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九年级:电磁感应与发电机工作原理

亓延民 初中物理同步 2021-10-26

【前情回顾】

1820年丹麦物理学家奥斯特,在一次实验中偶然发现了电流周围存在着磁场,即电生磁,从此揭开了电与磁之间的联系。

奥斯特

英国物理学家法拉第,经过10年的探索,在1831年发现了利用磁场产生电流,即磁生电。

法拉第



【举手提问】

  1. 什么是电磁感应?

  2. 产生感应电流的条件是什么?

  3. 发电机是根据什么原理制成的?


【新课学习】

一、电磁感应

我们知道,电流周围存在着磁场。通电导线在磁场中受到磁场力的作用而运动,由此制成了电动机。

反过来,如果让导线在磁场中运动,能否产生电流呢?这就是英国物理学家法拉第经过十年探索的电磁感应现象。

[观察与实验]    

电磁感应

视频:探究在什么情况下磁可以生电
(选择音量横屏看)

视频反思:

1.电磁感应

闭合电路的一部分导线在磁场中做切割磁感线运动而产生电流的现象叫做电磁感应。


2.感应电流

在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。


3.产生感应电流的三个条件

①闭合电路
②一部分导体
③做切割磁感线运动


4.能量转化

电磁感应现象中,机械能转化为电能。


二、发电机的工作原理

发电机是电磁感应现象的重要应用,各种各样的发电机都是应用电磁感应原理制成的。

发电机的发明,人们大规模生产电能,随之形形色色的发电机和用电器应运而生。

电能的大规模生产极大地推动了社会生产力的发展。


1、发电机的构造
我们在上课时用的手摇发电机是最简单的发电机。
它是由转子(转动部分的线圈)、定子(固定部分的磁场)、滑环和电刷等组成。

手摇发电机和工作情景


2、发电机的工作过程

(1)图甲线圈开始转动时,ab边向左运动,cd边向右运动,导线不切割磁感线,电路中没有电流。


(2)乙图线圈转的前半周中,ab向下运动,cd向上运动,两边都切割磁感线,电流方向:d→c→b→a


(3)丙图线圈转到半周时,ab边向右运动,cd边向左运动,导线不切割磁感线,电路中没有电流。


(4)丁图线圈转到后半周,ab向上运动,cd向下运动,两边都切割磁感线,电流方向:a→b→c→d


3、交流电

线圈在磁场中每转一周,电流方向改变两次,像这样电流方向不断变化的电流叫做交变电流,俗称“交流电”。


我国交流电的频率是50Hz(线圈每秒转50周),周期0.02秒,电流方向每秒改变100次。

大型发电机产生的电压很高、电流很强,一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电,为了得到较强的磁场,还要用电磁铁代替永磁体。


三峡大坝水利发电机转子吊装图


【中考真题】

 (2018 淮安21题)

在探究"产生感应电流的条件”实验中.

 (1)实验中,观察                            判断电路中是否有感应电流.


(2)闭合开关,若导体AB不动,左右移动磁体,电路中        (填"有“或"无" )感应电流.


(3)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做               运动时,导体中就会产生感应电流. 


(4)如果将小量程电流表换成              ,可以探究磁场对通电导体的作用 .

2.(2017昆明19题)

为了探究导体在磁场中怎样运动,才能在电路中产生电流,采用了如图所示的实验装置:


  (1)将细导线悬挂的导体放人蹄形磁体中,闭合开关,电流计指针不偏转,让导体在蹄形磁体中左右运动,电流计指针            偏转;断开开关,让导体在蹄形磁体中左右运动,电流计指针          偏转(均选会"或“不在  会")

      (2)将细导线悬挂的导体放人蹄形磁体中,闭合开关,让导体在蹄形磁体中竖直上下运动,电流计指针         偏转;让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动.电流计指针            偏转、(均选填“会”或"不会")

      (3)综合(1)(2)中的实验现象可知,导体在磁场中运动产生电流的条件是:导体必须是           电路的一部分,且一定要做                的运动.

(4)在这个实验中               能转化为了电能.

3.(2019 武汉)(3分)某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可
以生电.


(1)实验时应将电流表、导线ab串联起来组成                回路. 

(2)该同学进行以下尝试,能使电流表指针偏转的是               (填字母标号). 


A.导线ab在磁场中静止,换用磁性更强的蹄形磁体 


B.导线在磁场中静止,但不用单根导线ab,而用数很多的线圈


C.蹄形磁体静止,导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动


D.蹄形磁体静止,导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动


E.蹄形磁体静止,导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动


(3)如图所示的实验装置中,将电流表换成              进行触接,还可以探究电动机的工作原理.


1.(1)电流表指针是否偏转  (2)有
(3)切割磁感线    (4)电源


2.(1)会   不会  (2)不会    会
(3)闭合   切割磁感线   (4)机械

3. (1)闭合    (2)C、E    (3)电源

【延伸阅读】


第十六章:电磁现象
九年级:磁现象
九年级:磁场和磁感线
九年级:晚上睡觉头朝那好?
九年级:电生磁
九年级:[实验]探究通电螺线管磁性强弱
九年级:你认识这样的开关吗?
九年级:电磁继电器
九年级:电动机工作原理
九年级:电磁感应和发电机


第十八章:物态变化
九年级:温度的测量
九年级:温度计与气压计
九年级:物体熔化的温度规律
九年级:[实验]液体的凝固
九年级:熔化吸热
九年级:凝固放热
九年级:水的沸腾
九年级:蒸发
九年级:液化


第十九章:热和能
九年级:分子引力与斥力
中考难点:温度、热量、内能的关系
九年级:水的比热容较大
九年级:热机效率
九年级:炉子的效率


【写在后边】

作者系山东省济南市莱芜区,中学高级物理教师,在一线毕业班教学42年,致力于初中物理教材教法和中考试题研究,创建“初中物理同步”微信公众号,帮助学生学习初中物理知识,指导物理学习方法,培养学习兴趣和思维习惯。


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