九年级物理家电与磁第四节磁生电、发电机原理最全笔记

磁生电

一、什么情况下磁能生电

1、实验探究：什么情况下磁场里的导线能够产生电流？

探究过程：在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表连接，如图所示，进行如下操作，注意观察电流表指针是否发生偏转。

①让导线在磁场中静止，电流表指针不动，说明无电流产生。 ②让导线在磁场中沿竖直方向上下运动（与磁感线平行），电流表指针不动，说明无电流产生。

③让导线在磁场中沿水平方向里外运动（与ab 方向平行），电流表指针不动，说明无电流产生。

④让导线在磁场中沿水平方向左右运动（切割磁感线），电流表指针偏转，说明有电流产生。

⑤断开导线a 端与电流表相连的导线，重复步骤④中操作，电流表指针不动，说明无电流产生。 探究归纳：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

知识拓展：电磁感应现象是英国物理学家法拉第在1831年最先发现的，法拉第由电能生磁想到磁能否生电，这属于逆向思维法，逆向思维是发明创造的重要方法之一。

2、产生感应电流的条件：①导线是闭合回路的一部分；②导体在磁场中做切割磁感线运动。 注意：

（1）产生感应电流的两个条件缺一不可。如果电路不闭合，导体做切割磁感线运动时，能产生感应电压，不会产生感应电流。

（2）所谓切割磁感线，类似于切菜，垂直切割或斜着切割都可以。这就是说，闭合电路的一部分导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度，而不是与磁感线平行，否则无法切割磁感线。

（3）“切割磁感线运动”指的是导体与磁场的相对运动。磁场不运动导体运动时，导体能切割磁感线，能产生感应电流；导体不运动磁场运动时，导体也能切割磁感线，同样能产生感应电流。

实验序号

图示

试验方法

现象

1

闭合开关，让导体向右运动 电流表指针向右偏转

2

闭合开关，让导体向左运动 电流表指针向左偏转

3

闭合开关，将磁体的N 、S 极对调，让导体向

右运动

电流表指针向左偏转

4

闭合开关，将磁体的N 、S 极对调，让导体向

左运动

电流表指针向右偏转

探究分析：①比较序号为1、2的实验可知，在磁场方向不变时，导体做切割磁感线运动的方向相反，感应电流的方向相反，说明感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。

②比较序号为1、3的实验可知，调换磁体N、S极的位置，导体做切割磁感线运动的方向相同，感应电流方向相反，说明感应电流的方向与磁场的方向有关。

③比较序号为1、4的实验可知，调换磁体N、S极的位置，同时使导体做切割磁感线运动的方向反向，感应电流的方向相同，说明同时使磁场方向和导体做切割磁感线运动的方向反向时，感应电流方向不变。

探究归纳：在电磁感应中，感应电流的方向跟导体在磁场中做切割磁感线运动的的方向和磁场的方向有关。只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向，感应电流的方向改变；若同时将磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方向反向，则感应电流的方向不变。

知识拓展：影响感应电流大小的因素：①导体做切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大；

②磁场越强，感应电流越大；③线圈匝数越多，感应电流越大。

注意：（1）切割磁感线的导线，要尽量选用电阻较小的，以便使感应电流较大，实验现象明显。

（2）由于一根导线产生的感应电流较小，电流表的指针片转不明显，故可以用导线制成矩形的多匝线圈代替单根导线，且切割时运动要迅速，这样产生的感应电流会大些。

（3）在探究感应电流的方向与哪些因素有关时，要正确运用控制变量法。

4、电磁感应和磁场对电流的作用的区别

二、发电机

1、实验探究

（1）把手摇发电机和电流表、灯泡用导线连接起来，组成闭合电路。摇动手柄带动线圈在磁场力转动，观察灯泡是否发光，电流表指针是否偏转。

（2）用不同速度摇动手柄，观察灯泡亮度的变化。

（3）探究结论：灯泡发光说明线圈中有电流产生；电流表的指针左右来回摆动，说明线圈内产生的电流大小和方向是变化的；摇动速度越大，灯泡越亮，说明电流大小与发电机的转速有关。

2、交变电流及其频率

（1）交变电流：交流发电机产生的感应电流的大小和方向做周期性变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流。

（2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国电网以交流供电，频率为50赫兹，即每秒钟电流方向改变100次。

知识拓展：周期和频率是用来表示交变电流特点的两个物理量，周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，单位是“秒”；频率是指每秒内线圈转动的周数，他的单位是“赫兹”。我国使用的交变电流周期为0.02s，频率是50Hz，其意义是发电机线圈转一周所用的时间为0.02s，即1s内线圈转50周。因为线圈每转一周电流方向改变两次，所以，频率为50Hz的交变电流在1s内电流方向改变100次。

3、发电机的构造、原理及种类

（1）构造：主要有磁体、线圈、铜环和电刷四个基本组成部分。概括的讲是由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成，实际上大型发电机多采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。

（2）原理：是利用电磁感应制成的，发电机发电过程中，机械能转化为电能。

（3）发电机的种类：交流发电机和直流发电机

交流发电机线圈内产生的是交流，向外供电也是交流；直流发电机线圈内产生交流，而向外供电是直流。

4、交流发电机的工作原理

如图所示，当线圈转动时，ab边和cd边做切割磁感线运动，线

圈中就产生感应电流，当线圈按如图甲方向转动时，ab边向下运动，

cd边向上运动，被切割的磁感线方向相同，故产生的感应电流方向相

反，ab边中电流方向为b→a，cd边中电流方向为d→c，故外电路电

流由滑环K到电刷A到用电器经电刷B到滑环L，形成回路；当转过中心位置再到图乙所示位置时，情况正好与上述相反，电流方向发生改变，由d→c→b→a变为a→b→c→d。取ab边为研究对象，可以看出ab边时而向上转动，时而向下转动，在磁场中做周期性切割磁感线运动，因而线圈中感应电流方向以及外部电路中电流的方向都做周期性变化，产生交变电流。

直流电动机交流发电机

原理图

原理利用通电线圈在磁场中受力转

动的原理制成

利用电磁感应制成

构造与电刷接触的是换向器与电刷接触的是两个滑环

能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能

在电路中的应用用电器电源

区分关键先电后动先动后电

电流的磁场电磁感应磁场对电流的作用

实验装置图

发现者奥斯特法拉第/

能量转化电能→磁能机械能→电能电能→机械能

方向磁场的方向与电流的方

向有关

感应电流的方向与导体切割磁感线运

动的方向和磁感线方向有关

通电导体受力方向与电流方向

和磁场方向有关

应用电磁铁、电磁继电器发电机、动圈式话筒电动机、扬声器