第五节 磁生电.教案

课题：20.5 磁生电

第1课时

设计人：校对：XXX

一、导学目标

1.知道电磁感应现象产生的条件；知道发电机的工作原理

2.知道电磁感应现象，了解电磁感应现象实验

二、导学过程

（一）自学生疑

1.1820年奥斯特发现了通电导体的周围存在磁场,首先揭示了电和磁之间存在着内在联系。电可以产生磁,那么能否做到“磁生电”呢?

（二）整合探究

探究1：什么情况下磁能生电

[阅读课本]P138“什么情况下磁能生电”

[思考]通电导体在磁场中会受到力的作用,从而发生运动,那么如果让导体在磁场中先运动,导体中会不会产生电流呢?

[提示]对比两个实验装置,不同的是用电流表代替电源。

[思考]灵敏电流表在实验中有什么作用?

[提示]电流是看不到、摸不着的,所以在实验中利用转换法,根据灵敏电流表的指针是否偏转来判断是否有电流产生。

[思考]为什么实验中用灵敏电流表检测是否产生电流,而不是用灯泡呢?

[提示]灯泡发光需要一定大小的电流,而灵敏电流表可检测到很小的电流;灯泡发光只能说明有电流,而灵敏电流表指针偏转,不仅可以判断电流的大小,还能判断电流的方向。

[思考]实验器材是怎样组装的呢?

[提示]将导体棒、灵敏电流表、开关串联,然后将导体棒放在蹄形磁体的磁场中。

[思考]闭合开关,让导体棒在磁场中运动,导体棒任意运动都能产生感应电流吗?

[提示]竖直方向运动时,灵敏电流表不发生偏转,说明此种情况无电

流产生。

[思考]你能用准确的物理语言归纳这种运动特点吗?

[提示]我们知道磁感线可以形象地描述磁场,也可以把磁感线想象成一根根细线,将导体棒想象成一把锋利的刀,便会发现竖直运动时,这把“刀”不能将细线切断,而朝其他方向运动时都能切断细线。

[小结]导体棒做切割磁感线的运动时能产生感应电流。

[思考]如果导体棒不动,移动蹄形磁铁,也能产生电流吗?

[提示]运动是相对的,移动磁铁,磁感线同样被切割,所以能产生电流。

[思考]断开开关,让导体棒做切割磁感线运动,电流表还会偏转吗?

[提示]开关断开,电路断路,灵敏电流表不再偏转。

[思考]拿走磁体,让导体棒做切割磁感线运动,电流表还会偏转吗?

[提示]导体棒只有在磁场中才能切割磁感线。

[思考]你认为产生电流需要哪些条件?

[提示]有三个条件:闭合电路,部分导体,做切割磁感线运动。

[归纳提升]闭合电路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,叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。

[思考]电流是有方向的,你能改变电路中产生的电流的方向吗?

[提示]改变导体棒运动的方向,观察灵敏电流表指针的偏转方向是否改变,如果改变,说明感应电流的方向与导体棒切割磁感线的方向有关。改变磁场的方向,观察灵敏电流表指针的偏转方向是否改变,如果改变,说明感应电流的方向与磁场的方向有关。

[思考]如果同时改变切割磁感线的方向和磁场的方向,感应电流的方向会改变吗?

[提示]观察灵敏电流表指针的偏转方向是否改变,如果改变,说明感应电流的方向发生了改变。

[归纳提升]感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关。只改变其中一个条件,感应电流的方向会发生改变,两者同时改变,感应电流的方向不变。

探究2：发电机

[阅读课本]P139“发电机”

[思考]你能指出发电机模型的主要结构吗?

[提示]主要结构是固定的磁体和转动的线圈。

[思考]发电机的主要结构和电动机有区别吗?

[提示]主要部件都是磁体和线圈,电动机通电时线圈转动,发电机线圈转动时小灯泡发光。

[思考]把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动,观察到什么?

[提示]线圈转动时,小灯泡发光,发电机将机械能转化为电能;线圈转动速度越快,小灯泡越亮,说明感应电流的大小与切割运动的速度有关。

[思考]用电流表替换小灯泡,缓慢摇动手柄,观察电流表的指针发生了怎样的变化?

[提示]电流表的指针随线圈的转动而左右摆动,说明发电机输出的电流,其大小和方向是变化的。

[思考]发电机的工作原理是什么?

[提示]发电机是利用电磁感应现象制成的。

[思考]P140“图20.5—5交流发电机原理”,线圈通过两个铜环与外部电路相连,铜环的作用是什么?

[提示]线圈转动过程中,有两个边做切割磁感线运动,使线圈中产生了感应电流,通过铜环的连接使外部电路中也产生和线圈中大小和方向相同的交流电。

[思考]什么是交流电?我国交流电的频率为多少?

[归纳提升]大小和方向周期性变化的电流叫交流电,每秒周期性变化次数叫频率,我国交流电频率为50 Hz,一个周期的时间为0.02 s,电流方向一秒钟改变100次。

[思考]实际发电机的构造?

[提示]实际发电机的构造由定子和转子组成。小型发电机采用线圈转动,磁场不动的方式;大型发电机采用线圈不动,磁场转动的方式,因为大型发电机的电流大,电刷与滑环间容易产生电火花,很不安全,故采用旋转磁极的方式发电。

[思考]发电机工作时的能量是如何转化的?和电动机相同吗?

[归纳提升]发电机把机械能转化为电能,而电动机把电能转化为机械能,这是发电机和电动机的本质区别。

（三）训练总结

1.如图所示,导体ab在外力作用下向左运动时灵敏电流表指针偏转,向右运动时灵敏电流表指针向另一方向偏转。这个实验事实说明( )

A.通电导线在磁场中的受力大小与电流大小有关

B.通电导线在磁场中的受力方向与电流方向有关

C.感应电流的大小与导体在磁场中做切割磁感线运动的快慢有关

D.感应电流的方向与导体在磁场中做切割磁感线运动的方向有关

2.手机无线充电方便了人们的生活,其中电磁感应无线充电是应用最多的无线充电方案。如图所示,它的原理是送电线圈通过一定频率的交流电,线圈的周围形成交变的磁场,通过电磁感应在受电线圈中产生一定的感应电流,从而将能量从发射端转移到接收端。下列选项中和受电线圈工作原理相同的是( )

A.扬声器

B.电磁继电器

C.动圈式话筒

D.电动机

3.如图为交流发电机的原理图,线圈在磁场中转动,则( )