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4.熟悉关于法拉第圆盘发电机的高考真题

二、教学重点：

1.了解法拉第圆盘发电机的工作原理；

2.理解法拉第圆盘发电机的电路中相关能量守恒知识；

三、教学难点：

理解法拉第圆盘发电机的电路中相关能量守恒知识；

四、学情分析：

学生刚学完法拉第电磁感应定律，但是学生利用法拉第电磁感应定律对法拉第圆盘发电机的原理进行解释还存在困难。再者，高考题中对法拉第圆盘发电机的原理的考查也不是仅仅局限于“知道”、“了解”的层面。所以，本节课安排学生从阅读材料、观看视频、小组讨论等形式由浅入深的安排教学。

五、教学设计：

（一）法拉第圆盘发电机工作原理

1.教师活动：

法拉第圆盘发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。

法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。

法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。

法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光。但这是世界上第一台发电机，是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。后来，人们在此基础上，将蹄形永久磁铁改为能产生强大磁场的电磁铁，用多股导线绕制的线框代替紫铜圆盘，电刷也进行了改进，就制成了功率较大的可供实用的发电机。

如图2所示。把该金属圆盘看成有无数条半径组成，圆盘滚动时，相当于每条半径（如：OA、OB、OC）都绕圆心O转动而切割磁感线。根据右手定则可以判断，A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各点电势较高，而圆心O的电势较低，因此，圆心处将积累了大量的负电荷，而在磁

场中的半圆边线上将积累有正电荷。金属圆一旦继续转动，部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外，而由于惯性，在该部分金属边线上仍旧带有正电荷，此时，圆心O处还是低电势，所以这些正电荷将沿半径方向流往圆心O而形成电流。

2.学生活动：（1）.根据右手定则判断法拉第圆盘发电机的电势高低；（2）.根据法拉第电磁感应定律推导出法拉第圆盘发电机的电动势

3.习题巩固和高考真题：

习题：

例题1.如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，可以使闭合电路获得电流。若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω。则下列说法正确的是（BC ）

A．回路中有大小和方向周期性变化的电流

B．回路中电流大小恒定，且等于

C．回路中电流方向不变，从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘

D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过