夢流講座
【作者】沈括 【年代】宋
如果你用磁鐵磨一根針，那么尖銳的部分將始終指向南方。
還有一些指向北方，但恐怕石頭的性質不同。
南北方是對立的，理應有差異，但我還沒有深入思考過。
《夢溪筆談》是我國宋代杰出科學家沈括晚年所著的一部巨作，記錄了他一生的經歷和研究成果，被科學史學家譽為“中國科學史上的一個坐標”。
沈括在《夢溪筆談》中記載“以磁鐵磨針尖，尖處常向南”，就是說用磁鐵磨針，可以使針帶磁性，這是一種磁化現象。這個記載不僅在我國，甚至在世界上，都是最早的。上節課我們學習了帶電的導體可以產生磁。那么，除了針這樣的物體能磁化外，磁還能產生電嗎？今天我們一起來學習初中物理第十六章第五節“電磁感應發電機”：
1電磁感應現象
電磁感應發電機
概念
物理學中，利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應，由電磁感應產生的電流稱為感應電流。
這一現象是英國物理學家法拉第經過10年的不懈努力發現的。
研究產生感應電流的條件
研究產生感應電流的條件
實驗設置
如下圖所示安裝導線AB、開關、小量程電流表和馬蹄形磁鐵：
注：小量程電流表俗稱靈敏電流表，用小量程電流表可以檢測電路中幾毫安到幾十毫安的微小電流。
實驗探索
1. 探索感應電流的產生
（1）探究問題：導體AB在磁場中運動，如何在電路中產生電流？
（2）實驗觀察：
電路條件
導體 AB 在磁場中的運動
感應電流
電路
關閉
仍然
沒有任何
切割磁通線
有
不要切割磁通線
沒有任何
電路
斷開
仍然
沒有任何
切割磁通線
沒有任何
不要切割磁通線
沒有任何
注：導體AB可以想象成一把刀，它在移動時如果與磁力線相交，就切割磁力線，否則不切割磁力線。
3.實驗結論：當閉合電路的導體一部分在磁場中移動，切割磁力線時，導體中就會產生感應電流。
2. 探索感應電流的方向
（1）探究問題：既然導體在磁場中切割磁力線時能產生感應電流，那么怎樣改變感應電流的方向呢？
（2）實驗觀察：
改變磁場方向或者改變導體AB的運動方向，觀察電流方向如何變化？
3.實驗結論：若改變磁場方向或改變切割磁力線的方向，則感應電流的方向也會改變，即感應電流的方向與磁場方向、切割磁力線的方向有關。
實驗描述：
產生感應電流的條件有兩個：
（1）是“閉合電路中的導體的一部分”。這句話有兩層含義：①電路應該是閉合的，而不是開路的；②導體中一定有一部分是切割磁通線的，也就是說，切割磁通線的導體一定是閉合電路的一部分。
（2）“切割磁力線”。所謂切割磁力線，就好比切菜一樣，可以豎著切，也可以斜著切，但一定要切割磁力線。
2 發電機
電磁感應現象在實際生活中有著廣泛的應用，例如動圈式麥克風、發電機等等。讓我們仔細看看發電機。
手搖發電機
原則
發電機是利用電磁感應現象制成的，工作時將機械能轉化為電能，再加上線圈有電阻，電流通過時會產生熱量，所以一部分機械能就轉化為內能了。
分類
1.交流發電機
①結構：磁鐵、線圈、滑環、電刷等。
②周期：交流發電機線圈每旋轉一周，線圈內的電流就重復做同樣的變化，這種變化叫周期性變化，我國使用的交流電頻率為50Hz，周期為0.02s，1s內電流方向改變100次。
（二）直流發電機
①結構：磁鋼、線圈、換向器、電刷等。
②直流電：線圈產生交流電，由于換向器的作用網校頭條，供給外部的電流為直流電。
發電機和電動機之間最明顯的區別
發電機沒有電源，電動機有電源。
典型例子：（2018?淮安）在探索“產生感應電流的條件”的實驗中。
（1）實驗時物理初中電磁，觀察判斷電路中是否有感應電流。
（2）當開關閉合時，若導體AB不動，將磁鐵向左或向右移動，則電路中就會有（選擇“是”或“否”）感應電流。
（3）這個實驗的結論是：當閉合電路的導體的一部分在磁場中移動時，導體中就會產生感應電流。
（4）如果用小量程電流表代替，可以研究磁場對載流導體的影響。
【解析】（1）電路中有電流時，電流表的指針會移動，因此，我們可以通過觀察電流表指針是否偏轉來判斷是否有感應電流產生；（2）（3）產生感應電流的條件是電路有一部分閉合，導體在磁場中運動，是切割磁力線的。（4）通電導體在磁場中會受到力的作用。
【答案】解答：（1）實驗時，我們可以通過觀察電流表的指針是否偏轉來判斷電路中是否產生了感應電流；（2）閉合開關時物理初中電磁，若導體AB不動，而磁鐵左右移動，導體就會切割磁力線。（3）這個實驗的結論是：當閉合電路的導體一部分在磁場中移動，切割磁力線時，導體中就會產生感應電流；（4）如果用小量程電流表，換上電源，閉合開關，電流流過導體條，導體條受到安培力的作用，就可以觀察到磁場對載流導體的影響。所以，答案是：（1）電流表的指針會偏轉嗎？（2）會；（3）切割磁力線；??（4）電源。
【點評】本題是探究電磁感應現象的實驗，考查學生對產生感應電流的條件以及影響感應電流大小和方向的因素的理解。
3. 考試題目重現
練習一：（2018?無錫）利用如圖所示的實驗裝置“探究感應電流產生的條件”時，下列說法正確的是（）
A.導電桿AB應采用鐵桿
B.只要開關閉合，靈敏的檢流計G的指針就會偏轉
C.只要導體棒AB水平向右移動，靈敏檢流計G的指針就會偏轉
d.開關閉合后，當導電棒AB作水平向右移動時，靈敏檢流計G的指針將發生偏轉
練習二：（2018?陜西）下圖是模擬風力發電的模型，當電動機通電后，風扇A高速旋轉產生風力，模擬自然風，風扇B在風力作用下帶動發電機發電，同時小燈泡發光。下列哪項表述是正確的？
A.電機旋轉時，將機械能轉化為電能
B.發電機利用電磁感應工作。
C、當蓄電池電壓降低時，風扇a的轉速不會變化。
D.風速不會影響小燈泡的亮度。
練習三：（2018?海南）如圖所示的實驗裝置中，當導體棒ab移動（選“上下”或“左右”）時，靈敏的檢流計的指針會發生偏轉，人們利用這一實驗原理進行發明創造（填入“電動機”或“發電機”）。
練習四：（2018?蘭州）如圖所示，將一根長軟導線的兩端接在一只靈敏電流表的兩個接線柱上。兩名學生握住導線，像跳繩一樣在空中搖晃，使導線切割地球磁場。如果靈敏電流表的指針發生偏轉，我們就可以判斷兩名學生站在地面的方向（選擇“東西向”或“南北向”）。這個實驗的原理是老師上課經常用到的“小蜜蜂”功放，聲音從話筒傳到功放，經功放放大后再通過揚聲器發出。“小蜜蜂”中應用上述原理的元件是。（選擇“話筒”或“揚聲器”）
練習五：（2018?河南）小明利用如圖所示的實驗裝置，探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。
（1）當磁鐵靜止，開關閉合，導電桿沿（可選“上下”或“左右”）方向移動時，電流表指針會發生偏轉。
（2）導體桿靜止，開關閉合，磁鐵上下移動，電流表指針（選擇“會”或“不會”）偏轉。
（3）當斷開開關時，無論磁鐵如何擺放，無論導體桿如何移動，電流表的指針都不發生偏轉。由此小明得出結論：當閉合電路的一部分導體在磁場中移動時，電路中就會產生感應電流。
（4）小明進一步推測，感應電流的大小可能與導體的速度、磁場的強度有關。為了探究感應電流的大小是否與磁場強度有關，應做如下實驗：
結尾
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