浙江省临海市新概念教育咨询有限公司八年级科学下册 第四章《第5节 磁生电》学案 浙教版

1 第四章第四章 第第 5 5 节节 磁生电磁生电 学案学案 联想情景导入联想情景导入 人们首先发明了电池 由电池提供电能 后来又发明了发电机 由发电机提供电能 现 在我们所用的电能 从生活用电到交通运输 工厂企业用电 主要来自发电站里的发电机 那么发电机是怎样发电的呢 让我们通过电磁感应的原理来了解一下发电机是怎样发电的吧 重点知识详解重点知识详解 一 磁生电 电磁感应 1 电磁感应 实验操作 如上图所示 将一根导体放入磁场中 导体和电流表串联成一个闭合回 路 观察下列情况下电流表中有无电流 1 导体在磁场中不动 2 导体在磁场中做垂直于磁场方向的运动 3 导体在磁场中做平行于磁场方向的运动 4 电路断开时 重复第 3 步实验 实验现象 实验步骤试验现象说明 导体在磁场中不动指针不偏转无电流 导体向上运动指针不偏转无电流 导体向下运动指针不偏转无电流 导体向右运动指针偏转有电流 导体向左运动指针偏转 方向与上面相反有电流 电路断开 导体向右 左运动指针不偏转无电流 实验结论 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时 导体中就会产生 电流 这种现象叫电磁感应 产生的电流叫做感应电流 如果电路不闭合 当导体 做 切割磁感线运动时 导体中不会产生感应电流 但导体两端会有感应电压 2 电磁感应现象中能量的转化 电磁感应中 用力移动导体 消耗了机械能 却在闭 合电路中产生了电能 这就实现了机械能向电能的转化 2 3 感应电流的大小与哪些因素有关 导线切割的速度大 电流大 永磁铁的强度大 电流大 切割导线的条数多 电流大 切割的有效长度长 电流大 感应电流的大 小与导线切割的速度 方向无关 二 交流发电机的工作原理 1 发电机 利用电磁感应原理 将动能转变为电能的机械 可分为交流发电机和直流 发电机两类 基本构造如下 2 发电机的工作原理 ab 和 cd 不断做切割磁感线运动 由于磁感线方向是不变的 而 ab 和 cd 的运动方向总是相反 并且不断改变 于是线圈和外部电路就有了方向 不断改变的感应电流 当线圈平面和磁感线垂直时 两边的运动方向和磁感线平行 不 切割磁感线 线圈上元感应电流 当线圈平面和磁感线平行时 两边的运动方向和 磁感线垂直 切割磁感线 线圈上有感应电流 3 交流电 从以上图示分析可知 线圈转动一周 电流方向改变两次 这种周期性改 变方向的电流叫做交流电 1 周期 完成一次周期性变化需要的时间 秒 2 频率 1 秒内完成周期性变化的次数 赫兹 我国交流电周期是 0 02 秒 频率为 50 赫兹 每秒电流方向改变100 次 4 电动机和发电机的比较 直流电动机交流发电机 原理利用通电线圈在磁场里发 生转动的原理制成 利用电磁感应原理制成 3 构造与电刷接触的是换向器与电刷接触的是两个铜环 能量转化电能 机械能机械能 电能 在电路中的作用 用电器电 源 精典例题解析精典例题解析 例例 1 1 下列四幅实验装置图所反映的原理 对发电机的发明有直接影响的是 解析解析 这四幅图是电磁学中四幅经典的图 反应了四种不同的原理 我们应熟知这些图 所 表示的含义 图 A 是奥斯特实验装置 该实验表明电流周围存在着磁场 同时还说 明电流的磁场方向跟电流方向有关 图 B 是研究电磁感应现象的装置 闭合电路 的 一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时 导体中就会产生电流 电磁感应现象 对 发电机的发明有直接影响 图 C 是用来研究磁场对通电导线有力的作用 该原理 对 电动机的发明有直接影响 图 D 是用来判断螺线管极性的右手螺旋定律 答案答案 B 例例 2 2 如图所示是研究电磁感应的实验装置 1 保持导线 n6 不动 闭合开关 灵敏电流计的指 针不动 这时导线中 电流 2 保持电路闭合 当导线曲向左运动和向右运动时 灵敏电流计的指针会向左和向右偏转 表明导线中 的感应电流方向与 有关 3 将 U 形磁铁反转对调磁极 闭合开关 当导线 ab 向左运动和向右运动时 灵敏电流计的指针会向右 和向左偏转 表明导线中的感应电流方向与 有关 解析解析 产生感应电流的条件之一是电路必须闭合 因而在开关断开的情况下 无论导体 ab 如何运动 电流表指针都不会偏转 说明电路中没有感应电流产生 在电路闭合的 情况下 ab 边必须做切割磁感线运动 电路中才会有感应电流产生 从实验中可 知 感应电流的方向与运动方向 磁场方向有关 答案答案 1 没有 2 导体运动方向 3 磁场方向 例例 3 3 电与磁的联系可由三个重要实验所证实 这三个实验如图所示 1 图甲实验是著名的 实验 它证实了 应用举例 2 图乙实验证实了 实验过程中的能量转化是 4 应用举例 5 3 图丙实验证实了 实验过程中的能量转化是 应 用举例 答案答案 1 奥斯特 电流周围有磁场 电磁铁 2 通电导体在磁场中要受到磁力的作用 电能转化机械能 电动机 3 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时 导体中就产生感应电流 机械能转化为电能 发电机 考点应试必备考点应试必备 1 如图所示的四个实验装置中 能说明发电机工作原理的是 2 小明同学在实验室组装了如图所示的实验装置来探究 什么情况下磁可以生电 图中 的 ab 是一根直铜线 ab 处于蹄形磁铁的磁场中 下列情况中能使电流表的指针发生偏 转的是 A 闭合开关 导体 ab 向上运动 B 断开开 导体 ab 向左运动 C 闭合开关 导体 ab 向右运动 D 断开开关 导 体 ab向下运 动 6 3 如图所示是电动机示意图 对于图示的说法 正确的是 A 图中绘出的是直流电动机的示意图 线圈正转到平衡位置 B 图中绘出的是直流电动机的示意图 线圈受到磁场力的作用而转动 C 图中绘出的是交流发电机的示意图 此时导线切割磁感线 线圈中产生感应电流 D 图中绘出的是交流发电机的示意图 此时导线不切割磁感线 线圈中没有电流 4 下列关于电磁感应现象的说法正确的是 A 导体在磁场中运动一定会产生感应电流 B 导体中感应电流的方向 只跟导体的运动方向有关 C 导体中感应电流的方向 只跟磁感线的方向有关 D 在电磁感应现象中 机械能转化为电能 5 下列说法正确的是 A 直流电动机是根据电磁感应现象制成的 B 交流发电机线圈中产生的是直流电 向外输送的是交流电 C 交流电动机线圈中的电流是交流电 线圈外的是直流电 D 在电动机中 电能转化成机械能 6 在交流发电机中 当线圈平面转至 A 与磁感线垂直时 感应电流最大 B 与磁感线平行时 感应电流改变方向 C 与磁感线垂直时 感应电流改变方向 D 与磁感线平行时 感应电流为零 7 下图是某同学探究 什么情况下磁可以生电 的实验装置 ab 是一根直铜丝 通过导 线 接在量程为 3A 电流表的两接线柱上 电流表指针指零 当使 ab 迅速水平向右运动时 并 未发现电流表指针明显偏转 你认为最可能的原因是 A 感应电流太小 无法使指针明显偏转 B 铜丝太细 换用铜棒便能使指针明显偏转 C 应把 ab 改为向左运动 D 应把 ab 改为上下运动 8 如图实验装置做电磁感应实验 能观察到电流表指针发生偏转的是 A 开关 S 断开 导体 AB 竖直向下运动 B 开关 S 闭合 导体 AB 竖直向上运动 C 开关 S 断开 导体 AB 从纸里向纸外运动 7 D 开关 S 闭合 导体 AB 从纸外向纸里运动 9 发电机和电动机的相继问世 使电能的大规模生产和利用成为现实 人类社会进入了电 气 化的时代 下图所示的四幅图 其中属于电磁感应现象实验图及其应用图的是 A B C D 10 做如图所示的小窑验 用手快谏拨动风扇叶片 带动转子转动 这时发现小灯泡发光 微风电扇居然变成了 发电机 该实验说明了磁能够产生 在此现象中 转化为电能 11 在探究产生感应电流的实验中 某同学按照图中的四种情况让闭合电路的一段导体 AB 在磁场中沿箭头所示方向运动 其中能够产生感应电流的是 图 12 如图是 研究感应电流的方向与哪些因素有关 的实验示意图 比较甲 乙两图可以 得 出感应电流方向与 有关的结论 比较甲 丙两图可以得出感应电流方向与 有关的结论 8 13 如图所示是两用电机示意图 试回答下列问题 1 当 S1 闭合 S2 断开时 表示一个什么电机 能量如何转化 2 当 S1 断开 S2 闭合时 表示一个什么电机 能量如何转化 换向器起什么作用 14 1 图甲和图乙是电学中很重要的两个实验 其中甲图装置是研究 的规律 乙图装置是研究 的规律 2 图丙是法拉第发明的能够产生持续电流的机器 发电机 金属圆盘可以看成是由 无数根长度等于圆盘半径的导线组成的 金属圆盘在磁极间不断转动 每根导线都 在做切割磁感线运动 从而产生持续的电流 某校探究小组仿制了这个发电机装置 如图丁 对影响电流大小的因素进行如下探究 当圆盘转速增大时 电流表指针偏转增大 说明电流大小跟 有关 保持圆盘转速不变 换用一个半径更大的金属圆盘 发现电流表指针偏转更大 说 明电流大小还跟 有关 保持圆盘转速不变 换用 发现电流表指针偏转更大 说明电流大小跟磁 场 强弱有关 9 提高班习题精选提高班习题精选 1 2010 兰州 下列用电器中利用电磁感应现象工作的是 A 电烤箱 B 电铃 C 动圈式话筒 D 电风扇 2 在交流发电机中 将线圈中产生的交流电供给外电路是利用 A 滑环 B 电刷 C 换向器 D 滑环和电刷 3 以下方法中 感应电流方向不变的是 A 只改变导体运动方向 磁感线方向不变 B 只改变磁感线方向 导体运动方向不变 C 导体运动方向和磁感线方向同时改变 D 只改变导体运动方向或只改变磁感线的方向 4 如图所示 在一个金属圆环中有一个可以绕轴 OO 匀速转动的条形磁 铁 当磁铁旋转时 下列说法正确的是 A 金属环中有感应电流 B 因金属环不动 故环中无感应电流 C 金属环中有感应电流 且是交流电 D 金属环中有感应电流 且是直流电 5 2010 济宁 如图所示 是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景 图中箭头表示导体的运动方向 下列说法中正确的是 A 比较图 a 和图 b 可知 感应电流的方向与磁场方向有关 B 比较图 b 和图 c 可知 感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关 C 比较图 a 和图 c 可知 感应电流的方向与磁场方向无关 D 由图 d 可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关 6 小明将灵敏电流计和线圈连接成如图电路 来研究电磁感应现象 图甲与图乙中线圈的 匝数是相同的 将相同的条形磁铁以相同的速度插入线圈中 以下叙述正确的是 A 甲 乙两图中电流方向相同 B 甲 乙两图中电流计指针都发生偏转 C 当磁铁不动时 电流计也有示数 D 此现象中电能转化为机械能 10 7 作为一种应急措施 有时也可以用扬声器代替话筒 如图所示装置 人对着扬声器的锥形纸盆说话 声音就 会使与纸盆相连的线圈在磁场中振动 从而产生随着声 音的变化而变化的 这种现象在物理学上 称为 现象 8 2011 武汉 如图所示 在探究 什么情况下磁可以生电 的 实验中 保持磁体不动 1 若使导线 ab 竖直向下运动 则灵敏电流计指针 2 若使导线 ab 水平向右运动 发现灵敏电流计指针向左偏转 现让导线 ab 水平向左运动 则灵敏电流计指针向 3 若使导线 ab 从图中所示位置斜向上运动 则灵敏电流计指针 9 右图是某课外活动小组仿制的一个能产生持续电流的装置 发电机 装有手摇柄 未画出 的转轴垂直穿过圆盘中心 金属圆 盘放在蹄形磁铁之间 圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑 片通过金属导线与电流表相连 金属圆盘可以看成是由无数根长度 等于圆盘半径的导线组成的 圆盘在磁极间不断转动 每根导线都 在做切割磁力线的运动 从而产生持续电流 当以某一转速匀速转 动金属圆盘时 电流表有一定的计数 根据上述材料 请完成下面的实验探究填空 1 换用 的磁铁 其他条件不变 发现电流表读数增大 说明电流大小跟磁 场强弱有关 2 换用一个半径大一些的金属圆盘 其他条件不变 发现电流表读数增大 说明电流大 小也跟 有关 3 当圆盘转速增大 其他条件不变时 发现电流表读数也增大 说明电流大小还跟 有关 10 实验室内设置有四辆脚踏车 每逢下课同学们就会排队 来骑脚踏车 因为骑车不仅可以健身 同时还可以发电供学 校使用 装在自行车上的发电机工作时把 能转 化成电能 同学们用如图所示实验装置探究发电机的工作原 理 探究中有同学提出了问题 感应电流的大小会跟哪些 因素有关呢 小红猜想 可能跟磁场的方向有关 小华猜想 可能跟导体切割磁感线运动的方向有关 小丽猜想 可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关 请你根据右图所示的实验装置 帮助小丽设计实验来验证她的猜想 简述你的实验方 法 11 请你也猜猜看 感应电流大小还可能跟 有关 参考答案 第 5 节 磁生电 1 A 2 C 3 B 4 D 5 D 6 C 7 A 8 D 9 B 1