18.2科学探究怎样产生感应电流

1、第二节科学探究:怎样产生感应电流【自学卡片】【自学卡片】1.1.电磁感应现象电磁感应现象: :(1)(1)定义定义: :闭合闭合_的的_导体在磁场中做导体在磁场中做_运动时产生电流的现象。产生的电流称为运动时产生电流的现象。产生的电流称为_。(2)(2)感应电流的方向与感应电流的方向与_和和_有关。有关。(3)(3)应用应用:_:_等。等。参考答案参考答案: : (1) (1)电路部分切割磁感线感应电流电路部分切割磁感线感应电流(2)(2)导体的运动方向磁感线方向导体的运动方向磁感线方向(3)(3)发电机、动圈式话筒发电机、动圈式话筒2.2.发电机发电机: :(1)(1)原理原理:_:_。(2

2、)(2)能量转化能量转化:_:_能转化为能转化为_能。能。参考答案参考答案: : (1) (1)电磁感应现象电磁感应现象(2)(2)机械电机械电【做一做】【做一做】准备一个微风扇准备一个微风扇, ,拆开看内部构造拆开看内部构造, ,都由什么组成都由什么组成? ?参考答案参考答案: :磁铁、线圈、导线等。磁铁、线圈、导线等。探究探究1 1 电磁感应现象电磁感应现象【做一做】【做一做】准备插头、微风扇、发光二极管。准备插头、微风扇、发光二极管。1.1.提出问题提出问题: :将发光二极管接在微风扇的插头处将发光二极管接在微风扇的插头处, ,用手用手旋转叶片旋转叶片, ,二极管亮了吗二极管亮了吗? ?

3、说明了什么说明了什么? ?参考答案：参考答案：亮了说明有电流产生亮了说明有电流产生 2.2.猜想与假设猜想与假设: :发电机发电可能与线圈在磁场中的发电机发电可能与线圈在磁场中的_有关。有关。参考答案：参考答案：运动运动3.3.实验方法实验方法: :(1)(1)电流是看不到、摸不着的电流是看不到、摸不着的, ,所以在实验中利用所以在实验中利用_法法, ,根据根据_来判断是否有感应电流。来判断是否有感应电流。(2)(2)导体在磁场中产生的感应电流可能与多个因素有关导体在磁场中产生的感应电流可能与多个因素有关, ,故在实验时需故在实验时需利用利用_法。法。参考答案：参考答案：(1)(1)转换灵敏电

4、流计的指针是否偏转转换灵敏电流计的指针是否偏转(2)(2)控制变量控制变量 4.4.实验设计实验设计: :探究感应电流产生的条件。探究感应电流产生的条件。思路思路: :在乙图中画出磁体的磁感线。在乙图中画出磁体的磁感线。让导体在磁场中运动方向和磁让导体在磁场中运动方向和磁感线方向感线方向_,_,观察灵敏电流计的指针是否偏转。观察灵敏电流计的指针是否偏转。使导体运动方向使导体运动方向与磁感线方向与磁感线方向_,_,观察灵敏电流计的指针是否偏转。观察灵敏电流计的指针是否偏转。参考答案：参考答案：平行平行垂直垂直( (或或垂直垂直平行平行) )5.5.实验数据及分析实验数据及分析: :序号序号磁体磁

5、磁体磁场方向场方向导体运导体运动方向动方向灵敏电流计指针偏灵敏电流计指针偏转情况转情况1 1向下向下上下运动上下运动不偏转不偏转2 2向下向下向左运动向左运动向右偏转向右偏转3 3向下向下向右运动向右运动向左偏转向左偏转4 4向上向上向左运动向左运动向左偏转向左偏转5 5向上向上向右运动向右运动向右偏转向右偏转分析实验记录分析实验记录, ,可以得出实验结论可以得出实验结论: :(1)(1)产生感应电流的条件产生感应电流的条件:_:_。(2)(2)影响感应电流方向的因素影响感应电流方向的因素:_:_。参考答案：参考答案：(1)(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动闭合电路的一部分导体

6、在磁场中做切割磁感线运动(2)(2)磁场的方向、导体运动的方向磁场的方向、导体运动的方向【交流与讨论】【交流与讨论】(1)(1)在简单电路中电流产生的条件是什么在简单电路中电流产生的条件是什么? ?在此小实验中谁是电源在此小实验中谁是电源? ?(2)(2)如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直, ,导体中能产生感应电流导体中能产生感应电流吗吗? ?参考答案：参考答案： (1)(1)有电源、导线、用电器能形成闭合回路。微风扇是电有电源、导线、用电器能形成闭合回路。微风扇是电源源(2)(2)能能(3)(3)如果导体不动如果导体不动, ,移动移动U U形磁铁形磁铁,

7、 ,导体中能产生感应电流吗导体中能产生感应电流吗? ?(4)(4)实验过程中实验过程中, ,能量是如何转化的能量是如何转化的? ?参考答案：参考答案： (3)(3)能能(4)(4)机械能转化为电能机械能转化为电能【记一记】【记一记】实验中实验中, ,为了得到较大的感应电流为了得到较大的感应电流, ,可采取的措施有可采取的措施有: :(1)(1)要尽可能选用磁性强的蹄形磁体。要尽可能选用磁性强的蹄形磁体。(2)(2)切割磁感线时切割磁感线时, ,垂直且尽量快速。垂直且尽量快速。(3)(3)可用导线制成矩形的多匝线圈代替单根导线。可用导线制成矩形的多匝线圈代替单根导线。探究探究2 2 发电机原理发

8、电机原理1.1.在线圈转动过程中在线圈转动过程中, ,何时不切割磁感线何时不切割磁感线? ?此时线圈中能产生感应电流此时线圈中能产生感应电流吗吗? ?提示提示: :当线圈平面与磁感线垂直时当线圈平面与磁感线垂直时, ,线圈的上、下两个边的运动方向与线圈的上、下两个边的运动方向与磁感线平行磁感线平行, ,此时线圈不切割磁感线此时线圈不切割磁感线, ,线圈中没有感应电流产生。线圈中没有感应电流产生。参考答案参考答案: :线圈平面与磁感线垂直时不能线圈平面与磁感线垂直时不能2.(b)2.(b)、(d)(d)两图中两图中, ,线圈线圈ABAB边的电流方向一样吗边的电流方向一样吗? ?提示提示: :(b

9、)(b)图中图中,AB,AB边运动方向向上边运动方向向上,CD,CD边运动方向向下边运动方向向下, ,切割磁感线切割磁感线, ,产产生感应电流生感应电流;(d);(d)图中图中ABAB边运动方向向下边运动方向向下,CD,CD边运动方向向上边运动方向向上, ,由于运动由于运动方向和方向和(b)(b)图中相反图中相反, ,在磁感线方向不变的情况下产生的电流方向是相在磁感线方向不变的情况下产生的电流方向是相反的。反的。参考答案参考答案: :不一样不一样3.3.在线圈匀速连续转动的过程中在线圈匀速连续转动的过程中, ,每转过一周每转过一周, ,线圈中电流的方向改变线圈中电流的方向改变的次数为的次数为_

10、次。所产生的电流是次。所产生的电流是_电。电。提示提示: :线圈转动一周线圈转动一周, ,线圈每条边切割磁感线的方向改变两次线圈每条边切割磁感线的方向改变两次, ,产生感产生感应电流的方向也会改变两次应电流的方向也会改变两次, ,因此产生的电流属于交流电。因此产生的电流属于交流电。参考答案参考答案: :两交流两交流【交流与讨论】【交流与讨论】(1)(1)换向器的作用是什么换向器的作用是什么? ?参考答案参考答案: : 改变电路中电流的方向。改变电路中电流的方向。(2)(2)当缓慢转动发电机时当缓慢转动发电机时, ,电流表的指针为什么左右摆动电流表的指针为什么左右摆动? ?参考答案参考答案: :

11、 因为这时转动速度慢因为这时转动速度慢, ,半环改变电流方向需要的时间变长半环改变电流方向需要的时间变长, ,就会产生不同方向的电流。就会产生不同方向的电流。(3)(3)线圈在何时切割磁感线线圈在何时切割磁感线? ?提示提示: :当线圈转过平衡位置时当线圈转过平衡位置时, ,线圈两边做切割磁感线运动线圈两边做切割磁感线运动, ,闭合回路闭合回路中就产生了电流。中就产生了电流。参考答案参考答案: :转过平衡位置转过平衡位置【记一记】【记一记】交流发电机的结构中还包含转子和定子交流发电机的结构中还包含转子和定子, ,转子是产生磁场的电磁铁转子是产生磁场的电磁铁, ,定定子是产生感应电流的线圈子是产

12、生感应电流的线圈, ,这样可以产生高电压和强电流。这样可以产生高电压和强电流。【知识拓展】【知识拓展】(1)(1)电磁感应现象的发现是电磁学领域中最伟大的成就电磁感应现象的发现是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系, ,而且为电与磁之间的相而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础互转化奠定了实验基础, ,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路, ,在在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现标志着一场重大的工业和技实用上有重大意义。电磁感应现象的发现标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明术革命

13、的到来。事实证明, ,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。的作用。(2)(2)柴油机驱动发电机运转柴油机驱动发电机运转, ,将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内内, ,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合油充分混合, ,在活塞上行的挤压下在活塞上行的挤压下, ,体积缩小体积缩小, ,温度迅速升高温度迅速升高,

14、,达到柴油达到柴油的燃点。柴油被点燃的燃点。柴油被点燃, ,混合气体剧烈燃烧混合气体剧烈燃烧, ,体积迅速膨胀体积迅速膨胀, ,推动活塞下推动活塞下行行, ,称为称为“做功做功”。汽油机驱动发电机运转汽油机驱动发电机运转, ,将汽油的能量转化为电能。在汽油机汽缸内将汽油的能量转化为电能。在汽油机汽缸内, ,混合气体剧烈燃烧混合气体剧烈燃烧, ,体积迅速膨胀体积迅速膨胀, ,推动活塞下行做功。推动活塞下行做功。无论是柴油发电机还是汽油发电机无论是柴油发电机还是汽油发电机, ,都是各汽缸按一定顺序依次做功都是各汽缸按一定顺序依次做功, ,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量作用在活塞

15、上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量, ,从而带动从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与动力机曲轴同轴安装曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与动力机曲轴同轴安装, ,就可以利就可以利用动力机的旋转带动发电机的转子用动力机的旋转带动发电机的转子, ,利用利用“电磁感应电磁感应”原理原理, ,发电机就发电机就会输出感应电动势会输出感应电动势, ,经闭合的负载回路就能产生电流。经闭合的负载回路就能产生电流。考点一考点一 电磁感应现象电磁感应现象【示范题【示范题1 1】(2014(2014扬州中考扬州中考) )在探究在探究“感应电流产生的条件感应电流产生的条件”实验实验中中(1)(1)如图如图,a,

16、a、b b两接线柱间应接入两接线柱间应接入_(_(选填选填“大大”或或“小小”) )量程电流表。量程电流表。(2)(2)导体在磁场中运动时导体在磁场中运动时, ,电流表指针没有发生电流表指针没有发生偏转偏转, ,其原因可能是其原因可能是_。(3)(3)改正错误后继续实验改正错误后继续实验, ,小王发现每次电流表指针的偏转角度都不相小王发现每次电流表指针的偏转角度都不相同同, ,于是他对影响感应电流大小的因素做以下猜想。于是他对影响感应电流大小的因素做以下猜想。猜想一猜想一: :与导体切割磁感线运动的速度大小有关与导体切割磁感线运动的速度大小有关; ;猜想二猜想二: :与磁场的强弱有关与磁场的强

17、弱有关; ;猜想三猜想三: :与导体的匝数有关。与导体的匝数有关。为了验证猜想三为了验证猜想三, ,他设计的方案是他设计的方案是: :分别让两个匝数不同的线圈分别让两个匝数不同的线圈, ,在如在如图所示的磁场中水平向左运动图所示的磁场中水平向左运动, ,观察电流表指针的偏转角度。请对此观察电流表指针的偏转角度。请对此方案做出评价方案做出评价, ,指出存在的主要问题是指出存在的主要问题是_。请你说出小王最终如何判断猜想三是否正确。请你说出小王最终如何判断猜想三是否正确。_。【解题探究】【解题探究】解答本题思考以下问题解答本题思考以下问题: :(1)(1)产生感应电流的条件是什么产生感应电流的条件

18、是什么? ?(2)(2)影响感应电流方向的因素是什么影响感应电流方向的因素是什么? ?(3)(3)影响感应电流大小的因素是什么影响感应电流大小的因素是什么? ?提示提示: :(1)(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时, ,导体导体中就产生感应电流。中就产生感应电流。(2)(2)导体运动方向和磁场方向。导体运动方向和磁场方向。(3)(3)磁场的强弱、磁场的强弱、线圈的匝数以及切割磁感线的速度。线圈的匝数以及切割磁感线的速度。【精讲精析】【精讲精析】本题考查产生感应电流的条件。本题考查产生感应电流的条件。(1)(1)由于产生的感应电由于

19、产生的感应电流比较小流比较小, ,因此为了使实验现象明显因此为了使实验现象明显, ,应选择小量程的电流表。应选择小量程的电流表。(2)(2)导导体在磁场中运动时体在磁场中运动时, ,电流表指针没有发生偏转电流表指针没有发生偏转, ,可能是开关没有闭合可能是开关没有闭合, ,或者线圈没有做切割磁感线运动。或者线圈没有做切割磁感线运动。(3)(3)要研究感应电流的大小与线圈要研究感应电流的大小与线圈的匝数是否有关的匝数是否有关, ,应该控制磁场强弱和线圈切割磁感线的速度不变应该控制磁场强弱和线圈切割磁感线的速度不变, ,只只改变线圈匝数改变线圈匝数, ,观察电流表指针偏转的角度。两次偏转角度若相差

20、不观察电流表指针偏转的角度。两次偏转角度若相差不大大, ,与线圈匝数无关与线圈匝数无关; ;若相差明显若相差明显, ,与线圈匝数有关。与线圈匝数有关。答案答案: :(1)(1)小小(2)(2)开关没有闭合开关没有闭合( (或导体没有做切割磁感线运动或导体没有做切割磁感线运动) )(3)(3)没有控制线圈切割磁感线速度大小不变没有控制线圈切割磁感线速度大小不变比较指针两次偏转角度比较指针两次偏转角度, ,若相差不大若相差不大, ,与线圈匝数无关与线圈匝数无关; ;若相差明显若相差明显, ,与与线圈匝数有关线圈匝数有关【技法点拨】【技法点拨】(1)(1)感应电流产生的条件。感应电流产生的条件。电路

21、闭合。电路闭合。部分导体做切割磁感线运动。部分导体做切割磁感线运动。导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度。导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度。导体与磁场做相对运动。导体与磁场做相对运动。(2)(2)电磁感应与磁场对通电导体力的作用的判断电磁感应与磁场对通电导体力的作用的判断: :电磁感应装置图中没电磁感应装置图中没有电源有电源, ,磁场对通电导体力的作用装置图中有电源。磁场对通电导体力的作用装置图中有电源。考点二考点二 发电机原理发电机原理【示范题【示范题2 2】(2014(2014永州中考永州中考) )如图所示的四个实验中如图所示的四个实验中, ,说明发电机工说明发电机工作原理的实验是

22、作原理的实验是( () )【解题关键】【解题关键】解答本题抓住以下关键解答本题抓住以下关键: :关键关键1:1:发电机原理是电磁感应现象。发电机原理是电磁感应现象。关键关键2:2:电磁感应现象是磁生电。电磁感应现象是磁生电。【精讲精析】【精讲精析】选选C C。本题考查发电机的原理。本题考查发电机的原理。A A图是奥斯特实验图图是奥斯特实验图, ,小小磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场;B;B图是电磁继电器的实验图图是电磁继电器的实验图;C;C图中没有电源图中没有电源, ,是电磁感应的实验图是电磁感应的实验图, ,属于发电机的原理属于发电机的原理;D;D图中电路

23、中图中电路中有电流有电流, ,通电导体受到磁场力的作用发生运动通电导体受到磁场力的作用发生运动, ,是电动机的工作原理。是电动机的工作原理。故选故选C C。【技法点拨】【技法点拨】电动机和发电机的区别电动机和发电机的区别(1)(1)在换向器上在换向器上: :电动机是两个半圆环构成的换向器电动机是两个半圆环构成的换向器, ,而交流发电机是而交流发电机是两个完整的金属环。两个完整的金属环。(2)(2)在外部元件上在外部元件上: :电动机用电源供电电动机用电源供电, ,将电能转化为机械能将电能转化为机械能; ;发电发电机外部是电流表或用电器机外部是电流表或用电器, ,将发出的电能转化为其他形式的能。将发出的电能转化为其他形式的能。【变式训练】【变式训练】(2014(2014聊城中考聊城中考) )如图所示如图所示,L,L为带