七节 学生实验:探究—产生感应电流的条件
学习目标
1.知道电磁感应现象及产生感应电流的条件。
2.知道感应电流的方向与导体运动方向和磁感线方向有关。
3.了解动圈式话筒的结构和原理。
4.了解发电机的结构。知道发电机是根据电磁感应现象制成的，它是把机械能转化为电能的装置。
5.知道什么是交流电，能区分交流电和直流电。知道我国交流电的频率是 50 Hz的含义。
1.知道电磁感应现象及产生感应电流的条件。
2.知道感应电流的方向与导体运动方向和磁感线方向有关。
3.了解动圈式话筒的结构和原理。
4.了解发电机的结构。知道发电机是根据电磁感应现象制成的，它是把机械能转化为电能的装置。
5.知道什么是交流电，能区分交流电和直流电。知道我国交流电的频率是 50 Hz的含义。
知识复习
1.电路中有持续电流的条件:（1)有电源；（2)电路是通路
2.蹄形磁体磁感线的分布如右图所示。
3.磁场对电流的作用：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关。
4.电动机工作时将电能转化为机械能
1.电路中有持续电流的条件:（1)有电源；（2)电路是通路2.蹄形磁体磁感线的分布如右图所示。
3.磁场对电流的作用：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关。
4.电动机工作时将电能转化为机械能
一 、电磁感应现象
1.实验探究:电磁感应现象
(1)问题与猜想:
奥斯特实验表明，电流的周围存在着磁场。即电可以生磁，那么反过来磁场能不能产生电流呢？
1.实验探究:电磁感应现象
(1)问题与猜想:
奥斯特实验表明，电流的周围存在着磁场。即电可以生磁，那么反过来磁场能不能产生电流呢？
(2)制定计划：
(3)收集证据：
(4)分析与结论：
当导体回路中的一部分在磁场中做切割磁感线运动时, 回路中就会产生电流，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感应电流。
当导体回路中的一部分在磁场中做切割磁感线运动时, 回路中就会产生电流，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感应电流。
例1 下图所示四幅图中反映电磁感应现象的是（ ）
答案：D
2.影响感应电流方向的因素
结论:
在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁场方向有关。
①导体切割磁感线运动的方向或者磁场方向中有一个方向改变时，则感应电流的方向也随之改变;
②导体切割磁感线运动的方向和磁场方向同时改变，则感应电流方向不变。
结论:
在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁场方向有关。
①导体切割磁感线运动的方向或者磁场方向中有一个方向改变时，则感应电流的方向也随之改变;
②导体切割磁感线运动的方向和磁场方向同时改变，则感应电流方向不变。
3.能的转化:
在电磁感应现象中，机械能转化为电能。
在电磁感应现象中，机械能转化为电能。
4.影响感应电流大小的因素
在电磁感应现象中，产生感应电流的大小与磁场的强弱、导体运动的速度大小及导体的电阻大小等有关。磁场越强、导体运动的速度越大、导体的电阻越小，产生的感应电流就越大。
在电磁感应现象中，产生感应电流的大小与磁场的强弱、导体运动的速度大小及导体的电阻大小等有关。磁场越强、导体运动的速度越大、导体的电阻越小，产生的感应电流就越大。
例2 探究导体在在磁场中运动时产生感应电流的条件。
如下图所示，实验时，控制磁场方向相同，改变导体ab的运动方向。
步骤一:导体ab水平左右运动，如图甲所示，电流计指针_______,这是因为_________；
如下图所示，实验时，控制磁场方向相同，改变导体ab的运动方向。
步骤一:导体ab水平左右运动，如图甲所示，电流计指针_______,这是因为_________；
答案:不偏转 开关没有闭合
步骤二:导体ab竖直上下运动，如图乙所示，电流计指针______，这是因为__________；
步骤三:导体ab水平左右运动，如图丙所示,电流计指针偏转，电路中有电流产生。
综合上面实验现象，可以得出感应电流产生的条件是__________。
步骤三:导体ab水平左右运动，如图丙所示,电流计指针偏转，电路中有电流产生。
综合上面实验现象，可以得出感应电流产生的条件是__________。
答案：2.不偏转；导体ab没有切割磁感线 。3.闭合导体回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
二、动圈式话筒
原理：电磁感应现象
构造：
原理：电磁感应现象
构造：
工作过程：
当对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中切割磁感线，就能产生随着声音变化而变化的电流，这个电流信号经扩音机放大后传给扬声器，从扬声器中就会发出放大的声音
当对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中切割磁感线，就能产生随着声音变化而变化的电流，这个电流信号经扩音机放大后传给扬声器，从扬声器中就会发出放大的声音
例3 话筒的种类很多，其中动圈式话筒是常见的一种。动圈式话筒是根据__________原理制成的，在工作时将______的振动转化为强弱变化的______传递出去。在这一过程中______能转化为___能。
答案：电磁感应 声音 电流 机械 电
例4 动圈式话筒的结构如下图所示，它工作时:①线圈运动能产生随着声音的变化而变化的电流;②与膜片相连的线圈随之一起振动;③人唱歌或说话产生的声音使膜片振动；④变化的电流经过放大后，由扬声器还原为声音。关于它的原理，排序正确的是（）
A.①②③④ B.②①④③
C.③①④② D.③②①④
答案:D
三、发电机
1.发电机原理 发电机是根据电磁感应现象制成的。
2.交流发电机的工作过程
切割磁感线情况：
甲
当线圈旋转时，电刷A始终与铜制滑环K接触，电刷B始终与铜制滑环L接触，线圈与电流表形成一个闭合电路，当线圈ab边水平向右运动时，cd边水平向左运动。ab 边和cd边运动方向与磁感线平行， 不切割磁感线
乙
ab边向上切割磁感线，cd边向下切割磁感线
丙
ab边水平向左运动，cd边水平向右运动，ab边和 cd边运动方向与磁感线平行， 不切割磁感线
丁
ab边向下切割磁感线，cd边向上切割磁感线
产生感应电流情况：
甲图线圈中不产生感应电流
乙图切割磁感线方向相反，故产生感应电流方向相反。ab边产生的感应电流由a到b，cd边产生的感应电流由c到d
丙图线圈中不产生感应电流
丁图切割磁感线方向相反，产生感应电流方向相反。ab边产生的感应电流由b到a，cd边产生的感应电流由d到c
电流的输出情况：
甲
不输出电流
乙
电流方向为a→b→c→d→滑环 L→电刷B→电流表→电刷A→滑环K→a
丙
不输出电流
丁
电流方向为d →c→b→a→滑环K→电刷A →电流表→电刷B→滑环L→d
1.发电机原理 发电机是根据电磁感应现象制成的。
2.交流发电机的工作过程
切割磁感线情况：
甲
当线圈旋转时，电刷A始终与铜制滑环K接触，电刷B始终与铜制滑环L接触，线圈与电流表形成一个闭合电路，当线圈ab边水平向右运动时，cd边水平向左运动。ab 边和cd边运动方向与磁感线平行， 不切割磁感线
乙
ab边向上切割磁感线，cd边向下切割磁感线
丙
ab边水平向左运动，cd边水平向右运动，ab边和 cd边运动方向与磁感线平行， 不切割磁感线
丁
ab边向下切割磁感线，cd边向上切割磁感线
产生感应电流情况：
甲图线圈中不产生感应电流
乙图切割磁感线方向相反，故产生感应电流方向相反。ab边产生的感应电流由a到b，cd边产生的感应电流由c到d
丙图线圈中不产生感应电流
丁图切割磁感线方向相反，产生感应电流方向相反。ab边产生的感应电流由b到a，cd边产生的感应电流由d到c
电流的输出情况：
甲
不输出电流
乙
电流方向为a→b→c→d→滑环 L→电刷B→电流表→电刷A→滑环K→a
丙
不输出电流
丁
电流方向为d →c→b→a→滑环K→电刷A →电流表→电刷B→滑环L→d
3.发电机的能置转化:将机械能转化为电能。
例5 如图所示的是一种环保型手电筒，这种手电筒不用干电池作为电源。使用时只要将它来回摇晃，就能发光。这种手电筒能够发光的原理是_________，其能量转化是由_____能转化成电能。
例5 如图所示的是一种环保型手电筒，这种手电筒不用干电池作为电源。使用时只要将它来回摇晃，就能发光。这种手电筒能够发光的原理是_________，其能量转化是由_____能转化成电能。
答案：电磁感应 机械
4.交流电的周期与频率
(1)周期：交流电完成一次周期性变化所需要的时间，用T表示。
⑵频率:表示交流电变化的快慢，数值上等于交流电在1 s内完成周期性变化的次数，叫作交流电的频率。频率的单位是赫兹(简称赫)，用H表示。
(3)我国交流电的周期和频率：我国电网供应的交流电的周期是0.02 s,频率是50Hz，即1s有50个周期，1s内电流方向改变100次。
(1)周期：交流电完成一次周期性变化所需要的时间，用T表示。
⑵频率:表示交流电变化的快慢，数值上等于交流电在1 s内完成周期性变化的次数，叫作交流电的频率。频率的单位是赫兹(简称赫)，用H表示。
(3)我国交流电的周期和频率：我国电网供应的交流电的周期是0.02 s,频率是50Hz，即1s有50个周期，1s内电流方向改变100次。
5. a交流电和b直流电的区别
定义：a大小和方向都发生周期性变化的电流;b电流方向不随时间改变的电流
举例：a我国供生产和生活用的电流；b从干电池中获得的电流。
定义：a大小和方向都发生周期性变化的电流;b电流方向不随时间改变的电流
举例：a我国供生产和生活用的电流；b从干电池中获得的电流。
6.b交流发电机和a直流发电机的区别
构造上的主要区别：
b与外部相连的是两个铜滑环；a与外部相连的是两个半环组成的换向器
线圈产生感应电流情况：
b交流电；a交流电
供给外部电流情况：
b交流电；a直流电
构造上的主要区别：
b与外部相连的是两个铜滑环；a与外部相连的是两个半环组成的换向器
线圈产生感应电流情况：
b交流电；a交流电
供给外部电流情况：
b交流电；a直流电
7.实际发电机的构造
实际的发电机是由定子和转子两部分组成。大型发电机的定子上分布着线圈，转子是一组电磁铁。这种发电机(不需要电刷和滑环）叫作旋转磁极式发电机。
实际的发电机是由定子和转子两部分组成。大型发电机的定子上分布着线圈，转子是一组电磁铁。这种发电机(不需要电刷和滑环）叫作旋转磁极式发电机。
例6 如图所示的是直流发电机的工作原理图。关于直流发电机，下列说法中正确的是（ ）
A.直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B.直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C.它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D.图中的E、F称为换向器,它的作用是改变线圈中的电流方向
A.直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B.直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C.它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D.图中的E、F称为换向器,它的作用是改变线圈中的电流方向
答案:A
典型例题剖析
综合 电磁现象的原理及应用。
例1 如下图中各实验现象所揭示的原理或规律与其所对应的应用技术错误的是（ ）
综合 电磁现象的原理及应用。
例1 如下图中各实验现象所揭示的原理或规律与其所对应的应用技术错误的是（ ）
答案:B
例2 (多选)如图是磁带录音机录音原理的示意图。录音时，动圈式话筒将声信号转换为电信号送到录音磁头。录音磁头是一个蹄形
电磁铁，它的磁性强弱随电信号变化，将电信号转换为磁信号。录音磁带贴着录音磁头移动，上面的磁粉被磁化，声信号被记录在磁带上。关于磁带录音机的录音过程，下列说法正确的是（ ）
A.话筒将声信号转换为电信号利用了电流的磁效应
B.录音磁头将电信号转换为磁信号利用了电流的磁效应
C.话筒将声信号转换为电信号利用了电磁感应现象
D.录音磁头将电信号转换为磁信号利用了电磁感应现象
A.话筒将声信号转换为电信号利用了电流的磁效应
B.录音磁头将电信号转换为磁信号利用了电流的磁效应
C.话筒将声信号转换为电信号利用了电磁感应现象
D.录音磁头将电信号转换为磁信号利用了电磁感应现象
答案:BC
例3 (1)如图甲所示，当悬挂着的导体棒ab在磁场中左右运动时，观察到小量程电流表的指针会摆动，随着对这种现象的深入研究，人们发明制造了_____机，实现了______能向电能的转化。
(2)如图乙所示是一种“手摇充电式电筒”，握住它上下摇动就能自动充电。从透明外壳可观察到内部有固定线圈;摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动，据此猜测，这种电筒的制造原理是____，其中那个滑动的物块是_______。
(2)如图乙所示是一种“手摇充电式电筒”，握住它上下摇动就能自动充电。从透明外壳可观察到内部有固定线圈;摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动，据此猜测，这种电筒的制造原理是____，其中那个滑动的物块是_______。
答案：（1)发电机 械 （2)电磁感应(磁生电） 磁铁
拓展创新
例4 (核心素养题）在探究“感应电流产生的条件”实验中。
(1) 如图所示，a、b两接线柱间应接入______(选填“大”或“小”)量程电流表。
(2) 导体在磁场中运动时，电流表指针没有发生偏转，其原因可能是___________。
(3) 改正错误后继续实验，小王发现每次电流表指针的偏转角度不相同，于是他对影响感应电流大小的因素作出了以下猜想：
猜想一:与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想二:与磁场的强弱有关；
猜想三:与线圈的匝数有关。
为了验证猜想三，他设计的方案是分别让两个匝数不同的线圈，在如图所示的磁场中水平向左运动，观察电流表指针的偏转角度。请对此方案作出评价，指出存在的主要问题是___________。
请你说出小王最终如何判断猜想三是否正确:_______________
例4 (核心素养题）在探究“感应电流产生的条件”实验中。
(1) 如图所示，a、b两接线柱间应接入______(选填“大”或“小”)量程电流表。
(2) 导体在磁场中运动时，电流表指针没有发生偏转，其原因可能是___________。
(3) 改正错误后继续实验，小王发现每次电流表指针的偏转角度不相同，于是他对影响感应电流大小的因素作出了以下猜想：
猜想一:与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想二:与磁场的强弱有关；
猜想三:与线圈的匝数有关。
为了验证猜想三，他设计的方案是分别让两个匝数不同的线圈，在如图所示的磁场中水平向左运动，观察电流表指针的偏转角度。请对此方案作出评价，指出存在的主要问题是___________。
请你说出小王最终如何判断猜想三是否正确:_______________
答案：（1)小（2)开关没有闭合（或导体没有做切割磁感线运动） (3)没有控制线圈切割磁感线的速度大小不变 比较指针两次偏转的角度，若相差不大，则与线圈匝数无关；若相差明显，则与线圈匝数有关
(2017 •云南昆明中考• 7分）为了探究导体在磁场中怎样运动，才能在电路中产生电流，采用了如图所示的实验装置。
(1) 将用细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针_______偏转;断开开关，让导体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针_____偏转。 (均选填“会”或“不会”）
(2) 将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中竖直上下运动，电流计指针_____偏转;让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动，电流计指针_____偏转。（均选填“会”或“不会”）
(3) 综合(1)(2)中的实验现象可知，导体在磁场中运动产生电流的条件是导体必须是_____电路的一部分，且一定要做_____运动。
(1) 将用细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针_______偏转;断开开关，让导体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针_____偏转。 (均选填“会”或“不会”）
(2) 将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中竖直上下运动，电流计指针_____偏转;让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动，电流计指针_____偏转。（均选填“会”或“不会”）
(3) 综合(1)(2)中的实验现象可知，导体在磁场中运动产生电流的条件是导体必须是_____电路的一部分，且一定要做_____运动。
答案：（1）会；不会（2)不会；会（3)闭合切割磁感线(4)机械(每空1分)
例 如图所示的甲、乙两个模型示意图中，甲图是_____ 模型，乙图是 ________模型。
答案:直流电动机 交流发电机
直流电动机和交流电动机
课后作业
课后作业
1.交流发电机的输出端是两个金属滑环，而直流发电机 的输出端是用两个金属半环组成的换向器;发电机将 机械能转化为电能，电动机将电能转化为机械能。
2.AB解析:探究产生感应电流的方向与哪些因素有关时，注意控制变量法的細。
3.地球是一个巨大的磁体，它周围的磁场方向是由南向北的，回路中部分电线在东西方向不停地摇动时，会切割磁感线，产生感应电流，所以灵敏电流计的指针就会发生偏转。
4.比如汽车内部、摩托车内部安装的是直流发电机， 机关、厂矿、医院等备用的发电设备中安装的发电机是交流发电机。