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第二节科学探究:怎样产生感应电流【体验】电磁感应现象活动:准备插头、微风扇、发光二极管。活动1:将发光二极管接在微风扇的插头处,用手旋转叶片;活动2:用手指捏紧插头的两极,旋转叶片;(1)活动1手转动叶片,发现二极管,说明电路中。(2)活动2用手捏紧插头的两极时,手会感觉到,说明电路中。提示:(1)发光有电流通过(2)发麻有电流通过1.产生感应电流的条件是什么?2.什么是电磁感应现象?什么是感应电流?3.发电机的原理是什么?探究1电磁感应现象结合“体验”中的活动,思考以下问题:1.猜想与假设:线圈在磁场中转动才能发出电来,由此可以猜想:发电机发电可能与线圈在磁场中的有关。参考答案:运动2.实验方法:(1)电流是看不到、摸不着的,所以在实验中利用法,根据来判断是否有感应电流。(2)导体在磁场中产生的感应电流可能与多个因素有关,故在实验时需利用法。参考答案:(1)转化灵敏电流计的指针是否偏转(2)控制变量3.实验设计:如甲图所示(1)探究感应电流产生的条件思路:在乙图中画出磁体的磁感线。①让导体在磁场中运动方向和磁感线方向,观察灵敏电流计的指针是否偏转。②使导体沿与磁感线方向的方向运动,观察灵敏电流计的指针是否偏转。参考答案:①平行②垂直(2)探究影响感应电流的方向的因素:思路:①保持磁体的磁场方向不变,改变,观察灵敏电流计指针的偏转方向。②保持导体运动方向不变,改变,观察灵敏电流计指针的偏转方向。参考答案:①导体运动的方向②磁体的磁场方向4.实验数据及分析:序号磁体磁场方向导体运动方向灵敏电流计指针偏转情况1向下上下运动不偏转2向下向左运动向右偏转3向下向右运动向左偏转4向上向左运动向左偏转5向上向右运动向右偏转分析实验记录,可以得出实验结论:(1)产生感应电流的条件:________________________________(2)影响感应电流方向的因素:____________________________参考答案:(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动(2)磁场的方向、导体运动的方向5.交流与评估:(1)如果导体的运动方向与磁感线方向不垂直,导体中能产生感应电流吗?参考答案:能(2)如果导体不动,移动U形磁铁,导体中能产生感应电流吗?参考答案:能(3)上述实验过程中能量是如何转化的?参考答案:机械能转化为电能探究2发电机原理1.在线圈转动过程中,何时不切割磁感线?此时线圈中能产生感应电流吗?提示:当线圈平面与磁感线垂直时,线圈的上、下两个边的运动方向与磁感线平行,此时线圈不切割磁感线,线圈中没有感应电流产生。参考答案:线圈平面与磁感线垂直时不能2.线圈在时切割磁感线。提示:当线圈转过平衡位置时,线圈两边做切割磁感线运动,闭合回路中就产生了电流。参考答案:转过平衡位置3.(b)、(d)两图中,线圈AB边的电流方向一样吗?提示:(b)图中,AB边运动方向向上,CD边运动方向向下,切割磁感线,产生感应电流;(d)图中AB边运动方向向下,CD边运动方向向上,由于运动方向和(b)图中相反,在磁感线方向不变的情况下产生的电流方向是相反的。参考答案:不一样4.在线圈匀速连续转动的过程中,每转过一周,线圈中电流的方向改变的次数为次。所产生的电流是电。提示:线圈转动一周,线圈每条边切割磁感线的方向改变两次,产生感应电流的方向也会改变两次,因此产生的电流属于交流电。参考答案:两交流一、电磁感应1.感应电流产生条件:(1)电路_____。(2)_____导体。(3)做___________运动。2.感应电流方向的影响因素:(1)导体的_____方向。(2)_______方向。3.应用:___________。闭合部分切割磁感线运动磁感线动圈式话筒二、发电机1.原理:_____________。2.能量转化:_____能转化为___能。电磁感应现象机械电【拓展延伸】感应电流方向的判断伸开右手,使大拇指跟其余四个并拢的手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向就是感应电流的方向。考点1电磁感应现象【典例1如图所示,在磁场中悬挂着一根直导线,导线的两端分别连接在电流表的两个接线柱上,组成一个闭合电路。当导线沿着图示方向运动时,有两个运动方向能使电流表的指针偏转,这两个运动方向是()A.向右或向左B.向上或向下C.向左或向上D.向右或向下【思路导引】解答本题的关键:【精讲精析】选A。本题考查电磁感应现象。闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会有感应电流产生。导线向右和向左都做切割磁感线运动时,导线中有感应电流产生,电流表的指针发生偏转。导线向上和向下运动时,没有做切割磁感线运动,不能产生感应电流,电流表的指针不能偏转。故选A。【方法归纳】判断电路中是否产生感应电流的方法(1)利用实验装置图判断:电路特点是电路中没有电源;(2)利用产生感应电流的条件判断:闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动,二者缺一不可。考点2发电机原理【典例2】如图所示的实验装置中,能用来解释发电机工作原理的是()【思路导引】抓住两个关键点:关键点1:依据有无电源来判断。关键点2:依据有无导体切割磁感线来判断。【精讲精析】选A。本题考查发电机的工作原理。A图是电磁感应的实验原理图,发电机就是根据电磁感应制成的,A正确;B图反映的是通电导体在磁场中受力的作用;C图是电动机的模型;D图是奥斯特实验原理图,故选A。【方法归纳】电动机和发电机的区别(1)在换向器上:电动机是两个半圆环构成的换向器,而交流发电机是两个完整的金属环;(2)在外部元件上:电动机用电源供电,将电能转化为机械能;发电机外部是电流表或用电器,将发出的电能转化为其他形式的能。1.下列设备中利用电磁感应原理工作的是()【解析】选D。本题考查了电磁感应现象原理的应用。电磁铁是利用电流的磁效应原理制成的,故A错;电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的,故B错;扬声器把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力原理,故C错;动圈式话筒是把声信号转变成电信号的,声信号的振动带动线圈在磁场中振动,产生电流,是电磁感应现象原理,故D正确。2.下列四幅实验装置图都是用来研究电与磁的,其中制作发电机依据的原理图是()【解析】选D。本题考查电和磁的综合知识。A选项说明通电导体周围有磁场;B选项说明通电螺线管的磁场跟条形磁体的磁场十分相似;C选项说明通电导体在磁场中受到力的作用,是电动机的原理;D选项说明闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时导体中会产生感应电流,即电磁感应现象,这是发电机的原理。故选D。3.关于电磁感应现象,下列说法正确的是()A.电磁感应现象中机械能转化为电能B.感应电流的方向只跟导体运动方向有关C.感应电流的方向只跟磁场方向有关D.导体在磁场中运动,能够产生感应电流【解析】选A。本题考查电磁感应现象的综合知识。电磁感应现象是机械能转化为电能,A对;感应电流的方向和导体的运动方向及磁场的方向有关,B、C错;导体在磁场中运动,如果不切割磁感线,就不会产生感应电流,D错。4.在探究“感应电流产生条件”的实验中,将导体ab水平置于蹄形磁铁的磁场中,如图所示。闭合开关后,能使灵敏电流计的指针发生偏转的做法是()A.让蹄形磁铁静止,导体ab也保持静止B.让蹄形磁铁静止,导体ab在竖直方向上下运动C.让导体ab静止,蹄形磁铁在竖直方向上下运动D.让导体ab静止,蹄形磁铁沿水平方向左右运动【解析】选D。本题考查感应电流产生的条件。感应电流的产生必须符合两个条件,一是闭合电路,二是做切割磁感线运动。A项中都保持静止,没有运动,故无电流;B项中导体上下运动没有切割磁感线运动,故无电流;C项中蹄形磁铁上下运动,没有切割磁感线,故无电流;D项中蹄形磁铁沿水平方向左右运动,切割磁感线,所以有感应电流产生。故选D。5.电磁感应现象是英国物理学家法拉第首先发现的。探究这个现象应选用图中(选填“甲”或“乙”)所示的装置进行实验。在这个实验中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和方向有关。【解析】本题考查了电磁感应现象的特点和影响感应电流方向的因素。电磁感应现象实验中没有电源,所以甲图是探究这个现象的实验;在这个实验中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁感线方向有关。答案:甲磁感线6.在学校实验室开放时,同学们对手摇发电机非常感兴趣,他们想:发电机产生感应电流的大小跟哪些因素有关呢?于是他们开展了探究,以下是他们所用的发电机和实验记录表:实验顺序线圈转速线圈转向小灯泡亮度123(1)根据表格可知,他们准备研究发电机产生感应电流的大小是否与有关。(2)手摇发电机在发电时将能转化为电能。(3)他们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小,像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫。(4)判断电流大小,除了借助小灯泡观察之外,实验室常用表来测量。【解析】本题考查发电机的综合知识。由表格中的数据可知同学们准备研究感应电流的大小与线圈转速和线圈转向是否有关。通过灯泡的亮度来反映感应电流的大小,这是利用转换法,把不能直接观测的电流用电流产生的效应来观察。判断电流的大小,除了借助小灯泡之外,在电路里串联一电流表,测量结果会更精确。答案:(1)线圈转速和线圈转向(2)机械(3)转换法(4)电流找找你容易错在哪里?如图所示是一种利用健身球设计的充电器,当人们在转动球的时候就可以给电池充电,这时健身球里面的装置相当于(选填“电动机”或“发电机”)。它工作时的原理是。【学生自答】①电动机②电流的磁效应【教师点评】①装置判断错误:健身球运动时将机械能转化为电能,所以应为发电机。②工作原理判断错误:应是电磁感应现象。【正确答案】发电机电磁感应