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第二节科学探究:怎样产生感应电流【新课导思】你见过自行车上由车轮带动发电的小发电机吗?它又是怎么发电的呢?【目标导学】1.知道产生感应电流的条件。2.理解感应电流的方向与磁场方向及导体运动方向有关。3.了解发电机的原理。【自主预习】1.电磁感应现象:(1)定义:闭合_____的_____导体在磁场中做____________运动时产生电流的现象。产生的电流称为__________。电路部分切割磁感线感应电流(2)感应电流的方向与_______________和___________有关。(3)应用:___________________等。2.发电机:(1)原理:_____________。(2)能量转化:_____能转化为___能。导体的运动方向磁感线方向发电机、动圈式话筒电磁感应现象机械电知识点一电磁感应现象1.提出问题:发电机为什么能发电呢?2.猜想与假设:发电机的线圈只有在转动时才能发出电来,由此可以猜想:发电机发电,可能与_______有关。参考答案:线圈在磁场中的运动(或其他猜想)3.实验方法:(1)电流看不见、摸不着,在实验中要利用________法,根据________来判断是否有电流。(2)磁场里的导体产生的电流的方向可能与多个因素有关,故在实验中需利用________法。参考答案:(1)转换灵敏电流计的指针是否偏转(2)控制变量4.实验设计:如图所示(1)探究产生感应电流的条件。①开关断开时,让导体做切割磁感线运动,观察灵敏电流计的指针偏转情况;②开关闭合时,让导体在磁场中静止不动,观察灵敏电流计的指针偏转情况;③开关闭合时,让导体做向左或向右的切割磁感线运动,观察灵敏电流计的指针偏转情况;④开关闭合时,让导体沿平行于磁感线的方向运动,观察灵敏电流计的指针偏转情况。(2)探究影响感应电流的方向的因素。思路:保持磁场方向不变,改变________,观察灵敏电流计指针偏转方向;保持导体运动方向不变,改变______,观察灵敏电流计指针偏转方向。参考答案:导体运动的方向磁场的方向5.实验记录及分析:实验序号开关磁场方向导体的运动方向电流计指针的偏转方向1闭合上N下S静止不动不偏转2断开上N下S向右运动不偏转3断开上N下S向左运动不偏转4闭合上N下S向右运动向左偏转5闭合上N下S向左运动向右偏转6闭合上N下S向上运动不偏转实验序号开关磁场方向导体的运动方向电流计指针的偏转方向7闭合上S下N向下运动不偏转8闭合上S下N向右运动向右偏转9闭合上S下N向左运动向左偏转分析实验数据,可得出的实验结论:(1)产生感应电流的条件:___________。(2)影响感应电流方向的因素:____________。提示:(1)第1次实验中,电路闭合,导体静止不动,电路中没有产生感应电流;第2、3次实验中,电路断开,导体做切割磁感线运动,电路中没有产生感应电流;第4、5次实验中,电路闭合,导体做切割磁感线运动,电路中产生感应电流;第6、7次实验中,电路闭合,导体运动方向与磁感线平行,没有切割磁感线,电路中没有产生感应电流;由以上分析可知,产生感应电流的条件是:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。(2)分析第4、5(或8、9)次实验可知:在磁场方向一定时,感应电流方向与导体运动方向(或切割磁感线的方向)有关;分析第4、8(或5、9)次实验可知:在导体运动方向(或切割磁感线的方向)不变时,感应电流方向与磁场方向有关;故可得出影响感应电流方向的因素是:导体运动方向(切割磁感线方向)和磁场方向。参考答案:(1)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动(2)导体运动方向(切割磁感线方向)和磁场方向6.交流与讨论:(1)实验中,闭合开关,若保持导体不动,磁体运动,能否产生感应电流?提示:若导体不动,磁体运动,导体也能切割磁感线,电路闭合时也能产生感应电流。参考答案:能产生感应电流(2)实验中,为什么要用指针能向两边偏转的灵敏电流计,而不是用只向一边偏转的实验室中常用的学生电流表?提示:①在探究感应电流的方向跟导体运动方向(导体切割磁感线运动的方向)和磁场方向之间的关系时,感应电流的方向会发生改变,从而导致电流表的指针可能会向左或向右偏转,通过电流表指针的偏转可以判断感应电流的方向,所以实验时要选用指针能够向两边偏转的灵敏电流计。②由于闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电流很小,为了易于观察,也应选用灵敏电流计,而不是用实验室中常用的学生用电流表。参考答案:①通过灵敏电流计指针的偏转情况可以判断感应电流方向的变化。②实验中产生的感应电流很小,用灵敏电流计易于观察。(3)在电磁感应现象中,能量是怎样转化的?参考答案:机械能转化为电能。【示范题1】(2016·揭阳中考)用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。(1)闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中________(选填“有”或“无”)感应电流。(2)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施:___________________________。【精讲精析】(1)闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,利用运动和静止的相对性可知,导体也做切割磁感线运动,满足了产生感应电流的三个条件,所以电路中有感应电流。(2)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显,说明感应电流太小,故需要增大感应电流;增大感应电流的方法:①换一个磁性更强的磁体;②加快导体ab切割磁感线的运动速度;③将导体ab换成多匝线圈。答案:(1)有(2)换一个磁性更强的磁体(或加快导体ab切割磁感线的运动速度或将导体ab换成多匝线圈)【微点拨】(1)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做切割磁感线运动的导体的长度越长或线圈的匝数越多,感应电流越大。(2)电磁感应与磁场对通电导体力的作用的判断:电磁感应装置中没有电源,磁场对通电导体力的作用装置中有电源。知识点二发电机原理结合图中信息,思考以下问题: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.(b)、(d)两图中,线圈AB边的电流方向________(选填“相同”或“不相同”)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:不相同3.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【示范题2】(2016·绵阳中考)把一台手摇发电机跟灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动,可以看到灯泡发光。关于手摇发电机发电过程,下列说法正确的是()A.发电机是将重力势能转变成电能的装置B.匀速摇动转轮,灯泡的亮度不变C.转轮转速越快,灯泡亮度越暗D.转轮在一个周期内电流方向改变两次【精讲精析】发电机是将机械能(动能)转化为电能的装置,故A错误;匀速摇动转轮时,由于线圈切割磁感线的角度始终在变,因此产生的感应电流大小发生改变,故灯泡亮度发生改变,故B错误;转轮转速越快,线圈切割磁感线的速度越快,因此线圈中的电流变大,灯泡亮度越亮,故C错误;发电机产生电流的方向是变化的,并且转轮在一个周期内电流方向改变两次,故D正确。答案:D【微点拨】(1)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。a.电动机用电源供电,将电能转化为机械能;b.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。(2)发电机分为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的也是交流,而向外供电是直流。