【本讲教育信息】

一. 教学内容：

第八章 电磁相互作用及应用

第三节 电磁感应现象

第四节 磁场对电流的作用

二. 重难点

1. 理解电磁感应现象

2. 知道感应电流的产生条件

3. 知道发电机工作原理及工作时的能量转化

4. 了解电流在磁场中受到力的作用

5. 知道电动机的工作原理及能量转化

三. 具体内容：

（一）电磁感应现象

1. 内容：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象称为电磁感应现象。所产生的电流叫做感应电流。

2. 能的转化：在电磁感应现象中，机械能转化为电能。

（二）产生感应电流的条件

1. 电路必须是闭合的

2. 部分导体做切割磁感线运动

（三）发电机

1. 原理：利用电磁感应现象制成的

2. 基本构造：由定子和转子两部分组成。大型发电机采用线圈不动，磁极旋转的方式发电。

3. 能的转化：发电机是把机械能转化为电能的机器。

（四）交流电与直流电

1. 交流电：电流的大小和方向发生周期性改变的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的交流电，周期是0.02s，频率是50Hz。电流方向每秒钟改变100次。

2. 直流电：电流方向不随时间改变的电流叫做直流电。例如从干电池中获得的电流就是直流电。

（五）磁场对通电导线的作用

通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向与电流的方向和磁感线的方向有关。

（六）让线圈在磁场中转起来

1. 通电线圈在磁场中会受力而转动

2. 通电线圈在磁场中的转动方向决定于电流的方向和磁场方向，当改变其中一个方向时，通电线圈的受力方向就改变。

3. 通电线圈在磁场中因受力作用而发生转动，如果当线圈由于惯性刚转过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，那么由于受力方向改变，线圈就能按原来方向继续转动下去。

4. 通电线圈在磁场中转动时，线圈平面与磁感线垂直的位置被称为平衡位置，此时线圈受到一对平衡力。

（七）直流电动机

1. 定义：利用直流电源供电的电动机叫直流电动机。

2. 原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的，它在工作时将电能转化为机械能。

3. 构造：直流电动机主要由磁铁、线圈、换向器和电刷等构成。

4. 换向器的作用：换向器是由两个铜制半圆环构成的。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变通过线圈中的电流方向，使线圈连续转动。

5. 电动机与热机相比：电动机具有构造简单、操作方便、制造便宜、体积小、效率高、无污染等优点。

【典型例题】

例1. 如图所示导线ab向如箭头所示方向运动，试判断在这四种情况下ab中有感应电流产生的是（ ）

分析：根据产生感应电流的条件，在图A和C的情况下，导线ab虽然运动，但由于没有切割磁感线，闭合电路中没有感应电流产生。在图B中，导线ab虽然做切割磁感线运动，但由于没有构成闭合电路，所以ab 中没有感应电流产生。在图D所示的情况下，导线ab成为闭合电路的一部分导体，而且做切割磁感线运动，所以ab上有电流产生。

正确答案：D

例2. 如图所示闭合电路的一部分导体在磁极间运动，图中小圆圈表示导体的横截面，下面说法中正确的是（ ）

A. 图ａ的导线中没有感应电流

B. 图ｂ和图ｃ的导线中感应电流方向相同

C. 图ｂ和图ｃ的导线中感应电流方向相反

D. 图ａ和图ｂ的导线中感应电流方向相同

分析：判断线圈中有没有感应电流产生，要抓住两个条件：（1）闭合电路里的一部分导体；（2）在磁场中做切割磁感线运动，由图可知，（ａ）（ｂ）（ｃ）中导体都在磁场中做切割磁感线运动，且又是闭合电路里的一部分导体，所以导线中都有感应电流产生。

判断感应电流的方向是否相同，要抓住与之有关的两个方向：导体运动方向和磁感线的方向是否相同，图ｂｃ中磁感线方向. 导体运动方向都相同，故导线中电流方向也相同；图ａｂ中导体运动方向相同，但磁感线方向相反，故电流方向也相反。

正确答案：B

例3. 甲乙丙三个同学用长导线作为“绳”，按图所示的情景进行跳绳游戏，当甲乙同学沿　　　　方向站立摇绳时，电流表的指针偏转才最明显。

分析：地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁南极，根据产生感应电流的条件，甲乙两同学应东西方向站立，使“导线绳”做切割磁感线运动，电流表指针才有最明显的偏转。

正确答案：东西

例4. 当你唱卡拉OK时，要用到话筒(麦克风)。话筒的种类很多，图中的是动圈式话筒构造示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片 ，与膜片相连的线圈也跟着一起 ，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音的变化而变化的 ，经放大后，通过扬声器还原成声音。

解析：声音是由物体振动产生的。当对这话筒说话时，声音的震动使膜片发生振动，与膜片相连的线圈也随着膜片振动的频率而振动，线圈在磁场中运动，能产生感应电流，且电流的变化的频率是随声音变化而变化的。然后，这种感应电流经扩音机放大，最后通过扬声器把电流还原成声音，因此，这种话筒是利用电磁感应现象工作的。

正确答案：振动 振动 感应电流

例5. 把一根直导体AB放在蹄形磁铁的磁场里，用导线将AB与处在另一个磁场中的旋转线圈连成一个闭合电路，如图甲乙所示，那么在图示时刻的_____________图中的AB导体受到了磁场力的作用，其原因是该图中的线圈由于一部分正在做_____________的运动而产生了感应电流。

分析：由图可知，正在转动的线框与磁体铜滑环一起组成了发电机，且与外在电路组成了闭合电路，乙图中线框转到此位置的瞬间没有切割磁感线，所以乙图中此刻不会产生感应电流，AB导体中因没有电流而不会受到力的作用。甲图中此刻线框正在做切割磁感线运动，电路中产生了感应电流，AB导体因有电流通过且电流方向与磁场方向垂直，所以甲图中导体AB将受到磁场力的作用。

正确答案：甲 切割磁感线

例6. 下列说法中正确的是（ ）

A. 电动机是利用电磁感应原理制成的

B. 发电机是把电能转化为机械能的机器

C. 直流电动机是通过换向器实现持续转动的

D. 交流发电机是通过两个半环和电刷对外输送电流的

分析：发电机是利用电磁感应现象制成的，其工作时，是将机械能转化为电能的，交流发电机的构造中有一对铜滑环而不是两个半环对外供给交流电。直流电动机是利用了通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，为使线圈在磁场中不停的转动，需要在其转动时不断地改变其中的电流方向，这一任务是靠换向器完成的。

正确答案：C

【模拟试题】（答题时间：30分钟）

一. 选择题

1. 下列关于电磁现象的说法中正确的是（ ）

A. 电磁感应现象中，电能转化为机械能

B. 导体在磁场中运动，就会产生感应电流

C. 感应电流的方向只跟导体运动方向有关

D. 发电机是利用电磁感应现象制成的

2. 下列说法正确的是（ ）

A. 交流电是指方向不变，只是大小发生改变的电流

B. 从电池得到的电流是交流电

C. 我国供生产和生活用的交流电的频率是60赫兹

D. 交流发电机发出的电流是周期性变化的

3. 十九世纪，人们发现了电磁感应现象，实现了“磁生电”的愿望，这一发现使电能的大规模利用成为可能，从而开辟了电气化的新纪元．首先发现电磁感应现象的科学家是（ ）

A. 法拉第 B. 牛顿 C. 奥斯特 D. 欧姆
4. 产生感应电流的条件是（ ）

A. 任何导体在磁场中运动
B. 任何导体在磁场中做切割磁感应线运动
C. 闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感应线的运动
D. 闭合回路的一部分导体在磁场中运动
5. 如图所示，ａ表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中沿箭头方向运动，则不能产生感应电流的是（ ）

6. 如图所示，用来研究通电直导线在磁场中受到力的作用的实验装置是（ ）

二. 填空题

1. 闭合电路的一部分导体在磁场中做_________时，导体中产生电流的现象叫电磁感应现象，在这一现象中是_________能转化为电能。
2. 发电机是利用_________现象制成的，它是把_________能转化为电能的装置。
3. 闭合电路的一部分导体，在磁场里做_________运动时，导体中就会产生感应电流，感应电流的方向跟_________和_________有关。
4. 研究磁感应现象的装置如图所示，要想使电流表指针偏转，首先应该_________开关（填“打开”或“合上”），然后让导体ａｂ在磁场中_________运动。

5. 直流电动机中，换向器的作用是及时改变线圈中电流的_________。
6. 如图所示是直流_________机的示意图，其中能够自动改变线圈中电流方向的装置叫做_________。

三. 简答题

1. 小华自己动手组装了一台电动机模型，组装好以后通电却出现了以下几种情况，请你帮他分析一下产生的原因是什么？

（1）通电后电动机不转，用手轻轻拨动一下就转起来了

（2）电动机有时转有时不转

（3）电动机转速较慢

【试题答案】

一. 选择题

1. D 2. D 3. A 4. C 5. D 6. B

二. 填空题

1. 切割磁感线运动　机械　

2. 电磁感应　机械　

3. 切割磁感线　切割磁感线的方向　磁场的方向　

4. 合上　左右　

5. 方向　

6. 电动　换向器

三. 简答题

1. 答：（1）线圈处于平衡位置

（2）接触不良

（3）通过电动机的电流太小或作为定子的磁极磁性太弱