2021年八年级物理新人教版磁生电(I)
［教材优化全析］全析提示
1.电磁感应现象
奥斯特实验说明了通电导体的周围存在着磁场，也就是电能生磁.那么根据逆向思维，磁能否生电呢？继奥斯特之后，许多科学家都在思考这一问题.英国的物理学家法拉第终于在1831年发现了利用磁场产生电流的条件和规律.现在我们踏着故人的足迹，一起探究磁生电的条件.通过实验探究“磁生电”的条件，深刻理解产生感应电流的条件和影响感应电流方向的因素.
探究：什么情况下磁可以生电
(1)提出问题
法拉第发现了利用磁场能够产生电流，那么磁场产生电流的条件是什么？
(2)猜想
要想产生电流，电路必须是闭合的，那么闭合电路放在磁场中就一定能产生电流吗？我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流.那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？
磁场的强弱对实验有没有影响？
(3)设计实验
①实验器材的选择及电路图的设计
根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关(也可以省掉).根据上面的分析，我们设计图8－5－1的实验.
图8－5－1 要点提炼
形成持续电流的条件：有电源，还要形成通路.所以我们要研究磁生电的条件需要先闭合开关.
思维拓展
电路不闭合时，只能产生电压，不可能形成电流.
要点提炼
导线在磁场中运动有多种形式，可以上下、左右、前后运动，还可以斜着运动等等.实验时可以都做一做，看看什么情况下能产生电流，什么情况下不能产生电流.
对于影响产生电流的每一个条件进行逐一排查，找出问题的根源.
②实验步骤的设计
如何做实验？其步骤又怎样呢？
我们可以进行各种尝试，例如，闭合开关后：
a.让导线在磁场中静止，换用磁性不同的永磁体；
b.让导线在磁场中静止，不用单根导线，而用很多匝的线圈；
c.使导线在磁场中沿不同的方向运动；
使导线……
下面我们依次对这几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流.
(4)进行实验思维拓展
换用磁性不同的磁体进行实验，避免一旦产生了电流而电流过小，电流表指针几乎不偏转，影响问题的研究.换用多匝线圈的目的也在于此.高中阶段，我们将探究影响产生的电流大小的因素.
连接图8－5－1装置，依以下实验次序实验，并观察电流表指针的情况:①置闭合电路的部分导体于磁场中，且保持导体与磁场相对静止；②更换强磁体，增强磁场，仍保持导体与磁场相对静止；③让导线在磁场中静止，不用单根导线，而用匝数多的线圈；④使闭合电路的一部分导体在磁场中上下、里外运动；
⑤使闭合电路的一部分导体在磁场中左右运动；
⑥使闭合电路的一部分导体在磁场中斜着运动.仔细观察，每完成一个实验步骤后，注意将观察结果记下来.
要点提炼
注意弄清蹄形磁铁磁感线的方向与导体运动方向的关系.图中磁感线的方向是竖直向下的.
可以设计一个表格记录.
(5)分析与结论
通过实验第①②③步，我们发现，电流表的指针不发生偏转，说明没有电流产生，可见不是磁场强弱的问题，也不是导线粗细的问题，三步共同点是导体与磁场相对静止；进行第④步时，导线上下移动或顺着导线的方向移动，电流表的指针都是几乎不动，说明此时没有电流产生.进行第⑤⑥步，导线左右移动或斜着左右移动时，电流表的指针都有明显的偏转，说明此时有电流产生. 我们把导体想象成一把刀，当它垂直于磁感线左右运动或斜着运动时，都叫切割磁感线.
分析以上实验现象可以得出：凡是实验时能产生电流的，导体一定在切割磁感线运动；凡是实验时没有产生电流的，导体没有切割磁感线.如图8－5－2所示.
图8－5－2 思维拓展
我们使用灵敏电流表，其指针可以向两边摆动.一般灵敏电流表指针向哪边摆动，电流就从哪个接线柱流入，由此也可以判断产生电流的方向.
通过以上分析可以得出导体在磁场中产生电流的条件：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，这种现象叫做电磁感应(electromagnetic induction)现象，产生的电流叫做感应电流
(induction current). 要点提炼
电磁感应现象中，能量是如何转化的？
(6)探究影响感应电流方向的因素
我们知道，电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？这里提到了导体运动方向、磁感线方向和电流方向，这和电动机工作原理中的三个方向是相
类似的，但要注意：这里的运动是主动的，电流是通过导体在磁场中运动而产生的.
保持上述实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向，观察到了什么现象？
现象：磁场方向、导体运动方向变化时，指针偏转的方向也发生变化，即电流的方向也随着变化.
通过这一现象我们可以得出：导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关.
2.发电机
通过上面的实验，发出的电能是很微弱的，要想得到大量的电能，需要用到发电机.那么发电机是怎样发电
的呢？全析提示
知道发电机的构造、原理以及产生的电流特点.
如图8－5－3所示，是交流发电机的原理图.
图8－5－3 思维拓展
细心观察交流发电机的原理
图，并与直流电动机的原理图相比较，两者构造有什么相似之处？又有什么不同？
当线圈从图示位置逆时针转动时，cd边向上切割磁感线，此时cd中的电流方向是由c到d的.ab边与cd
边相比，磁感线方向相同，但运动方向不同，它是向下的，因此产生的电流方向也不一样，是由a到b的.
因此就在电路中形成了方向为c－d－a－b的电流.当线圈转过平衡位置时，两边切割磁感线的方向也发生
了变化，因此产生的电流方向也发生变化，方向为b－a－d－c.那么，在小灯泡电路中就得到了方向周期性
改变的电流.这种电流我们把它叫做交变电流(alternative current),简称交流(AC). 要点提炼
我们可以把图8－5－3中的电
灯换成电流表，慢一点摇动线圈，观察电流表指针的变化，体会线圈中电流方向的变化.
在交变电流中，电流在每秒内周期性改变的次数叫做频率(frequency).频率的单位是赫兹，简称赫，符
号为Hz.我国电网供应的是交流电，频率为50 Hz. 交流电是指电流方向周期性改
变的电流，直流电是指电流方向不发生变化的电流.
实际的发电机比模型式的发电机复杂得多，不过也是由转子和定子两部分组成.大型的发电机一般采用
线圈不动旋转磁极的方式来发电，因此又叫做旋转磁极式发电机.这种发电机为了得到较强的磁场，一般要
用电磁铁来代替永磁体.
如何得到较强的磁场？
实际的发电机是靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动来发电的.因此它是把燃料的化学能或者水库
中水流的动能转化为电能. 发电机是将机械能转化为电能
的装置.23724 5CAC 岬37565 92BD 銽Y25956 6564 敤9K37843 93D3 鏓7U40606 9E9E 麞O{%39351 99B7 馷@