人教版九年级全册物理课件:20.5.磁生电.ppt
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1、20.5 20.5 磁生电磁生电 如果把电源如果把电源“+ +”极与导线连接,可观察到极与导线连接,可观察到 的现象是的现象是_,_,断开电断开电 路则可观察到路则可观察到_。 N S 磁 电 电电 磁磁 历史回顾历史回顾 奥斯特实验奥斯特实验 奥斯特发现电流的磁效应后,许多科学家都奥斯特发现电流的磁效应后,许多科学家都 在思索:既然电流能产生磁,那么磁能否产生电在思索:既然电流能产生磁,那么磁能否产生电 呢?呢? 英国物理学家法拉第在英国物理学家法拉第在10 年中做了多次探索,年中做了多次探索,1831年终年终 于取得突破,发现了利用磁场于取得突破,发现了利用磁场 产生电流的条件和规律。产生
2、电流的条件和规律。 根据这个发现,后来发明了根据这个发现,后来发明了 发电机,使人类大规模用电成为发电机,使人类大规模用电成为 可能,开辟了电气化的时代。可能,开辟了电气化的时代。 1.产生持续电流的条件:产生持续电流的条件: 一是需要电源;一是需要电源; 二是电路要闭合。二是电路要闭合。 3.如何知道电路中是否有电流?如何知道电路中是否有电流? 在做“磁生电”研究前,你是在做“磁生电”研究前,你是 否想过这些问题?否想过这些问题? 用电流表测量用电流表测量 2.能够能够产生产生、提供电能的装置是什么?、提供电能的装置是什么? 电源。电源。 发电机是如何发电的呢?发电机是如何发电的呢? 火力发
3、电火力发电 风力发电风力发电 水力发电水力发电 自学检测自学检测 1. 英国物理学家 经过多年的探索,发现了 利用 产生电流的条件和规律,进一步揭示电现象 和 现象之间的联系,这就是 现象。根据 这个发现,后来人们发明了 ,使人类大规模用电 成为可能,开辟了电气化的时代. 发电机发电机 磁磁 电磁感应电磁感应 磁场磁场 法拉第法拉第 2. 完成下列表格:电与磁的联系 种类 相互作用 转 化 情 况 应 用 举 例 电荷 电 荷和 电 荷 同种电荷 相互 , 异种电荷相 互 。 电能生 磁 磁场 极 和 极 同名磁极 相互 , 异 名 磁 极 相 。 排斥排斥 北北 南南 吸引吸引 排斥排斥 负
4、负 正正 电磁铁电磁铁 通电导通电导 线周围线周围 有磁场有磁场 吸引吸引 合作探究 1.从上表中我们发现电和磁有许多联系,既然 电能产生磁场,那么能否利用磁场得到电呢?写出 你的猜想和你猜想的依据,小组间交流。 2. 观察图20.51的实验“探究什么情况下磁可以产生 电”。像图20.51那样组装电路,想一想:怎么判断导 线中产生了电? 在实验过程中,如果灵敏电流计的指针发生了偏转,在实验过程中,如果灵敏电流计的指针发生了偏转, 则说明产生了电。则说明产生了电。 实验探究实验探究 提出问题提出问题 1.什么情况下磁能生电什么情况下磁能生电 ? 猜想猜想 G _ + 2.要使磁生电须哪些器材?要
5、使磁生电须哪些器材? 实验室里什么器材有磁场?实验室里什么器材有磁场? 要方便测出电流用什么器材要方便测出电流用什么器材? 要把电流表接入电路要哪些器材?要把电流表接入电路要哪些器材? 导体怎样运动才会产生电流? 磁场磁场 检测是否检测是否 有电流有电流 闭合电路闭合电路 组成以上的电路,做各种尝试,看能否产生电流?如果组成以上的电路,做各种尝试,看能否产生电流?如果 不能,可能是因为什么?不能,可能是因为什么? 有可能是电流太小或方法不对。有可能是电流太小或方法不对。 实验探究实验探究 导体保持静止,换掉永磁体,使磁场增强,观察电流表导体保持静止,换掉永磁体,使磁场增强,观察电流表 中有无电
6、流。中有无电流。 调换磁极 导线位置 3. 利用老师提供的器材,自己组装电路, 动手做一做,能让灵敏电流计的指针动起来的方法 是( ) A导线不动,换磁场强度不同的磁体 B. 让导线在磁场中左右运动 C. 让导线在磁场中上下运动 D. 让导线在磁场中斜向上或向下运动 E. 导线不动,让磁场上下运动 F. 导线不动,让磁场左右运动 G. 导线不动, 让磁场斜向下或向下运动 BDFG 4. 仔细分析上面能让灵敏电流计的指针动起来的方法, 说说它们的共同点的什么? 导线的运动方向要与磁感线的方向有夹角(即导线导线的运动方向要与磁感线的方向有夹角(即导线 要在磁场中做切割磁感线的运动)要在磁场中做切割
7、磁感线的运动) 通过实验发现:当导线在磁场中运动时,电路通过实验发现:当导线在磁场中运动时,电路 中会产生电流。中会产生电流。 提出问题提出问题 猜想、设计猜想、设计 实验探究实验探究 实验探究实验探究 分析论证分析论证 实验结果分析:实验结果分析: 闭合闭合电路的一部电路的一部 分导体在磁场中分导体在磁场中 做做切割磁感线切割磁感线运运 动时,就有感应动时,就有感应 电流产生。电流产生。 实验探究实验探究 电磁感应电磁感应现象现象 闭合电路的一部分导体在磁场中闭合电路的一部分导体在磁场中 做切割感线运动时做切割感线运动时,导体中就产导体中就产 生电流生电流,这种现象叫电磁感应这种现象叫电磁感
8、应, 产生的电流叫做感应电流产生的电流叫做感应电流。 实实 验验 条条 件件 指针指针 摆动情况摆动情况 G _ + G _ + G _ + G _ + G _ + 实验电路图实验电路图 1 开关断开,电路断路,开关断开,电路断路, 无论导线做何运动无论导线做何运动 不摆动不摆动 2 3 4 5 开关闭合,电路通路,开关闭合,电路通路, 导线保持静止。导线保持静止。 不摆动不摆动 开关闭合,电路通路,开关闭合,电路通路, 部分导线只做上下运动。部分导线只做上下运动。 不摆动不摆动 开关闭合,电路通路,开关闭合,电路通路, 部分导线只做左右运动。部分导线只做左右运动。 摆摆 动动 开关闭合,电路
9、通路,部开关闭合,电路通路,部 分导线做左右斜向运动。分导线做左右斜向运动。 摆摆 动动 是不是导体在磁场中做什么样的运动都会产生电流呢?是不是导体在磁场中做什么样的运动都会产生电流呢? 1 1、电磁感应电磁感应: 闭合电路的一部分导体在磁场中闭合电路的一部分导体在磁场中 做切割磁感线运动时,导体中就做切割磁感线运动时,导体中就 产生电流,这种现象叫电磁感应产生电流,这种现象叫电磁感应 。 2 2、感应电流感应电流: 由于发生电磁感应现象而产生由于发生电磁感应现象而产生 的电流叫感应电流。的电流叫感应电流。 精讲点拨精讲点拨 1. 产生感应电流的条件: A.闭合电路 B.导体的一部分导体 C.
10、在磁场中做切割磁感线的运动。这三个条件缺一 不可。 2. 能量转化形式是机械能转化为电能。 产生感应电压的条件产生感应电压的条件: 导体在磁场中做切割磁感线导体在磁场中做切割磁感线 运运 动动 (你是如何理解上述条件的?)(你是如何理解上述条件的?) (你是如何理解感应电压的存在的?)(你是如何理解感应电压的存在的?) 电磁感应现象的电磁感应现象的能量转化能量转化: 在电磁感应现象中,消在电磁感应现象中,消 耗了耗了机械能机械能,但在闭合电路,但在闭合电路 中产生了电流,获得了中产生了电流,获得了电能电能, 实现了从实现了从机械能机械能向向电能电能的转的转 化化 电磁感应实验电磁感应实验 (
11、附方法:右手定则)附方法:右手定则) 导体在磁场中切割磁感线时导体在磁场中切割磁感线时 ,感应电流的方向跟什么有关感应电流的方向跟什么有关? 思考思考: 6.当我们来回摆导线时,灵敏电流计的指针是怎么偏转 的,这说明什么? 灵敏电流计的指针来回偏转,这说明,导线的运动不灵敏电流计的指针来回偏转,这说明,导线的运动不 同,产生的感应电流的方向也不同。同,产生的感应电流的方向也不同。 7.如果我们保持导线的运动方向不变,能让指针向反方向 偏转吗?说说你的做法? 能,保持导线运动方向不动,改变磁感线的方向能,保持导线运动方向不动,改变磁感线的方向 (磁极方向)。(磁极方向)。 其他的结论其他的结论
12、结论:电路中电路中感应电流的方向感应电流的方向与导体与导体 切割磁感线的切割磁感线的运动方向运动方向和和磁场的方向磁场的方向 有关。有关。 思考:除了刚才的探究实验外,你还 能设计出其他“磁生电”的实验吗? 检流计检流计 增强磁场增强磁场 线圈线圈 如果是因为电路中产生的电流太小,你有什如果是因为电路中产生的电流太小,你有什 么办法改进实验?么办法改进实验? 5.怎样让你的灵敏电流计的指针偏转的角度更大?再动手 做一做,说一说你的做法? 换用更强的磁场、让导线切割磁感线的运动速度更快换用更强的磁场、让导线切割磁感线的运动速度更快 等。等。 感应电流的感应电流的大小大小与那些因素有关?与那些因素
13、有关? 猜测:猜测:1.导线切割的速度导线切割的速度 3.永磁体的强度永磁体的强度 探究活动探究活动 2.导线切割的速度的方向导线切割的速度的方向 4.4.切割导线的条数切割导线的条数 5.5.切割导线的有效长度切割导线的有效长度 实验方法:控制变量法实验方法:控制变量法 感应电流的感应电流的大小大小与与导线切割的导线切割的速度速度、永磁、永磁 铁的铁的强度强度、切割导线的、切割导线的条数条数、切割导线的、切割导线的 有效长度有效长度有关。感应电流的大小与导线切有关。感应电流的大小与导线切 割的速度方向无关。割的速度方向无关。 英国科学家法拉第英国科学家法拉第 经过经过10年的研究,在年的研究
14、,在1831年年 发现了磁生电的条件和规律,发现了磁生电的条件和规律, 实现了他利用磁场获得电流实现了他利用磁场获得电流 的愿望。的愿望。 法拉第发现法拉第发现了了磁生电磁生电,导致,导致 了电能的大规模生产和利用,了电能的大规模生产和利用, 开辟了电气化的新纪元开辟了电气化的新纪元 法拉第的故事 3电磁感电磁感应现象的应用应现象的应用 变压器变压器 自行车测速器自行车测速器 不用电手电筒不用电手电筒 即时练习即时练习 1. 图20.5-10中的 a 表示垂直于纸面的一根导线,它 是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动 时,在哪种情况下会产生感应电流? N S N S S N N S 垂
15、直屏幕垂直屏幕 向外运动向外运动 1 1、下面的四个图中哪些不会产生感、下面的四个图中哪些不会产生感 应电流(应电流( ) (图中小圆表示闭合导体的一部分)(图中小圆表示闭合导体的一部分) A B C D B、D 科拉顿科拉顿“跑失良机跑失良机” 请帮科拉顿分析失败的原因,并为其改善实验方案。请帮科拉顿分析失败的原因,并为其改善实验方案。 法拉第继续做了大量的实验 和进一步的研究。终于实现 了转磁为电的理想,发明了 发电机,变压器等设备,使 人类从蒸汽时代进入电气时 代。 二、发电机二、发电机 自学检测自学检测 1. 电流方向不变的电流叫 ,电流 方向不断发生改变的电流叫 ,简 称 。 2.
16、交变电流的频率在数值上等于电流在每 秒内周期性变化的 。我国的电网用交流供电, 频率为 ,即在1S内电流方向改变 次, 或者是每 电流方向改变一次。 3. 发电机由 和 两部分组 成。大型发电机一般采用 不动, 旋转的方式来发电。为了得到较强的磁场,要用 来代替永磁铁。 磁极磁极 直流电直流电 0.02S 50 50HZ 次数次数 交流交流 交流电交流电 线圈线圈 定子定子 转子转子 电磁铁电磁铁 (1)观察手摇发电机的构造;观察手摇发电机的构造; (2)观察发电观察发电 机对小灯泡机对小灯泡 亮度的影响。亮度的影响。 1发电机发出的电流的大小和方向是变化的。发电机发出的电流的大小和方向是变化
17、的。 二、发电机二、发电机 3)检验手摇)检验手摇 发电机发电机 电流方向电流方向 的变化。的变化。 1.观看演示图20.53的实验,把手摇发电机跟 灯泡连接起来,转动手柄,你观察到什么现象,这 说明什么? 灯泡发光,这说明电路中有电流流过。灯泡发光,这说明电路中有电流流过。 2.在电路中接入电流表,再转动手柄,我们看到什么现 象,这又说明什么? 电流表的指针来回摆动,这说明电路中的电流方向是在不电流表的指针来回摆动,这说明电路中的电流方向是在不 断改变的。断改变的。 3.使用不同速度转动手柄,观察灯泡的亮度,你发现什么? 线圈转得越快速度越快,灯泡越亮,说明产生的电流越强线圈转得越快速度越快
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