第 14 章 第 4 节 电磁感应
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电磁感应
图 14–4–1 是金沙江白鹤滩水电站首台百万千瓦水轮发电机组转子的照片。2022 年 12 月 20 日，白鹤滩水电站 16 台百万千瓦水轮发电机组全部投产发电，标志着世界最大清洁能源走廊全面建成。水电站的发电机是如何发电的呢？
磁能生电吗？
奥斯特发现电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象是有联系的。许多科学家开始思考：既然电能产生磁，那么磁能否产生电呢？
英国物理学家法拉第经过十多年的研究，终于取得了突破，于 1831 年发现了利用磁场产生电流的规律。
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直导线在磁场中运动
如图 14–4–2 所示，用绝缘细线将直导线 ab 悬挂起来，使其置于蹄形磁体的磁场中，直导线 ab 与灵敏电流计、开关串联。闭合开关后，保持直导线 ab 静止，观察灵敏电流计的指针是否发生偏转；将直导线 ab 沿图示箭头方向来回移动，观察灵敏电流计的指针是否发生偏转。
在上述实验中，闭合开关后，直导线 ab 沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生偏转，表明导体在磁场中运动时产生了电流，这种电流叫做感应电流（induction current）。
产生感应电流的条件是什么？
在上述实验中，我们还发现，闭合开关后，直导线静止时灵敏电流计的指针没有偏转，说明导体不运动就没有电流产生。
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
提出问题
只要导体在磁场中运动，就一定能产生感应电流吗？提出你的猜想并简述猜想的依据。
搜集证据
器材
单根直导线 ab、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导线若干。
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方案
实验装置与图 14–4–2 所示相同。闭合开关后，尝试用不同方式移动直导线 ab 或磁体，观察并记录灵敏电流计指针的偏转情况。
记录
根据上述实验方案，设计表格，记录实验过程及现象。
作出解释
分析
画出实验中蹄形磁体两极间的磁感线，如果把直导线 ab 看作一把“小刀”的话，分析以上各实验情况中，这把“小刀”有没有切割磁感线？并根据实验情况扩展和完善记录表格。
结论
由上述实验可得，导体在磁场中运动时产生感应电流的条件是：_______
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交流反思
将本小组的实验记录、分析和结论，与其他小组交流。用条形磁体替代蹄形磁体，能否产生感应电流？
导体在磁场中切割磁感线
大量实验表明：
当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这种现象称为电磁感应（electromagnetic induction）。
发电机是如何发电的？
如图 14–4–3 所示，导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，这个装置可以看作一个最简单的发电机。发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。
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图 14–4–4 是实验室用的手摇发电机。线圈静止时，观察小灯泡是否发光。摇动手柄使线圈在磁场中转动，观察小灯泡是否发光。
上述实验中，当摇动手柄使线圈在磁场中转动时，连续转动的线圈代替直导线切割磁感线产生的感应电流使小灯泡发光。发电机的原理如图 14–4–5 所示。
水力发电通过水流冲击使转轮转动从而带动发电机发电，图 14–4–6 所示为水轮发电机的转轮。风力发电中，风驱动风轮机带动发电机发电。
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1．在闭合电路中，有电源才有电流。在图 14–4–3 所示的电路中，你认为哪一部分相当于电路中的电源？
2．图 14–4–7 中的直导线 ab 是闭合回路的一部分，直导线 ab 在磁场中分别按图中的箭头方向运动时，是否会产生感应电流？为什么？
3．市场上有一种手摇式应急手电筒，可以通过摇动手柄点亮灯泡应急使用，这与________的工作原理相同。
4．发电机在发电的过程中，把________能转化成_________能。
发布时间：2026/7/5 13:54:11 阅读次数：23