20.5 磁生电
实验的结论
如果把电源“+”极与导线连接，可观察到的现象是______________________,断开电路则可观察到_______________________。
?
电
磁
历史回顾
奥斯特实验
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，那么磁能否产生电呢？
英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。
根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
1.产生持续电流的条件：
一是需要电源；
二是电路要闭合。
3.如何知道电路中是否有电流？
在做“磁生电”研究前，你是否想过这些问题？
用电流表测量
2.能够产生、提供电能的装置是什么？
电源。
发电机是如何发电的呢？
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
磁
电磁感应
磁场
法拉第
2. 完成下列表格：电与磁的联系
排斥
北
南
吸引
排斥
负
正
电磁铁
通电导线周围有磁场
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20.5－1的实验“探究什么情况下磁可以产生电”。像图20.5－1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，则说明产生了电。
实验探究
提出问题
1.什么情况下磁能生电 ？
猜想
2.要使磁生电须哪些器材？
①实验室里什么器材有磁场？
②要方便测出电流用什么器材？
③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
检测是否有电流
闭合电路
组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？
有可能是电流太小或方法不对。
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（即导线要在磁场中做切割磁感线的运动）
通过实验发现：当导线在磁场中运动时，电路中会产生电流。
提出问题
猜想、设计
实验探究
实验探究
分析论证
实验结果分析：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就有感应电流产生。
实验探究
电磁感应现象
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
实 验 条 件
指针
摆动情况
实验电路图
1
开关断开，电路断路，
无论导线做何运动
不摆动
2
3
4
5
开关闭合，电路通路，
导线保持静止。
不摆动
开关闭合，电路通路，
部分导线只做上下运动。
不摆动
开关闭合，电路通路，
部分导线只做左右运动。
摆 动
开关闭合，电路通路，部
分导线做左右斜向运动。
摆 动
是不是导体在磁场中做什么样的运动都会产生电流呢？
1、电磁感应：
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
产生电流，这种现象叫电磁感应 。
2、感应电流：
由于发生电磁感应现象而产生
的电流叫感应电流。
精讲点拨
1. 产生感应电流的条件：
闭合电路
导体的一部分导体
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：
导体在磁场中做切割磁感线 运动
（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？）
电磁感应现象的能量转化:
在电磁感应现象中，消耗了机械能，但在闭合电路中产生了电流，获得了电能，实现了从机械能向电能的转化
电磁感应实验
（ 附方法：右手定则）
导体在磁场中切割磁感线时,感应电流的方向跟什么有关?
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（磁极方向）。
其他的结论
结论：电路中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关。
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
增强磁场
线圈
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？
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等。
感应电流的大小与那些因素有关？
猜测：1.导线切割的速度
3.永磁体的强度
探究活动
2.导线切割的速度的方向
4.切割导线的条数
5.切割导线的有效长度
设计实验方案
实验方法：控制变量法
结论
感应电流的大小与导线切割的速度、永磁铁的强度、切割导线的条数、切割导线的有效长度有关。感应电流的大小与导线切割的速度方向无关。
英国科学家法拉第
经过10年的研究，在1831年发现了磁生电的条件和规律，实现了他利用磁场获得电流的愿望。
法拉第发现了磁生电，导致了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元
法拉第的故事
3．电磁感应现象的应用
变压器
不用电手电筒
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
垂直屏幕
向外运动
1、下面的四个图中哪些不会产生感应电流（ ）
（图中小圆表示闭合导体的一部分）
A
B
C
D
B、D
科拉顿“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。
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
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. 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
直流电
0.02S
50
50HZ
次数
交流
交流电
线圈
定子
转子
电磁铁
（1）观察手摇发电机的构造；
（2）观察发电
机对小灯泡
亮度的影响。
1．发电机发出的电流的大小和方向是变化的。
二、发电机
3）检验手摇
发电机
电流方向
的变化。
1.观看演示图20.5－3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。
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
4.在电路中并联二个发光二极管（让二极管的极性相反连接），转动手柄，观察到什么现象，这个现象说明什么？
两个二极管轮流发光，说明电路中的电流方向在不断改变
5 .小结：这种方向不断发生改变的电流就是交流电。
交流电的产生
2.交流发电机基本结构
构造：
定子——永磁铁；转子——线圈
用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。
实际使用的交流发电机（旋转磁场式）
（1）组成：
定子——线圈；转子——电磁铁
原因：线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场
（2）动力机：水轮机、汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等
大型发电机由于
电流较大，所以
不能使用电刷，
一般采用线圈不动、磁极旋转的
方式来发电。
为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体。
发电机
发电机是根据
电磁感应
原理工作的
是机械能
转化为电能
的机器
（2）工作原理
当线圈在前半周转动时，电流表指针偏转，表明电路中产生了电流；当线圈在后半周转动时，切割磁感线方向相反，电流表指针偏转方向相反。
铜环
电刷
（3）发电机发电的过程是其他形式能转化为电能的过程。
1) 交流发电机的工作原理：
电磁感应现象。
2 ) 交流电：
周期性改变方向和大小的电流。
直流电：
电流方向不变的电流。
线圈转动一圈，电流方向改变2次
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
①
②
③
④
a
b
d
c
A
B
交流电：周期性改变方向的电流大小的电流（AC）
直流电：方向不变的电流（DC）
交流电的周期：交流电完成一次周期性变化需要的时间符号: T 单位:秒 (s)
交流电的频率：交流在一秒内交流电完 成周期性变化的次数符号: f 单位:赫兹(Hz)
T=1/f f=1/T
我国交流电供电周期是0.02秒，频率为50赫兹。其意义是发电机线圈转一周用 0.02 秒，即1秒内线圈转50圈，交流电的 电流方向改变100次。线圈转动一圈，电流方向改变2次
交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流
点击看“交流发电机” ，了解铜环与电刷的作用。
利用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来，对外输出电能。
发电机与电动机的比较
1、发电机的构造原则上和电动机是完全相同的
2、电动机是消耗电能而输出机械能;
发电机是消耗机械能而输出电能
3、电动机：利用通电线圈在磁场里转动的原理
发电机:利用电磁感应原理
可分为交流发电机和直流发电机两类。
即时练习
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2. 发电机的主要结构是什么？它的电能从哪里来？又到哪里去？
3. 电池产生的电流方向不变，称为直流。观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光，能看出它们有什么不同吗？
主要结构：转子和定子
发电机发出的电能是由其它形式的能转化而来，发出的电能经过导线输送到工厂和千家万户。
手摇发电机发出的光是按一定频率闪烁的，手电筒灯泡发光是稳定的。
精讲点拨
完成下列表格：
发电机
电动机
电磁铁电磁继电器
电饭煲
电水壶
机械
磁
电
电
电
内
电
机械
焦耳定律
法拉第
奥斯特实验
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6. 除了发电厂里有发电机外，还有哪些地方有发电机？尽可能多地说出来。这些发电机是靠什么带动的？把什么能量转化成了电能？
学校、工厂、医院、网吧等
8.阅读P140“科学 技术 社会”，完成下列填空。
A.录音机在录音时，声信号先转变为 ，再转变为 ，记录在 上。在放音时，磁信号转变为 ，再转变为 。
B.使用磁性材料记录信息的有 、 、电脑中的 、 、 等。
银行卡
磁卡
磁盘
录像带
录音带
声信号
电信号
磁性材料
磁信号
电信号
发电机
550MW大型发电机组转子吊装
宁波市镇海火电厂
湛江火电厂
秦山核电站
大亚湾核电站
三峡水电站
发电机组
火电厂中的汽轮机组
你知道吗？声音是物体的——— 产生的。扬声器可以实现将  信号转换成 信号。
电
声
振动
自学指导：
1、扬声器的结构组成。2、扬声器的工作原理。3、扬声器的作用。
69
9.阅读P141“科学世界”，了解扬声器是怎样发声的，并完成下列填空。
A．扬声器是把 信号转换成 信号的一种装置。它主要由固定的 ， 和 构成。
B．当线圈中有电流流过时，线圈周围产生 ，它与永磁体的磁场相互作用，会受到 的作用，在这个力的作用下带动线圈运动，线圈运动带动 运动，纸盆 发声。
C． 线圈中的电流方向改变时，线圈周围的 也发生改变，线圈的 跟着发生改变，纸盆的 方向同时发生改变，所以只要线圈中有变化的电流，纸盆就可以产生变化的声音。
返回
振动
受力方向
磁场方向
振动
纸盆
力
磁场
电
锥形纸盆
线圈
永磁体
声
（2）内部结构
某一瞬间电流方向
线圈
永久磁体
锥形纸盆
1、扬声器结构：
2、扬声器的工作原理
当线圈中通过图中所示的电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；
由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。
当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁铁的排斥向右运动。
扬声器是怎样发声的
（1）外形
（3）工作实质
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。
当线圈中有电流时，线圈受到磁铁的吸引或排斥向左或右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。
返回
4. 当你唱卡拉OK时，要用到话筒（麦克风）。话筒的种类很多，图20.5-11是动圈式话筒构造示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈处在磁场中。把线圈两端的导线接入扩音机，就能通过扬声器听到你说话的声音。请用“磁生电”具体说明动圈式话筒的原理。
答案
.感应电流的方向与_____________
和_______________有关。
导体运动方向
磁感线方向
.在电磁感应现象中，导体切割磁感线运动时，产生了______________。由此可见，在电磁感应现象中，______能转化为______能。
感应电流
电
机械能
课堂习题
1、导体在磁场中运动一定会产生感应电流（ ）
2、导体在磁场中做切割运动一定会产生感应电压（ ）
3、闭合导体在磁场中做切割运动一定会产生感应电流（ ）
4、闭合导体的一部分在磁场中做切割运动一定会产生感应电流（ ）
ⅹ
ⅹ
√
√
1.周期性改变____的电流叫交流电，_____不变的电流叫直流电，干电池提供的是 电。
2.我国的交流发电机的转子每秒转____周，即交流电的变化频率是____赫，因此交流电的方向每秒要改变___次。
练习
方向
方向
直流
50
50
100
课本练习甲乙
2.判断：下列状况中，哪些状况有感应电流产生？
课本练习丙丁
练习2
1.
3.导体在磁场里做切割磁感线运动，导体的两端将产生___________。
感应电压
4.感应电流的方向与_____________
和________________有关。
导体运动方向
磁感线方向
5.在电磁感应现象中，导体切割磁感线运动时，产生了_______________。由此可见，在电磁感应现象中，______能转化为______能。
感应电流
机械
电
N
垂直屏幕
向外运动
5、下面的四个图中那些不会产生感应电流（ ）
（图中小圆表示闭合导体的一部分）
A
B
C
D
BD
练习4ABC
×
×
6.图中A、D已标出了磁场方向、导体切割磁感线的方向和产生的电流方向，请在B、C、E、F图中标出电流的方向。
A B C
注： ——表示电流的方向垂直纸面向里，
——表示电流的方向垂直纸面向外。
×
·
.
没电流
D E F
注： ——表示电流的方向垂直纸面向里，
——表示电流的方向垂直纸面向外。
×
·
1.周期性改变____的电流叫交流电，_____不变的电流叫直流电，发电机提供的是_____电，电池提供的是__ 电
2.我国的交流发电机的转子每秒转____周，即交流电的变化频率是____赫，因此交流电的方向每秒要改变___次。
练习
方向
方向
交流
直流
50
50
100
3.发电机的主要构造分成____和____两部分，大型发电机的线圈作_____，电磁铁作_____。实用发电机的转子由水轮机、_____等带动旋转。
定子
转子
定子
转子
汽轮机
4.交流发电机线圈内和外电路中的电流分别是（ ）
A、交流电和直流电 B交流电和交流电
C直流电和交流电 D直流电和直流电
5.此装置是什么机器？工作原理是什么？工作时能量的转化情况怎样？
B
发电机
电磁感应原理
机械能转化为电能
6.交流发电机制造的原理是（ ）
A电流的磁效应 B电流的磁现象
C电磁感应现象 D电磁铁原理

7.我国使用的交流电的频率为50赫兹，在10秒内电流方向改变了（ ）
A、500次 B、50次
C、100次 D、1000次
C
D