14.7 学生实验：探究产生感应电流的条件教学重难点重点：电磁感应现象及产生感应电流的条件，发电机的工作过程。难点：理解电磁感应，弄清发电机的工作原理。教学准备教师准备：多媒体课件制作、蹄形磁铁、铁架台、长方形线框、灵敏电流计、导线、开关、手摇发电机模型、教学课件等。学生准备：预习本节内容。新知导学刘阳是个爱动脑筋的好学生，在学习了奥斯特实验后，他知道了电流能够产生磁场。于是，他想：磁场能否产生电流呢？刘阳拿来了自己的废旧玩具车，将车中的直流电动机取出，在原来接电池处接一只额定电压为2V的灯泡，快速转动电动机的轴，发现小灯泡亮了，他高兴地说：“我成功了！”可是他不明白电动机怎么变成发电机了呢？(1)你能帮助刘阳同学解释这是为什么吗？(2)发电机的工作原理是怎样的？发电机工作时能量是怎样转化的？知识点一电磁感应现象【教材助学】当导体回路中的________在磁场中做________运动时，回路中就会产生________，这种现象称为电磁感应。在电磁感应现象中产生的电流叫作________。【合作解疑】任务一认识电磁感应现象1重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：此实验称为什么实验？它揭示了一个什么现象？学生回答：____________实验。说明____________。奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以生磁，那么可不可以反过来进行逆向思索：磁能否生电呢？怎样才能使磁生电呢？2电磁感应现象。(1)提出问题：奥斯特的实验表明，电流的周围存在着磁场。既然电可以生磁，那么磁很可能也会生电，什么情况下磁场中的导线能够产生电流？(2)在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表相连接，提出问题：闭合开关后，有无电流产生？为什么？(3)进行各种尝试，寻找产生感应电流的条件及感应电流方向跟哪些因素有关。尝试1：保持线框和磁体都不动。尝试2：磁体不动，使线框底边ab左右运动。(如果把导线ab看作一把刀，那么它好像在切割磁感线)尝试3：使线框底边ab向上或向下运动，并不切割磁感线。尝试4：线框底边ab不动，使磁体做左右运动。尝试5：框底边ab不动，使磁体做上下运动。填表导体ab在磁场中的运动情况感应电流电路闭合静止切割磁感线不切割磁感线电路断开静止切割磁感线分析实验中看到的现象，就能知道闭合电路中产生电流条件了。如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀，请学生表述感应电流产生的条件。总结归纳：闭合电路感应电流方向跟导体________、磁场________有关。实验结论：(1)_____电路的______在________中做________运动时，导体中就会产生感应电流。(2)____________________________叫作电磁感应，________________叫作感应电流。(3)感应电流的方向与哪些因素有关。改变________方向或改变________方向，感应电流的方向就会改变，即感应电流的方向与______________和______________有关。(4)感应电流的大小与________、________有关。【教师点拨】1电磁感应及感应电流。导体回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会有电流产生，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫作感应电流。2产生感应电流的条件。(1)导体回路的一部分导体。(2)在磁场中做切割磁感线运动。【拓展延伸】1影响感应电流方向的因素。在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线的方向和磁感线方向有关。2能的转化。在电磁感应现象中，机械能转化为电能。知识点二动圈式话筒【教材助学】动圈式话筒的作用是把________转换成________。它的原理是________。它主要构造是________、________和________。【合作解疑】任务二认识动圈式话筒阅读教材第164页动圈式话筒，完成下列填空：如图所示，是动圈式麦克风的结构示意图。当你对着它说话或唱歌时，人声带由于________而产生的声音，通过________传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的________，线圈在运动中能量的转化情况是________。所以动圈式话筒的作用是把________转换成________。【教师点拨】1动圈式话筒是根据电磁感应的原理制成的。2动圈式话筒。作用：把声音转换成电流。构造：主要有永磁体、线圈、膜片等，如上图所示。【拓展延伸】工作原理：动圈式话筒是依据电磁感应现象制成的，当对着话筒说话时，声音引起膜片振动，膜片带动线圈振动，线圈在永磁体的磁场中做切割磁感线的运动，从而产生随声音变化的感应电流。动图式话筒的工作原理可以概括为：振动电流。知识点三发电机【教材助学】1发电机的原理是______________。发电机分为________和________两部分组成。2发电机发出的是________和________都发生变化的电流，叫作交流电。【合作解疑】任务三认识发电机1学生参与活动：把手摇发电机、小灯泡、电流表接入电路慢慢摇转大轮，带动线圈在磁场里转动，可以看到演示电流表的指针左右摆动起来。提出问题：手摇发电机发出的电流方向与接电池的电路中的电流方向有什么区别呢？电流表的指针左、右摆动，表示什么呢？2分析线圈在磁场中转动切割磁感线，电流方向与线圈位置的关系，归纳出交流电的概念。3出示图1所示挂图，说明其构造和作用。如图1所示，磁场中的磁感线从左向右，线圈转动时，只有ab边和cd边能切割磁感线产生感应电流，da边和bc边不切割磁感线，对感应电流的产生没有贡献。图2是发电机的原理图，放在磁场里的线圈，两端各连一个铜环K和L，它们分别跟电刷A、B接触，并跟电流表组成闭合电路。图2交流电的产生在线圈从图甲经图乙向图丙转的半周过程中，ab边向下运动，cd边向上运动，ab边向下切割磁感线，ab边中的电流由b向a ，cd边向上切割磁感线，cd边中的电流由d向c，外部电路中的电流方向一直是从A流向B。可以介绍右手定则，确定外电路电流方向是由A流向B。当线圈转到丙位置时，导线ab边，cd边不切割磁感线，导线中没有电流。在线圈从图丙经图丁又回到图甲位置转过后半周的过程中，ab边向上运动，cd边向下运动，它们又都切割磁感线，线圈和外部电路中就又有了电流用右手定则可以判断外电路电流方向是由B流向A。线圈继续转动，电流方向将周期性地重复上述变化。这可以从电流表指针的左右摆动看出来，设想每秒钟线圈转一周，电流变化周期就是1秒这种周期性地改变方向和大小的电流，叫作交流电。能产生交流电的装置叫交流发电机它是根据电磁感应现象制成的。学生阅读教材第164165页“发电机”，完成下列填空：1发电机的工作原理是________________。发电机工作时，将________能转化为________能。2手摇发电机发电。(1)手摇发电机主要由________和________等组成。(2)摇动手柄时，小电灯会________________，说明电路中有________________。(3)将小电灯换成小量程电流表，缓缓地摇动手柄，小量程电流表的指针________，这表明线圈在磁场中转动时所产生的感应电流随时间发生周期性变化，这种电流叫作交流电。3我国家庭电路的交流电频率为________，周期为________，电流方向1个周期内改变________次，电流方向1s内改变________次。4介绍实际发电机构造。实际的交流发电机，结构比较复杂，但主要由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成，大型发电机发出很高的电压和很强的电流，要采用线圈不动、磁极旋转的方式发电。这种发电机叫作旋转磁极式发电机为了得到较强的磁场，要把线圈嵌在定子铁心槽里，还要用电磁铁代替永磁铁作转子，大型旋转磁极式发电机，能够提供几千伏到上万伏的电压，功率可达几十万千瓦，甚至百万千瓦以上。【教师点拨】1发电机是利用电磁感应现象制成的。2发电机是把机械能转化为电能的机器。3发电机由转动部分转子和固定部分定子两大部分组成。实际的发电机比模型发电机复杂得多，但仍由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成大型发电机一般采取线圈不动，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。4电流的大小和方向都有周期性改变的电流称为交流电。在交流电中，电流在每秒内周期性变化的次数叫作频率。频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。5我国使用的交流电，频率是50Hz，周期为0.02s，电流方向每秒改变100次。【拓展延伸】电磁感应和磁场对电流的作用的区别：区别项目电磁感应磁场对电流的作用现象原因闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动通电导体(线圈)在磁场中结果产生感应电流受到力的作用(运动、转动)能量转化机械能电能电能机械能力的性质外力磁场力导体中的电流因感应而产生由电源供给主要应用发电机电动机