名师导学——4.5 磁生电

4.5 磁生电
点击要点
1．磁生电——电磁感应。
英国科学家 发现了电磁感应现象，标志着
时代的开始。
(1) 的一部分导体在磁场中做 的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫
。
(2) 电路不闭合，当导体做切割磁感线运动时，没有 ，但是导体中却有 。
(3) 产生感应电流的条件： ，且部分导体 。
(4) 感应电流的方向与 和_ ___有关；改变其中的一个，电流方向改变；若同时改变这两个方向，电流方向不变。在电磁感应中， 能转变成了 能。
2．感应电流的方向与 有关。这三个方向可用右手定则来判定。（了解）
下列示意图中，闭合电路有电流的是： （只画出导体的横截面）。
3．影响感应电流大小的因素是 、 、
、 ，而且与 有一定关系。
4．交流发电机的工作原理是根据
制成的。
(1) 分析线圈运动到几个特殊位置时产生感应电流的情况：当线圈平面和磁感线垂直时，
；当线圈平面和磁感线平行时，
。
（注意两次的切割方向，及电流方向的改变）
(2) 线圈在磁场转动一周，感应电流方向改变两次；线圈不断转动，则感应电流方向不断作周期性变化。这种 改变方向的电流就是 。交流电跟我们从电池得到的电流有所不同，从电池得到的电流的方向不变，通常叫做 。
(3) 我国交流电的周期 ，频率为 ，即发电机线圈转一周用0. 02s，即1s内线圈转50周，每秒出现50个周期，方向改变 次。
(4) 发电机由转子和定子两部分组成。一般采用线圈不动、磁极旋转的方法来发电。还用电磁体代替永磁体。
5．发电机和电动机的结构本质上是一样的。因此电动机也可以做发电机。交流发电机发电时， ；直流发电机发电时， 。
课堂讲练
例1 如图所示，在磁场中悬挂一根直导线，导线的两端分别连接在电流表的两个接线柱上，组成一个闭合电路。当导线沿着图示方向运动时，有两个运动方向能使电流表的指针偏转，这两个运动方向是( )
A．向右或向左 B．向上或向下
C．向左或向上 D．向右或向下
巩固训练1 下列说法中正确的是( )
A．导线在磁场中运动就能产生感应电流
B．闭合电路的一部分导线在磁场中运动就一定能产生感应电流
C．闭合电路的一部分导线在磁场中作切割磁感应线的运动，一定能产生感应电流
D．闭合线圈在磁场中作切割磁感应线的运动，一定能产生感应电流
例2 关于交流发电机的原理，下列说法正确的是( )
A．利用通电线圈在磁场里转动 B．利用换向器把直流电变为交流电
C．利用通电导体在磁场里受力而运动 D．利用电磁感应现象
巩固训练2 如右图所示，动圈式话筒的膜片与线圈固定在一起，线圈套在磁铁上。当我们对着话筒讲话时，声音使膜片振动，膜片带动线圈也一起振动，于是线圈中产生了随声音变化的电流。则下列电器的原理与动圈式话筒的原理相同的是( )
A．电动机 B．发电机
C．电磁铁 D．电铃
跟踪演练
一、选择题
1．(2011泉州)在如图所示的实验装置图中能够说明电磁感应现象的是( )

2．一段直导线在磁场中运动时，下列判断正确的是( )
A．可能产生感应电压 B．可能产生感应电流
C．一定没有感应电压 C．一定产生感应电流
3．以下关于直流发电机的说法中正确的是( )
A．线圈中产生的是直流电，对外输出的是交流电
B．线圈中产生的是交流电，对外输出的是直流电
C．线圈中产生的是直流电，对外输出的也是直流电
D．线圈中产生的是交流电，对外输出的也是交流电
4．关于发电机，下列说法中不正确的是( )
A．发电机工作时，转子一定要其他物体来带动
B．发电机可以提供电路两端的电压
C．发电机工作时，总是不间断地产生感应电流
D．发电机是当代社会中最重要的电源
5．有关如图装置实验的说法正确的是( )
A．用来研究电磁感应现象，根据其可制成电动机
B．用来研究电磁感应现象，根据其可制成发电机
C．用来研究磁场对电流的作用，根据其可制成电动机
D．用来研究磁场对电流的作用，根据其可制成发电机
6．如右图所示用细线将一闭合的铝环悬挂起来，让条形磁铁靠近铝环，产生的现象有( )
A．环中将产生感应电流 B．环中不产生感应电流
C．环将向前摆动 D．环将向后摆动
7．（2011苏州）如图所示，导体AB水平置于蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，导体AB在下列运动情况中，能使图中小量程电流表指针发生偏转的是( )
A．静止不动
B．水平向右运动
C．竖直向上运动
D．竖直向下运动
8．将小电动机与小灯泡按如图所示电路连接，在小电动机转轴上绕线，然后用力拉线，使电动机转动。在电动机转动过程中，小灯泡发光。该现象说法正确的是( )
①电产生了磁，使电动机转动 ②磁产生了电，使小灯泡发光 ③电动机是电源 ④转速越快，灯泡越亮
A．①②③ B．①③④
C．①②④ D．②③④
9．如图所示，在磁感线为水平向右方向的磁场中，有一闭合线框abcd，ab边受力方向为竖直向上，cd边受力方向为竖直向下，则导线中产生感应电流的方向应当是( )
A．a→b→c→d B．a→d→c→b
C．根椐安培定则判断 D．以上说法都正确
10．(2010荆门)回顾如图所示“什么情况下磁可以生电”的探究过程，你认为以下说法正确的是( )
A．让导线在磁场中静止，蹄形磁铁的磁性越强，电流表指针偏转角度越大
B．用匝数较多的线圈代替单根导线，且使线圈在磁场中静止，这时电流表指针偏转角度大些
C．蹄形磁铁固定不动，使导线沿水平方向运动时，电流表指针会发生偏转
D．蹄形磁铁固定不动，使导线沿竖直方向运动时，电流表指针会发生偏转
二、填空题
11．如图所示的是为纪念发现“磁生电”现象的物理学家 而发行的一枚邮票，该发现导致了世界上第一台 机的发明，从而把人类社会带进了电气化时代。
12．下表是电动机和发电机的有关对比，请依据所学的知识补充表格。
机器类别
原理
能量的转化
结构上的不同点
电动机
发电机
13．研究表明：感应电流的大小与下列因素有关的是 （填字母）。
A．导线切割的速度大小；B．导线切割的速度方向；C．导体的长度；D．切割导线的条数；E．永磁体的强度；F．导线切割的方向。
14．(2011聊城)如图所示，将一根导体棒ab两端用细导线与灵敏电流计组成一个闭合回路。让导体棒ab水平向左运动时，电流计的指针向右偏转；导体棒ab水平向右运动时电流计的指针向左偏转，说明感应电流的方向与 有关。让导体棒ab沿竖直方向上下运动时，电路中 感应电流。
15．在右图中，导体ab在磁场中向右运动时，电表G的指针不动，这是因为 ；使电键S 后，ab向右运动时，电表G的指针发生了偏转，说明电路中有电流产生，这种现象叫做 。
三、实验、探究题
16．在学校实验室开放时，同学们对手摇发电机非常感兴趣，他们想：发电机产生感应电流大小跟哪些因素有关呢？于是他们开展了探究，如图是他们所用的发电机和实验记录表：
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 有关。
(2) 手摇发电机在发电时将 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”。下列方法属于“转换法”的是 （填序号）：① 根据磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱；② 根据能否进行新陈代谢来区分生物与非生物；③ 根据纯净物中元素种类的多少来区分单质与化合物。
(4) 判断电流大小，除了借助小灯泡观察之外，实验室常用 表来测量。
提高班习题精选
1．(2010兰州)下列用电器中利用电磁感应现象工作的是( )
A．电烤箱 B．电铃
C．动圈式话筒 D．电风扇
2．在交流发电机中，将线圈中产生的交流电供给外电路是利用( )
A．滑环 B．电刷
C．换向器 D．滑环和电刷
3．以下方法中，感应电流方向不变的是( )
A．只改变导体运动方向，磁感线方向不变
B．只改变磁感线方向，导体运动方向不变
C．导体运动方向和磁感线方向同时改变
D．只改变导体运动方向或只改变磁感线的方向
4．如图所示，在一个金属圆环中有一个可以绕轴OO’匀速转动的条形磁铁，当磁铁旋转时，下列说法正确的是( )
A．金属环中有感应电流
B．因金属环不动，故环中无感应电流
C．金属环中有感应电流，且是交流电
D．金属环中有感应电流，且是直流电
5．（2010济宁）如图所示，是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景（图中箭头表示导体的运动方向），下列说法中正确的是( )

A．比较图(a)和图(b)可知，感应电流的方向与磁场方向有关
B．比较图(b)和图(c)可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关
C．比较图(a)和图(c)可知，感应电流的方向与磁场方向无关
D．由图(d)可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关
6．小明将灵敏电流计和线圈连接成如图电路，来研究电磁感应现象。图甲与图乙中线圈的匝数是相同的，将相同的条形磁铁以相同的速度插入线圈中，以下叙述正确的是( )
A．甲、乙两图中电流方向相同
B．甲、乙两图中电流计指针都发生偏转
C．当磁铁不动时，电流计也有示数
D．此现象中电能转化为机械能
7．作为一种应急措施，有时也可以用扬声器代替话筒。如图所示装置，人对着扬声器的锥形纸盆说话，声音就会使与纸盆相连的线圈在磁场中振动，从而产生随着声音的变化而变化的 。这种现象在物理学上称为 现象。
8．（2011武汉）如图所示，在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动：
(1) 若使导线ab竖直向下运动，则灵敏电流计指针 。
(2) 若使导线ab水平向右运动，发现灵敏电流计指针向左偏转；现让导线ab水平向左运动，则灵敏电流计指针向 。
(3) 若使导线ab从图中所示位置斜向上运动，则灵敏电流计指针 。
9．右图是某课外活动小组仿制的一个能产生持续电流的装置——发电机。装有手摇柄（未画出）的转轴垂直穿过圆盘中心，金属圆盘放在蹄形磁铁之间，圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑片通过金属导线与电流表相连。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁力线的运动，从而产生持续电流。当以某一转速匀速转动金属圆盘时，电流表有一定的计数。
根据上述材料，请完成下面的实验探究填空：
(1) 换用 的磁铁，其他条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小跟磁场强弱有关；
(2) 换用一个半径大一些的金属圆盘，其他条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小也跟 有关；
(3) 当圆盘转速增大，其他条件不变时，发现电流表读数也增大，说明电流大小还跟
有关。
10．实验室内设置有四辆脚踏车，每逢下课同学们就会排队来骑脚踏车。因为骑车不仅可以健身，同时还可以发电供学校使用。装在自行车上的发电机工作时把 能转化成电能。同学们用如图所示实验装置探究发电机的工作原理，探究中有同学提出了问题：“感应电流的大小会跟哪些因素有关呢？”
小红猜想：“可能跟磁场的方向有关。”
小华猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的方向有关。”
小丽猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。”
请你根据右图所示的实验装置，帮助小丽设计实验来验证她的猜想，简述你的实验方法：

。请你也猜猜看，感应电流大小还可能跟 有关。
4.5 磁生电
【点击要点】
1．法拉第 电气
(1) 闭合电路 切割磁感线 感应电流
(2) 感应电流 感应电压
(3) 闭合电路 做切割磁感线运动
(4) 磁场方向 导体运动方向 机械 电
2．导体切割磁感线的方向、磁场的方向 A、C、D
3．导线切割的速度大小 永磁体的强度 切割导线的条数 切割导线的有效长度 导线切割的速度方向
4．电磁感应现象
(1) 两边的运动方向和磁感线平行，不切割磁感线 线圈上无感应电流 两边的运动方向和磁感线垂直，切割磁感线，线圈上有感应电流
(2) 周期性 交流电 直流电
(3) 0.02s 50Hz 100
5．线圈内是交流电，对外供应也是交流电 线圈内是交流电，对外部供应是直流电
例l A 巩固训练1 C
例2 D 巩固训练2 B
【跟踪演练】
1．B 2．A 3．B 4．D 5．B 6．A 7．B 8．D 9．A 10．C
11．法拉第 发电
12．
机器类别
原理
能量的转化
结构上的不同点
电动机
通电线圈在磁场中转动
电能转化为机械能
磁铁、线圈、换向器、电刷
发电机
电磁感应现象
机械能转化为电能
磁铁、线圈、铜制半环、电刷
13．ABCDEF
14．导体切割磁感线的运动方向 不产生
15．电路没有闭合 闭合 电磁感应现象
16．(1) 线圈转速和线圈转向 (2) 机械 (3) ① (4) 电流
【提高班习题精选】
1．C 2．D 3．C 4．C 5．A 6．B
7．电流 电磁感应
8．(1) 不偏转
(2) 右偏转
(3) 偏转（向右偏转；向左偏转）
9．(1) 磁性强
(2) 切割磁感线的导线的长度
(3) 切割磁感线的速度
10．机械 在相同条件下，让导体以不同的速度做切割磁感线运动，观察灵敏电流计的指针偏转程度 如：磁场强度