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文檔簡介
1、第四章第 5 節(jié) 磁生電學案聯(lián)想情形導入人們第一創(chuàng)造了電池,由電池供應電能, 后來又創(chuàng)造了發(fā)電機,由發(fā)電機供應電能;現(xiàn)在我們所用的電能,從生活用電到交通運輸、工廠企業(yè)用電,主要來自發(fā)電站里的發(fā)電機;那么發(fā)電機是怎樣發(fā)電的呢.讓我們通過電磁感應的原理來明白一下發(fā)電機是怎樣發(fā)電的吧;重點學問詳解一、磁生電電磁感應1. 電磁感應;試驗操作:如上圖所示將一根導體放入磁場中,導體和電流表串聯(lián)成一個閉合回路;觀看以下情形下電流表中有無電流;(1) 導體在磁場中不動;(2) 導體在磁場中做垂直于磁場方向的運動;(3) 導體在磁場中做平行于磁場方向的運動;(4) 電路斷開時,重復第3 步試驗;試驗現(xiàn)象:試驗步
2、驟試驗現(xiàn)象說明導體在磁場中不動指針不偏轉(zhuǎn)無電流導體向上運動指針不偏轉(zhuǎn)無電流導體向下運動指針不偏轉(zhuǎn)無電流導體向右運動指針偏轉(zhuǎn)有電流導體向左運動指針偏轉(zhuǎn) , 方向與上面相反有電流電路斷 開,導體向右、左運動指針不偏轉(zhuǎn)無電流試驗結論:閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁感線運動時,導體中就會產(chǎn)生電流, 這種現(xiàn)象叫電磁感應; 產(chǎn)生的電流叫做感應電流;假如電路不閉合 , 當導體做切割磁感線運動時,導體中不會產(chǎn)生感應電流,但導體兩端會有感應電壓;2. 電磁感應現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化:電磁感應中,用力移動導體,消耗了機械能;卻在閉合電路中產(chǎn)生了電能;這就實現(xiàn)了機械能向電能的轉(zhuǎn)化;3. 感應電流的大小與哪些因素有關
3、:導線切割的速度大,電流大;永磁鐵的強度大,電流大;切割導線的條數(shù)多,電流大;切割的有效長度長;電流大;感應電流的大小與導線切割的速度、方向無關;二、溝通發(fā)電機的工作原理1. 發(fā)電機:利用電磁感應原理,將動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C械,可分為溝通發(fā)電機和直流發(fā)電機兩類,基本構造如下:2. 發(fā)電機的工作原理 :ab 和 cd 不斷做切割磁感線運動,由于磁感線方向是不變的,而ab 和 cd 的運動方向總是相反,并且不斷轉(zhuǎn)變,于是線圈和外部電路就有了方向不斷轉(zhuǎn)變的感應電流;當線圈平面和磁感線垂直時,兩邊的運動方向和磁感線平行,不切割磁感線,線圈上元感應電流;當線圈平面和磁感線平行時,兩邊的運動方向和磁感線垂直
4、 , 切割磁感線,線圈上有感應電流;3. 溝通電:從以上圖示分析可知,線圈轉(zhuǎn)動一周;電流方向轉(zhuǎn)變兩次;這種周期性轉(zhuǎn)變方向的電流叫做溝通電;(1) 周期:完成一次周期性變化需要的時間 秒 ;(2) 頻率: 1 秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù) 赫茲 ;我國溝通電周期是0 02 秒, 頻率為 50 赫茲;每秒電流方向轉(zhuǎn)變100 次;4. 電動機和發(fā)電機的比較;直流電動機溝通發(fā)電機原理利用通電線圈在磁場里發(fā)生轉(zhuǎn)動的原理制成利用電磁感應原理制成構造與電刷接觸的是換向器與電刷接觸的是兩個銅環(huán)能量轉(zhuǎn)化電能機械能機械能電能在電路中的作用 用電器電 源精典例題解析 例 1以下四幅試驗裝置圖所反映的原理,對發(fā)電機的創(chuàng)造
5、有直接影響的是 解析 這四幅圖是電磁學中四幅經(jīng)典的圖,反應了四種不同的原理, 我們應熟知這些圖所表示的含義;圖 a 是奧斯特試驗裝置, 該試驗說明電流四周存在著磁場;同時仍說明電流的磁場方向跟電流方向有關;圖 b 是討論電磁感應現(xiàn)象的裝置;閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時,導體中就會產(chǎn)生電流;電磁感應現(xiàn)象對發(fā)電機的創(chuàng)造有直接影響;圖 c是用來討論磁場對通電導線有力的作用,該原理對電動機的創(chuàng)造有直接影響;圖d是用來判定螺線管極性的右手螺旋定律; 答案 b 例 2如下列圖是討論電磁感應的試驗裝置;(1) 保持導線 n6 不動閉合開關;靈敏電流計的指針不動,這時導線中電流;(2) 保持
6、電路閉合當導線曲向左運動和向右運動時,靈敏電流計的指針會向左和向右偏轉(zhuǎn);說明導線中的感應電流方向與有關;(3) 將 u 形磁鐵反轉(zhuǎn)對調(diào)磁極,閉合開關;當導線ab向左運動和向右運動時, 靈敏電流計的指針會向右和向左偏轉(zhuǎn)說明導線中的感應電流方向與 有關; 解析 產(chǎn)生感應電流的條件之一是電路必需閉合,因而在開關斷開的情形下, 無論導體 ab如何運動 , 電流表指針都不會偏轉(zhuǎn),說明電路中沒有感應電流產(chǎn)生;在電路閉合的情形下; ab 邊必需做切割磁感線運動;電路中才會有感應電流產(chǎn)生;從試驗中可知;感應電流的方向與運動方向、磁場方向有關; 答案 1 沒有 2 導體運動方向 3 磁場方向 例 3 電與磁的聯(lián)
7、系可由三個重要試驗所證明;這三個試驗如下列圖;(1) 圖甲試驗是聞名的試驗;它證明白 , 應用舉例 ;(2) 圖乙試驗證明白, 試驗過程中的能量轉(zhuǎn)化是; 應用舉例;(3) 圖丙試驗證明白,試驗過程中的能量轉(zhuǎn)化是 ,應用舉例 ; 答案 1奧斯特電流四周有磁場電磁鐵(2) 通電導體在磁場中要受到磁力的作用電能轉(zhuǎn)化機械能電動機(3) 閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時;導體中就產(chǎn)生感應電流機械能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電機考點應試必備1. 如下列圖的四個試驗裝置中, 能說明發(fā)電機工作原理的是2. 小明同學在試驗室組裝了如下列圖的試驗裝置來探究“什么情形下磁可以生電”;圖中的ab 是一根直銅線, ab
8、 處于蹄形磁鐵的磁場中, 以下情形中能使電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是a. 閉合開關 , 導體 ab 向上運動b. 斷開開,導體 ab 向左運動c. 閉合開關,導體ab 向右運動d. 斷開開關 , 導體 ab 向下運動3. 如下列圖是電動機示意圖,對于圖示的說法,正確選項 a圖中繪出的是直流電動機的示意圖,線圈正轉(zhuǎn)到平穩(wěn)位置 b圖中繪出的是直流電動機的示意圖,線圈受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)動 c圖中繪出的是溝通發(fā)電機的示意圖,此時導線切割磁感線;線圈中產(chǎn)生感應電流d圖中繪出的是溝通發(fā)電機的示意圖,此時導線不切割磁感線,線圈中沒有電流4. 以下關于電磁感應現(xiàn)象的說法正確選項a. 導體在磁場中運動肯定會產(chǎn)生感
9、應電流 b導體中感應電流的方向,只跟導體的運動方向有關c導體中感應電流的方向, 只跟磁感線的方向有關d在電磁感應現(xiàn)象中 , 機械能轉(zhuǎn)化為電能5. 以下說法正確選項a. 直流電動機是依據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成的 b溝通發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的是直流電, 向外輸送的是溝通電c溝通電動機線圈中的電流是溝通電,線圈外的是直流電 d在電動機中,電能轉(zhuǎn)化成機械能6. 在溝通發(fā)電機中,當線圈平面轉(zhuǎn)至a. 與磁感線垂直時,感應電流最大 b與磁感線平行時, 感應電流轉(zhuǎn)變方向c與磁感線垂直時, 感應電流轉(zhuǎn)變方向d與磁感線平行時,感應電流為零 7下圖是某同學探究“什么情形下磁可以生電”的試驗裝置;ab 是一根直銅絲,通過導線接
10、在量程為 3a 電流表的兩接線柱上 , 電流表指針指零;當使ab 快速水平向右運動時 , 并未 發(fā) 現(xiàn) 電 流 表 指 針 明 顯 偏 轉(zhuǎn) ; 你 認 為 最 可 能 的 原 因 是a感應電流太小 , 無法使指針明顯偏轉(zhuǎn)b銅絲太細,換用銅棒便能使指針明顯偏轉(zhuǎn)c應把 ab 改為向左運動d應把 ab 改為上下運動8. 如圖試驗裝置做電磁感應試驗, 能觀看到電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是 a開關 s 斷開 , 導體 ab豎直向下運動b. 開關 s 閉合 , 導體 ab豎直向上運動c. 開關 s 斷開 , 導體 ab從紙里向紙外運動d. 開關 s 閉合 , 導體 ab從紙外向紙里運動9. 發(fā)電機和電動機的相繼
11、問世, 使電能的大規(guī)模生產(chǎn)和利用成為現(xiàn)實,人類社會進入了電氣化的時代;下圖所示的四幅圖, 其中屬于電磁感應現(xiàn)象試驗圖及其應用圖的是a.b.c. d.10. 做如下列圖的小窯驗, 用手快諫撥動風扇葉片;帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,這時發(fā)覺小燈泡發(fā)光,微風電扇竟然變成了“發(fā)電機”;該試驗說明白磁能夠產(chǎn)生 轉(zhuǎn)化為電能; , 在此現(xiàn)象中11. 在探究產(chǎn)生感應電流的試驗中, 某同學依據(jù)圖中的四種情形讓閉合電路的一段導體ab在磁場中沿箭頭所示方向運動, 其中能夠產(chǎn)生感應電流的是 圖;12. 如圖是“討論感應電流的方向與哪些因素有關”的試驗示意圖,比較甲、 乙兩圖可以得出感應電流方向與 有關的結論;比較甲、丙兩圖可以得出
12、感應電流方向與 有關的結論;13. 如下列圖是兩用電機示意圖;試回答以下問題:(1) 當 s1 閉合、s2 斷開時;表示一個什么電機 .;能量如何轉(zhuǎn)化 .;(2) 當 s1 斷開、 s2 閉合時,表示一個什么電機.;能量如何轉(zhuǎn)化 .;換向器起什么作用.;14. 1 圖甲和圖乙是電學中很重要的兩個試驗,其中甲圖裝置是討論 的規(guī)律; 乙圖裝置是討論的規(guī)律;2 圖丙是法拉第創(chuàng)造的能夠產(chǎn)生連續(xù)電流的機器發(fā)電機 , 金屬圓盤可以看成是由很多根長度等于圓盤半徑的導線組成的;金屬圓盤在磁極間不斷轉(zhuǎn)動,每根導線都在做切割磁感線運動 , 從而產(chǎn)生連續(xù)的電流;某校探究小組仿制了這個發(fā)電機裝置 如圖丁 ,對影響電流
13、大小的因素進行如下探究:當圓盤轉(zhuǎn)速增大時 , 電流表指針偏轉(zhuǎn)增大,說明電流大小跟 有關;保持圓盤轉(zhuǎn)速不變, 換用一個半徑更大的金屬圓盤,發(fā)覺電流表指針偏轉(zhuǎn)更大,說明電流大小仍跟有關;保持圓盤轉(zhuǎn)速不變,換用,發(fā)覺電流表指針偏轉(zhuǎn)更大, 說明電流大小跟磁場強弱有關;提高班習題精選1. 2021 蘭州 以下用電器中利用電磁感應現(xiàn)象工作的是a電烤箱b電鈴c動圈式話筒d電風扇2. 在溝通發(fā)電機中,將線圈中產(chǎn)生的溝通電供應外電路是利用 a 滑環(huán)b電刷c 換向器d滑環(huán)和電刷3. 以下方法中,感應電流方向不變的是 a 只轉(zhuǎn)變導體運動方向,磁感線方向不變b 只轉(zhuǎn)變磁感線方向,導體運動方向不變c 導體運動方向和磁感
14、線方向同時轉(zhuǎn)變d 只轉(zhuǎn)變導體運動方向或只轉(zhuǎn)變磁感線的方向4. 如下列圖, 在一個金屬圓環(huán)中有一個可以繞軸oo勻速轉(zhuǎn)動的條形磁鐵,當磁鐵旋轉(zhuǎn)時,以下說法正確選項a 金屬環(huán)中有感應電流b 因金屬環(huán)不動,故環(huán)中無感應電流c 金屬環(huán)中有感應電流,且是溝通電d 金屬環(huán)中有感應電流,且是直流電5( 2021 濟寧)如下列圖,是某小組的同學探究感應電流方向與哪些因素有關的試驗情形(圖中箭頭表示導體的運動方向) ,以下說法中正確選項 a. 比較圖 a 和圖 b 可知,感應電流的方向與磁場方向有關b. 比較圖 b 和圖 c 可知,感應電流的方向與磁場方向和導體運動方向無關c. 比較圖 a 和圖 c 可知,感應電
15、流的方向與磁場方向無關d. 由圖 d 可以得出感應電流的方向跟導體是否運動無關6小明將靈敏電流計和線圈連接成如圖電路,來討論電磁感應現(xiàn)象;圖甲與圖乙中線圈的匝數(shù)是相同的,將相同的條形磁鐵以相同的速度插入線圈中,以下表達正確選項 a甲、乙兩圖中電流方向相同 b甲、乙兩圖中電流計指針都發(fā)生偏轉(zhuǎn)c當磁鐵不動時,電流計也有示數(shù) d此現(xiàn)象中電能轉(zhuǎn)化為機械能7作為一種應急措施,有時也可以用揚聲器代替話筒;如下列圖裝置,人對著揚聲器的錐形紙盆說話,聲音就會使與紙盆相連的線圈在磁場中振動,從而產(chǎn)生隨著聲音的變化而變化的;這種現(xiàn) 象在物理學上稱為現(xiàn)象;8( 2021 武漢)如下列圖,在探究“什么情形下磁可以生電
16、”的試驗中,保持磁體不動:(1) 如使導線 ab 豎直向下運動, 就靈敏電流計指針;(2) 如使導線 ab 水平向右運動,發(fā)覺靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn);現(xiàn)讓導線 ab 水平向左運動, 就靈敏電流計指針向;(3) 如使導線 ab 從圖中所示位置斜向上運動,就靈敏電流計指針;9. 右圖是某課外活動小組仿制的一個能產(chǎn)生連續(xù)電流的裝置 發(fā)電機;裝有手搖柄(未畫出)的轉(zhuǎn)軸垂直穿過圓盤中心,金屬圓盤放在蹄形磁鐵之間,圓盤的軸心和能在圓盤的邊緣滑動接觸的滑片通過金屬導線與電流表相連;金屬圓盤可以看成是由很多根長度等于圓盤半徑的導線組成的,圓盤在磁極間不斷轉(zhuǎn)動,每根導線都在做切割磁力線的運動,從而產(chǎn)生連續(xù)電流;
17、當以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動金屬圓盤時,電流表有肯定的計數(shù);依據(jù)上述材料,請完成下面的試驗探究填空:(1) 換用的磁鐵,其他條件不變,發(fā)覺電流表讀數(shù)增大,說明電流大小跟磁場強弱有關;(2) 換用一個半徑大一些的金屬圓盤,其他條件不變, 發(fā)覺電流表讀數(shù)增大, 說明電流大小也跟有關;(3) 當圓盤轉(zhuǎn)速增大,其他條件不變時,發(fā)覺電流表讀數(shù)也增大,說明電流大小仍跟有關;10. 試驗室內(nèi)設置有四輛腳踏車,每逢下課同學們就會排隊來 騎腳踏車; 由于騎車不僅可以健身,同時仍可以發(fā)電供學校使 用;裝在自行車上的發(fā)電機工作時把能轉(zhuǎn)化成電能; 同學們用如下列圖試驗裝置探究發(fā)電機的工作原理,探究中有同學提出了問題:“感應電流的大小會跟哪些因素有關 呢?”小紅猜想:“可能跟磁場的方向有關;”小華猜想:“可能跟導體切割磁感線運動的方向有關;” 小麗猜想:“可能跟導體切割磁感線運動的快慢有關;”請你依據(jù)右圖所示的試驗裝置,幫忙小麗設計試驗來驗證她的猜想,簡述你的試驗方法:;請你也猜猜看,感應電流大小仍可能跟有關;參考答案:第 5 節(jié)磁生電1 a 2 c 3 b 4
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