物理：科学探究：怎样产生感应电流(教案)1

17.2 科学探究：怎样产生感应电流学案一、学习目标1.通过实验探究，知道导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。

2.通过实验探究，知道感应电流的方向与哪些因素有关。

3.经历科学探究的交流与合作过程，培养学生的交流与合作意识和能力二、学法指导1、增强动手和动脑能力，课上用多种形式交流信息、理解和体会；2、和老师一起探讨、交流，一同经历，共同提高；3、对电磁感应现象的探究实验要仔细观察。

4、学会用科学实验进行科学探究的过程。

三、释疑解难1.电磁感应现象：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。

产生的电流称为感应电流。

感应电流的方向与磁感线方向和导体运动方向有关。

要改变感应电流方向，只要改变其中一个方向即可。

2.感应电流产生的条件：1.导体是闭合电路的一部分；2.导体做切割磁感线运动。

产生感应电流的条件是必要条件，两个条件缺一不可，若电路不闭合或不是闭合电路的一部分导体，则只产生感应电压，而不产生感应电流，若导体在在磁场中不动或沿着磁感线方向运动，也不产生感应电流。

四、自我检测1.下列设备中利用电磁感应原理的是（）A.电磁铁B.电磁起重机C.电动机D.发电机2.在电磁感应现象中，能量的转化过程是（）A.电能转化为机械能 B.机械能转化为电能C.电能转化为化学能D.化学能转化为电能3.关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是（）A.任何导体在磁场中运动，都能产生感应电流B.当闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时，一定能产生感应电流C.当闭合电路中的一部分导体在磁场中沿磁感线运动时，就能产生感应电流 D.当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就能产生感应电流。

4.下列说法正确的是（）A.电磁铁是利用电流的磁效应制的 B.发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的C.电动机是利用电磁感应现象制成的D.奥斯特实验说明利用磁场可以产生电流五、交流园地六、课外空间1.法拉第：迈克尔·法拉第(Michael Faraday, 1791-1867)是19世纪电磁学领域中最伟大的实验物理学家．他于1791年9月22日生于伦敦附近的纽因格顿，父亲是铁匠．由于家境贫苦，他只在7岁到9岁读过两年小学．12岁当报童，13岁在一家书店当了装订书的学徒．他喜欢读书，利用在书店的条件，读了许多科学书籍，并动手做了一些简单的化学实验． 1812年秋，法拉第有机会听了著名化学家戴维的四次讲演，激起对科学研究的极大兴趣．他把戴维的讲演精心整理并附上插图后寄给戴维，希望戴维帮助他实现科学研究的愿望．1813年3月，戴维推荐法拉第到皇家研究院实验室作了自己的助理实验员．1813年10月，法拉第跟随戴维到欧洲大陆进行学术考察18个月．在这期间他有机会参观了各国科学家的实验室，结交了安培、盖·吕萨克等著名科学家，了解了他们的科学研究方法．回到英国后，法拉第就开始了独立的研究工作，并于1816年发表了第一篇化学论文，以后又接连发表了几篇． 1820年奥斯特发现电流的磁效应，受到科学界的关注，促进了科学的发展．1821年英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现以来电磁学实验的理论发展概况．戴维把这一工作交给了法拉第．法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究．他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电流能产生磁，磁能否产生电呢?1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”．他在这方面进行了系统的研究．起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的实验，都失败了．经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得成功．他接连又做了几十个这类实验．1831年11月24日的论文中，他把产生感应电流的情况概括成五类：变化着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体．他指出：感应电流与原电流的变化有关，而不是与原电流本身有关．他将这一现象与导体上的静电感应模拟，把它取名为“电磁感应”．为了解释电磁感应现象，法拉第曾提出过“电张力”的概念．后来在考虑了电磁感应的各种情况后，认为可以把感应电流的产生归因于导体“切割磁力线”．在电磁感应现象发现二十年后，直到1851年才得出了电磁感应定律． 1833年到1834年，法拉第从实验得出了电解定律，这是电荷不连续性的最早的有力证据．法拉第的另一贡献是提出了场的概念．他反对超距作用的说法，设想带电体、磁体周围空间存在一种物质，起到传递电、磁力的作用，他把这种物质称为电场、磁场．1852年，他引入了电力线(即电场线)、磁力线(即磁感线)的概念，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线形状．场的概念和力线的模型，对当时的传统观念是一个重大的突破．法拉第从近距作用的物理图景出发，还预见了电、磁作用传播的波动性和它们传播的非瞬时性．他在1832年3月12日写给英国皇家学会的一封密封信中，信封上写着“现在应当收藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”，这封信直到1938年才启封公布，信中法拉第说明了他的上述新观点．表现了法拉第深邃的物理洞察力和深刻的物理思想．法拉第把他做过的实验整理成《电学实验研究》一书，书中收集了三千多个条目，详细记述了他做过的实验和结论，是一本珍贵的科学文献．法拉第是靠自学成才的科学家，在科学的征途上辛勤奋斗半个多世纪，不求名利．1825年，他参与冶炼不锈钢材和折旋光性能良好的重冕玻璃工作，不少公司和厂家出重金聘请法拉第为他们的技术顾问．面对15万镑的财富和没有报酬的学问，法拉第选择了后者．1851年，法拉第被一致推选为英国皇家学会会长，他也坚决推辞掉了这个职务．把全身心献给了科学研究事业，终生过着清贫的日子．2.神奇的磁流体发电。

当前，世界各国的电力主要来源仍旧是火力发电，但是，这种发电方式的热效率很低，最高只有40％，浪费了大量的燃料，而且产生的废气、废渣污染环境。

因此，人们要寻求和研制新型的发电方法，而磁流体发电经实践证明是一种可靠的新发电技术，可以将燃料热能直接变成电能。

本世纪50年代末期，人们发现如果将高温、高速流动的气体通过一个很强的磁场时，就能产生电流。

后来，在此基础上就发展成为一种发电新技术，这就是引人注目的“磁流体发电”。

那么，高温、高速流动的气体通过磁场时，为什么会产生电流呢？原来，这些气体在高温下发生电离，出现了一些自由电子，就使它变成了能够导电的高温等离子气体，根据法拉第电磁感应定律，当高温等离子气体以高速流过一个强磁场时，就切割了磁力线，于是就产生了感应电流。

所谓“电离”，就是原子外层的电子不再受核力的约束，成为可以自由移动的自由电子，普通气体在7000℃左右的高温下才能被电离成磁流体发电所需要的等离子体。

如果在气体中加入少量容易电离的低电位碱金属（一般为钾、钠、铯的化合物，如碳化钾）蒸汽，在3000℃时气体的电离程度就可达到磁流体发电的要求，在这种情况下，就可采用抽气的方法，使电离的气体高速通过强磁场，即可产生直流电。

加热气体所用的热源，可以是煤炭、石油或天然气燃烧所产生的热能，也可以是核反应堆提供的热能。

磁流体发电作为一项发电新技术，它比一般火力发电具有很大的优越性。

首先，综合效率高。

磁流体的热效率可以从火力发电的30－40％提高到50－60％，预计将来还会再提高。

其次，启动快。

在几秒钟的时间内，磁流体发电就能达到满功率运行，这是其它任何发电装置无法相比的，因此，磁流体发电不仅可作为大功率民用电源，而且还可以作为高峰负荷电源和特殊电源使用。

如作为风洞试验电源、激光武器的脉冲电源等。

再者，去硫方便，对环境污染少。

磁流体发电虽然也使用煤炭、石油等燃料，但由于它使用的是细煤粉，而且高温气体还掺杂着少量的钾、钠和铯的化合物等，容易硫发生化学反应，生成硫化物，在发电后回收这些金属的同时也将硫回收了。

从这一点来说，磁流体发电可以充分利用含硫较多的劣质煤。

另外，由于磁流体发电的热效率高，因而排放的废热也少，产生的污染物自然就少多了。

第四，没有高速旋转的部件，噪音小，设备结构简单，体积和重量也大大减小。

由于磁流体发电时的温度高，所以可将磁流体发电与其它发电方式联合组成效率高的大型发电站，作为经常满载运行的基本负荷电站。

磁流体发电为高效率利用煤炭资源提供了一条新途径，所以世界各国都在积极研究燃煤磁流体发电。

目前，世界上有17个国家在研究磁流体发电，而其中13个国家研究的是燃煤磁流体发电。

我国于本世纪60年代初期开始研究磁流体发电，先后在北京、上海、南京等地建成了试验基地。

根据我国煤炭资源丰富的特点，我国将重点研究燃煤磁流体发电，并将它作为“863”计划中能源领域的两个主题之一，争取在短时间内赶上世界先进水平。

我们的任务●你想探究什么呢？这里有二项任务：1、设计实验探究感应电流的大小可能与哪些因素有关？2、查阅资料了解有关电磁感应现象方面的知识，并写成论文。

●完成这二任务，希望你做到：——收集符合本组任务要求的文字资料。

——找到2件以上照片、图画或实物。

——写一篇论文，说明自己的观点。

我们的行动●热身行动：○全班同学将分成6个小组共同承担上述任务；○用1个课时设计研究方案，进行分工；○利用课外时间收集信息并在小组内交流；●团队行动——探究小组如下：探究影响感应电流大小组探究感应电流大小可能与哪些因素有关。

撰写电磁感应现象论文组搜集有关电磁感应现象的各个方面的材料。

●我的行动：○想好自己参加哪一个组；○明白小组内的分工，明白自己承担的任务；○思考自己的行动：●老师这样告诉你：●这是一个团队协作的项目，而不是单独一个人去完成。

●每一小组都有自己特定的探究任务。

小组成员必须共同完成这些工作，回答任务中提出的三个问题。

只有在各小组的任务都完成后，才可能找到问题的答案。

●每一小组都需要讨论决定小组中每个人的分任务，即每人必须探究的领域。

如果有人发现了可以帮助其它人的信息，请与别人共享。

●每个人都要认真负责地收集资料和资料，并且做好自己的记录。

●记住，在下一次活动前，请完成你们的资料收集和小组交流工作。

我们的宝藏下课以后，到什么地方获取你们需要的资料？以下为你提供一些信息资源的“宝藏”：1、参观当地博物馆、科技馆和其它有关场所。

2、访问邮局、电讯局和计算机网络中心的叔叔阿姨。

3、到学校图书馆里查找有关资料。