人教版物理九年级上学期

第20章电与磁20.6磁生电自习案【学习寄语】磁场与导体的邂逅,孕育出电流的脉动;探索与思考的碰撞,点亮智慧的光芒.愿你在“磁生电”的世界里,读懂能量转化的密码,让好奇心驱动探索,让知识如电流般涌动不息.【学习情境】同学们,如今新能源发展得如火如荼,风力发电就是其中的典型代表.巨大的风叶在风中呼呼转动,带动内部线圈在磁场里运转,最终产出电能.想知道这背后“磁生电”的奥秘吗？咱们一起走进课堂,探索它的神奇之处.【学习链接】1.手摇式手电筒无需电池,摇动时内部线圈在磁场中做______________运动,从而产生电流使灯泡发光,利用了____________原理.2.自行车骑行时,车灯会亮,是因为车轮转动带动发电机内的线圈在磁场中做_________________运动,产生电流供电,这是____________现象的应用.3.用动圈式话筒说话时,声音使膜片振动,带动线圈在磁场中做_______________运动,产生随声音变化的电流,利用了__________原理.【学习目标】1.知道电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.能说出发电机的工作原理及其能量转化（机械能转化为电能）.3.了解交流电的基本特点（如方向周期性变化）.【学习过程】任务一:ID磁生电问题——今天,无论是我们日常生活中使用的电还是工农业生产中使用的电,大多是由____________产生的发电机是________发电的?奥斯特发现____________________________之后,许多科学家都在思索用____来生____的问题英国物理学家、化学家____________(图20.61)在10年中作了多次探索,________年终于取得突破,发现了利用________产生________的条件和规律法拉第的发现,进一步揭示了____________和____________之间的联系根据这个________,人们后来________了发电机,使人类大规模用电成为可能,开辟了____________的时代你能尝试用磁场获得电流吗?D拓展▉________________现象(磁生电)是英国物理学家法拉第在1831年最____发现的,法拉第由____能生____想到____能否生____,这属于________思维法,逆向思维是发明创造的重要方法之一实验——探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件(1)实验思路:尝试用____来生____时,需要哪些器材?磁场可以由____________提供,如________磁体为了获得电流,应该用________连成________________,并将____________连入电路中,以观察电流尝试使导线________在磁场中,或在磁场中________……看看电路中________有电流(2)实验过程:如图20.62所示,在________磁体的磁场中放置一根________,导线的两端跟____________连接,导线跟电流表组成________________①让导线在磁场中静止,能产生电流吗?换用不同________的永磁体,看看电路中是否有电流②使导线在________中沿不同________运动,看看电路中是否有电流.▉如果把磁感线想象成一根根实实在在的,把导线想象成一把刀,表达起来可能会方便些类似于切菜,垂直切割或斜着切割都可以这个过程中可以是________运动,也可以是磁场运动如下面的第三幅图中的导体是闭合电路的一部分,分别沿箭头方向运动_____、_____切割磁感线,有电流:_____不切割磁感线,无电流 (3)实验结论:分析实验中看到的________,总结________________中产生电流的________闭合电路的____________导体在磁场中做____________________运动时,导体中就产生电流(图20.63)这种由于导体在磁场中________而产生电流的现象叫作________________,产生的电流叫作________________▉注意:(1)通过观察电流表的指针是否发生________来判断是否有感应电流产生,这里运用了________法由于产生的感应电流较____且需要判新电流的方向,故选用灵敏度较____的、指针可以左右偏转的电流表（灵敏电流计）.(2)切割磁感线的导线,要尽量选用电阻较____的,以便使感应电流较____,实验现象更明显(3)由于一根导线产生的感应电流较小,电流表的指针偏转不明显,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________,这样产生的感应电流会大些(4）在探究感应电流的方向与哪些因素有关时,要正确运用________________法▉影响感应电流大小的因素：(1)导体做切割磁感线运动的________越大,感应电流越大；(2)________越强,感应电流越大；(3)线圈________越多,感应电流越大任务二:ID发电机导体________磁感线会产生电流,人们可以根据这一原理制造____________图20.64所示的是实验室用的手摇发电机把一台手摇发电机跟灯泡连接起来,使________在磁场中转动,可以看到灯泡发光这表明,电路中有了________如果把手摇发电机跟________表连接起来,线圈在磁场中转动时,我们可以看到电流表的指针随着线圈的转动而________________这个现象表明,发电机发出的电流的________和________是变化的 手摇发电机发电(1)观察手摇发电机的构造:磁极是什么形状的?线圈是通过哪些________和灯泡连接起来的?摇把是通过________带动线圈转起来的.(2)观察发电机转速对小灯泡亮度的影响:用不同________转动摇把,观察灯泡亮度的变化(3)检验手摇发电机电流方向的变化:把两个发光二极管极性相反地________起来,并与发电机串联(图20.65)转动摇把,观察二极管的发光情况其实,如下图20.62就是一个最简单的________装置的示意图当导线向左运动时,电流表指针________,表明电路中产生了________；当导线向右运动时,电流表指针向____________方向偏转,表明产生了________方向的电流如果导线左右________运动,电流表指针就________________,电路中产生的是________电流,简称________交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内____________________的次数我国电网以________供电,频率为____Hz之前我们学习的电路用电池供电,电路中的电流从电池的____极流向____极,________不改变这种电流叫作________▉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________所用的时间,单位是“____”；频率是指每____内线圈转动的周数,它的单位是“________”我国使用的交变电流周期为________s,频率是____Hz,其意义是发电机线圈转一周所用的时间为________s,即1s内线圈转____周因为线圈每转一周电流方向改变____次,所以,频率为50Hz的交变电流在1s内电流方向改变________次在发电机中,用________转动的________代替往复运动的导线为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器,还要用________和________把线圈和用电器连接起来(图20.66) ▉交流发电机的工作原理甲：导线ab向右运动,cd向左运动,不切割磁感线,没有电流.乙：导线ab向上运动,cd向下运动,电流由a到b丁：导线ab向下运动,cd向上运动,电流由b到а丙：导线ab向左运动,cd向右运动,不切割磁感线,没有电流交流发电机中铜环的作用：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有了和线圈中大小和方向相同的交变电流▉直流电动机与交流发电机的区别直流电动机交流发电机原理图有电源无电源原理利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成利用____________制成构造与电刷接触的是铜半环与电刷接触的是铜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作用用电器电源区分关键因电而动因动生电实际的发电机(图20.67)比图20.64所示的发电机复杂得多,但仍是由________(转动部分)和________(固定部分)两部分组成的大型发电机发的电,________很高、________很强,一般采取________不动、________旋转的方式来发电,同时为了得到较强的磁场,还要用____________代替永磁体____________水电站一共安装了16台水轮发电机,每台水轮发电机的发电功率都高达________千瓦,是目前全球________发电功率________的水轮发电机发电机发电的过程是________________的过程发电机靠________机、________机、________机等机械带动,把燃料中的________能或者水流的________能转化为____能▉区分是电磁感应（发电机原理）还是磁场对电流的作用（电动机原理）的装置,关键是看外电路中是否有________,有电源的是探究________________________________的装置,无电源的是探究____________的装置如下表.导体是闭合电路的____________；(1)通电的导体(线圈);任务三:ID磁记录铁棒和钢棒本来不能吸引钢铁,当磁体靠近它们或者与它们接触时,它们便有了吸引钢铁的性质,也就是被________了软铁被磁化后,磁性很容易________,称为________材料而钢等物质在被磁化后,磁性能够________,称为________材料硬磁材料可以做成________体,还可以用来________________磁带式录音机的磁带上附有一层磁粉,就是由________材料制成的小颗粒(磁粉)录音时,________先转变成强弱和方向都变化的________,这样的电流通过录音磁头,产生了强弱和方向都变化的________(电生磁现象)磁带划过磁头时,磁带上的小颗粒被不同程度地________,于是记录了一连串有关磁性变化的信息(图20.68)放音时,磁带贴着放音磁头________,磁性强弱和方向都变化的磁带使放音磁头中产生变化的_______________(__________现象),电流经放大后使扬声器发声,就“读”出了磁带中记录的信息随着技术的不断进步,磁记录与人们的关系越来越密切例如,由磁性材料制成的硬盘能够长久地保存大量信息磁记录技术提高了工作效率,给生活带来了很大的方便▉拓展(1)动圈式话筒(1)工作原理：________________（2)工作过程：当人说话发出的声音使膜片________时,连接在膜片上的________随着一起在永久磁体的磁场里________,切割磁感线,从而产生________________,感应电流的大小和方向都随着________的变化而变化,这个电流信号经扩音机放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音▉三种电磁现象的比较.电流的磁场磁场对电流的作用电磁感应实验装置图发现者奥斯特法拉第能量转化电能一机械能电能一机械能机械能一电能方向磁场的方向与__________有关通电导体受力方向与_______和_______有关感应电流的方向与_____________运动的方向和________方向有关应用电磁铁、电磁继电器电动机、扬声器发电机、动圈式话筒【基础检测】1.下列电器中,利用法拉第电磁感应原理工作的是 (_____)A.电磁起重机B.电磁继电器 C.电动机D.发电机2.下列四幅图中与动圈式话筒工作原理相同的是 ()3.新型智能手机无线充电技术主要是应用电磁感应原理,当交变电流通过充电底座中的线圈时,线圈产生磁场,带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能产生电流,通过“磁生电”来实现充电,下列设备也是利用“磁生电”原理工作的是 ()4.下列有关电磁感应现象的说法正确的是 ()A.电磁感应现象是英国物理学家安培首先发现的B.探究电磁感应现象应选用图甲所示的装置进行实验C.闭合电路的一部分导体在磁场中运动就会产生感应电流D.利用电磁感应现象可以制成电动机,实现机械能转化为电能5.超市的服装贴有磁性标签,未消磁的标签通过超市安检门时,安检门上的线圈会产生电流,触发警报器达到防盗目的,下列设备与这种安检门的工作原理相同的是 ()A.发电机B.电动机C.汽油机D.柴油机6.关于如图所示的实验装置,表述错误的是 ()A.该装置可用来研究电磁感应现象 B.该装置能将电能转化为机械能C.该装置可用来研究磁场对通电导体的作用 D.该装置揭示的原理可应用于电动机7.图中a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分.当导线a在磁场中按箭头方向运动时,不能产生感应电流的是 () 8.如右上图所示的实验装置中,当导体棒ab竖直向上运动时,灵敏电流计的指针__________(选填“会”或“不会”)偏转;__________(选填“电动机”或“发电机”)是应用电磁感应原理制成的.9.我国交流电的频率是__________Hz,家庭电路的电压是__________V.10.某款新型魔方充电器,转动魔方就能产生电能,并储存于魔方内,它的工作原理跟__________(选填“发电机”或“电动机”)相同.11.如图所示,甲图是__________机示意图,乙图是__________机的示意图.12.如图所示是一款“运动手环”,其主要部分是一段内置一小块磁铁的密闭空心塑料管,管外缠绕着线圈.戴着这种手环走路时,塑料管跟着手一起运动,磁铁则在管内反复运动,线圈中便会产生感应电流,此过程利用了__________的原理,这一原理是科学家__________发现的. 13.在CES(消费电子展)亚洲展会上,有一款“未来基因健身车”的自发电智能单车,如上图所示,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,发电的原理是__________,发电过程中__________能转化为电能.【能力提升】1.下列各种电路设备中，利用电磁感应原理工作的是(

)A.动圈式话筒 B.扬声器C.电动机

D.电炉2.如图所示，是关于电磁现象的实验装置图，下列分析中正确的是(

)A.图甲装置是研究电磁感应现象 B.图乙装置是电动机的结构原理图C.图丙装置是研究电流周围存在着磁场 D.图丁装置是研究磁场对电流的作用3.如图所示，关于电磁现象，下列说法正确的是A.甲图，把小磁针放在赤道附近，小磁针静止时N极指向地理南极附近B.乙图，通电线圈在磁场作用下转动，机械能转化为电能C.丙图，利用“电生磁”将铁钉磁化，铁钉上端为N极D.丁图，当用力让线圈发生转动时，电流表就有电流通过，工作原理是电磁感应现象4.如图所示的是有关“电和磁”的实验，下列说法中不正确的是(

)A.图甲中导体AB只有水平方向运动时，电流表指针才会偏转B.图乙中电流方向和磁场方向同时改变时，导体ab的运动方向不变C.图丙中扬声器的工作原理与图甲的相同，都是将机械能转化为电能D.电铃的工作原理是通电导线在磁场中受力的作用5.利用如图装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。(1)导体ab应该选用________(填“铁棒”或“铜棒”)，实验中通过观察________判断电路中是否有感应电流产生。(2)连接好电路后，立刻把导体ab沿上下、左右运动，发现电流计指针始终不动，经检查，各处接线完好，则连接