流表的指针不偏转。
(2)闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流,这种现象叫电磁感应。
(3)比较第3、4次实验可知,切割磁感应线的方向不同,磁场方向相同,指针偏转方向不同,即产生的感应电流方向不同,故第4次实验中感应电流的方向向左。
(4)闭合开关,若导体不动,左右移动蹄形磁体,根据相对运动,等效于蹄形磁体不动,而导体左右运动,则切割磁感线,导体中能产生电流。
11.B [解析]
小车向螺线管运动的过程中,穿过螺线管的磁场强弱发生变化,线圈中产生感应电流,灵敏电流表中有电流通过;线圈产生感应电流,小车的部分机械能转化为电能,小车的机械能减少,小车做减速运动。第5节 磁生电
第2课时 交流发电机
知识点
1 交流电和直流电
1.交流电的电流大小和方向都发生 变化,直流电的电流方向 。我国电网以交流电供电,交流电的周期是 s,频率为 Hz。?
知识点
2 发电机
2.发电机是一种能把 能转化为 能的装置。交流发电机主要由 和 组成。?
3.图A1-5-1是发电机模型,它是根据
现象制成的。小风车在风的吹动下,带动线圈转动而 磁感线,产生的感应电流使电流表指针在中央零刻度线两侧左右摆动,说明电路中产生的是 电。?
图A1-5-1
4.如图A1-5-2所示,能说明发电机工作原理的是图 (填“甲”或“乙”)。?
图A1-5-2
5.图A1-5-3中利用电磁感应现象工作的是
( )
图A1-5-3
6.[2019·河北]
如图A1-5-4所示四个装置中,工作原理与发电机相同的是
( )
图A1-5-4
7.[2019·宁波模拟]
POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头,如图A1-5-5所示,使用时,将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下,检测头的线圈中就会产生变化的电流,POS机便可读出磁条上的信息。图A1-5-6中能反映POS机读出信息原理的是
( )
图A1-5-5
图A1-5-6
8.如图A1-5-7甲所示是一种利用健身球设计的充电器,当人们在转动球的时候就可以给电池充电,这时健身球里面的装置相当于 (填“电动机”
或“发电机”)。它的工作原理与图乙中的图 (填“A”或“B”)相同。?
图A1-5-7
教师详解详析
1.周期性 不变 0.02 50
2.机械 电 转子 定子
3.电磁感应 切割 交流
[解析]
如题图所示是发电机的模型,它是根据电磁感应现象制成的。小风车在风的吹动下,带动线圈转动而在磁场中切割磁感线,产生感应电流;电流表指针在中央零刻度线两侧左右摆动,说明电路中的电流方向不断发生变化,所以电路中产生的是交流电。
4.乙
[解析]
图甲中有电源,所以是通电线圈在磁场中受力转动,是电动机的工作原理,不符合题意;图乙中没有电源,所以是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,线圈中会产生电流,是电磁感应现象,是发电机的工作原理。
5.B [解析]
电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的;发电机将机械能转化为电能,是根据电磁感应现象制成的;电动机是利用通电导线在磁场中受力运动的原理制成的;扬声器把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作。
6.C [解析]
发电机的工作原理是电磁感应现象。电磁起重机是利用电磁铁工作的,其原理是电流的磁效应;司南是天然的磁体,由于受地磁场的影响,磁体具有指南北的性质;话筒是利用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的原理(即电磁感应现象)制成的;扬声器把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作。
7.B [解析]
POS机读出信息的原理是电磁感应现象。选项A是奥斯特实验,说明了电流周围存在磁场;选项B中没有电源,当闭合开关,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中有感应电流产生,这是电磁感应现象;选项C中有电源,是通电线圈在磁场中受力转动;选项D中有电源,是通电导体在磁场中受力运动。
8.发电机 B
