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1、第十七章 电动机与发电机17.3发电机为什么能发电所有的电能都来自发电厂，它们都离不开发电机。所有的电能都来自发电厂，它们都离不开发电机。发电机是如何发电的呢？发电机是如何发电的呢？风力发电风力发电水力发电水力发电火力发电火力发电1知识点知识点电磁感应现象电磁感应现象活活动1：让我我们自己来自己来发电用用导线把手把手摇发电机、小灯泡、开关机、小灯泡、开关连接起来。接起来。转动手柄使线圈在磁场里转动，小灯泡发光，转动手柄使线圈在磁场里转动，小灯泡发光，说明电路中有电流通过小灯泡。说明电路中有电流通过小灯泡。点点击击画画面面播播放放视视频频活活动2：拆开：拆开发电机机仔仔细观察下察下图所示的手所示
2、的手摇发电机，它机，它们内部的主要内部的主要部件是哪些？比部件是哪些？比较发电机和机和电动机的机的结构，它构，它们有有什么相似之什么相似之处。发电机的主要部件是：机的主要部件是：磁体（定子）磁体（定子）和和线圈（圈（转子）子）活活动3：探究：探究电磁感磁感应现象象奥斯特实验（电生磁）奥斯特实验（电生磁）通通电的的导体在体在磁磁场中会受到中会受到力的作用。力的作用。受到力作用的受到力作用的导体在磁体在磁场中中运运动会不会会不会产生生电呢？呢？制定制定计划和划和设计实验奥斯特实验（电生磁）奥斯特实验（电生磁）器材：磁器材：磁铁、灵敏、灵敏电流流计、导线等等分析与分析与论证结论：结论：1闭合合电路的
3、一部分路的一部分导体在磁体在磁场中做切割磁中做切割磁感感线运运动时，导体中就体中就产生生电流，流，这是一种是一种电磁感磁感应现象。象。2电路中路中产生的生的电流叫做感流叫做感应电流。流。把磁感线想象成一把磁感线想象成一根根线，导线想象根根线，导线想象成一把刀。成一把刀。感感应电流方向流方向与与导体切割磁感体切割磁感线运运动方向方向和和磁磁场方向方向有关。有关。1. 只改只改变导体切割磁感体切割磁感线运运动方向，感方向，感应电流方向流方向改改 变了。了。2. 只改只改变磁磁场方向，感方向，感应电流方向流方向改改变了。了。3. 同同时改改变导体切割磁感体切割磁感线运运动方向方向和和磁磁场方向，感方
4、向，感 应电流方向流方向不不变。在在电磁感磁感应现象中能量的象中能量的转化：化：机械能机械能转化化为电能能产生生电磁感磁感应条件条件1. 闭合合电路的一部分路的一部分导体体2. 在磁在磁场中做切割磁感中做切割磁感线运运动时探究探究电磁感磁感应现象的象的实验装置装置(二二)【例【例1】 (实验探究探究题)在在“探究感探究感应电流的流的产生生”的的实验中，小中，小颖同学的四次同学的四次实验情况分情况分别如如图所示。所示。(1)有同学有同学说：“只要只要闭合合电路中的一部分路中的一部分导体在磁体在磁场中运中运动，就会就会产生感生感应电流。流。”你你认为他的他的说法法对吗？_，图_可支持你的可支持你的
5、结论。不对不对丙丙(2)为了探究感了探究感应电流的方向跟磁流的方向跟磁场方向和方向和导体运体运动方向方向之之间的关系。的关系。A根据根据图甲和甲和图乙的乙的实验现象可以得出的象可以得出的结论：_。B根据根据图乙和乙和图丁的丁的实验现象可以得出的象可以得出的结论：_。(3)从能量从能量转化的角度来分析，感化的角度来分析，感应电流的流的产生生过程是程是_能能转化化为电能。能。感应电流的方向与导体的运动方向有关感应电流的方向与导体的运动方向有关感应电流的方向与磁感线的方向有关感应电流的方向与磁感线的方向有关机械机械(1)要要产生感生感应电流，流，闭合合电路的部分路的部分导体在磁体在磁场中要做切割磁中
6、要做切割磁感感线运运动。如。如图丙，丙，虽然然导体运体运动了，但没有做切割磁感了，但没有做切割磁感线运运动，电流流计的指的指针没有偏没有偏转，即，即电路中没有感路中没有感应电流流产生。所生。所以此同学的以此同学的说法不法不对。(2)图甲甲导体向右运体向右运动，电流流计的指的指针向向左偏左偏转；图乙磁乙磁场方向不方向不变，导体向左运体向左运动，电流流计的指的指针向向右偏右偏转，所以可以看出感，所以可以看出感应电流方向与流方向与导体的运体的运动方向有关。方向有关。图乙乙N极在上，极在上，导体向左运体向左运动，电流流计的指的指针向右偏向右偏转；图丁丁导体运体运动方向不方向不变，改，改变了磁了磁场的方
7、向，使的方向，使S极在上，极在上，电流流计的的指指针向左偏向左偏转，所以可以看出感，所以可以看出感应电流的方向与磁流的方向与磁场(或磁感或磁感线)的方向有关。的方向有关。(3)导体运体运动消耗了机械能，得到了消耗了机械能，得到了电能，所以在能，所以在此此过程中，机械能程中，机械能转化化为电能。能。【解析】【解析】(控制控制变量法量法) 影响感影响感应电流方向的因素有两个：一是流方向的因素有两个：一是磁磁场的方向，二是的方向，二是导体切割磁感体切割磁感线的方向，在探究的的方向，在探究的过程中必程中必须控制其中一个因素不控制其中一个因素不变，探究感，探究感应电流方流方向与另一个因素的关系。向与另一
8、个因素的关系。【例【例2】 (福州福州)在探究在探究“感感应电流流产生条件生条件”的的实验中，中，将将导体体ab水平置于蹄形磁水平置于蹄形磁铁的磁的磁场中，如中，如图所示。所示。闭合开关后，能使灵敏合开关后，能使灵敏电流流计的指的指针发生偏生偏转的做法是的做法是()A让蹄形磁蹄形磁铁静止，静止，导体体ab也保持静止也保持静止B让蹄形磁蹄形磁铁静止，静止，导体体ab在在竖直方向上下运直方向上下运动C让导体体ab静止，蹄形磁静止，蹄形磁铁在在竖直方向上下运直方向上下运动D让导体体ab静止，蹄形磁静止，蹄形磁铁沿水平方向左右运沿水平方向左右运动D【解析】【解析】电流流计指指针发生偏生偏转就就说明明电
9、路中路中产生了感生了感应电流，流，解答此解答此题要清楚要清楚产生感生感应电流的条件。流的条件。产生感生感应电流的条件注意两点：一是流的条件注意两点：一是“导体必体必须是是闭合合电路的一部分路的一部分”；二是；二是“切割磁感切割磁感线运运动”，导体体的运的运动必必须是切割磁感是切割磁感线的，正切、斜切都可以，但的，正切、斜切都可以，但不能不切割。不能不切割。关于关于电磁感磁感应现象的象的讨论，下列，下列说法正确的是法正确的是()A电能生磁，磁不能生能生磁，磁不能生电B发电机机发电的的过程能量不会程能量不会转化化C在在电磁感磁感应现象中象中产生的生的电流叫感流叫感应电流流D导体在磁体在磁场中往复运
10、中往复运动产生的生的电流方向不流方向不变1如如图所示所示为“探究感探究感应电流流产生条件生条件”的的实验装置。装置。回回顾探究探究过程，以下程，以下说法正确的是法正确的是()2A让导线ab在磁在磁场中静止，蹄形磁体的磁性越中静止，蹄形磁体的磁性越强强，灵敏，灵敏电流流计指指针偏偏转角度越大角度越大B用匝数用匝数较多的多的线圈代替圈代替单根根导线ab，且使，且使线圈在磁圈在磁场中静止，中静止，这时灵敏灵敏电流流计指指针偏偏转角度角度增大增大C蹄形磁体固定不蹄形磁体固定不动，当，当导线ab沿水平方向左沿水平方向左右运右运动时，灵敏，灵敏电流流计指指针会会发生偏生偏转D蹄形磁体固定不蹄形磁体固定不动
11、，当，当导线ab沿沿竖直方向上直方向上下运下运动时，灵敏，灵敏电流流计指指针会会发生偏生偏转2知识点知识点发电机及其工作原理发电机及其工作原理电磁感电磁感应现象的应用应现象的应用变变压压器器不用电不用电手电筒手电筒自自行行车车测测速速器器电磁感磁感应现象的主要象的主要应用是用是发电机机发电机机原理：原理：电磁感磁感应现象象组成：成：磁体、磁体、线圈圈发电机机发电原理示意原理示意图交流交流发电机工作原理机工作原理发电机的整个工作机的整个工作过程的分解程的分解图工作原理工作原理铜环铜环电刷电刷当当线圈在前半周圈在前半周转动时，电流表指流表指针偏偏转，表明，表明电路中路中产生了生了电流；当流；当线圈
12、在后半周圈在后半周转动时，切割磁感切割磁感线方向相反方向相反，电流表指流表指针偏偏转方向方向相相反反。发电机机发电的的过程是其他形式能程是其他形式能转化化为电能的能的过程。程。实用交流用交流发电机机实际的交流的交流发电机，机，结构比构比较复复杂，但主要由，但主要由转子（子（转动部分）部分）和定子（固定部分）两部分和定子（固定部分）两部分组成。成。转子由水子由水轮机、汽机、汽轮机或内燃机来机或内燃机来带动。大型大型发电机机发出很高的出很高的电压和很和很强强的的电流，要采用流，要采用线圈不圈不动、磁极旋、磁极旋转的方式的方式发电。这种种发电机叫做旋机叫做旋转磁极式磁极式发电机。机。【例【例3】 (
13、湖北十堰，易湖北十堰，易错题)如如图所示的所示的实验装装置中，能用来解置中，能用来解释发电机工作原理的是机工作原理的是()CA.闭合合电路的一部分路的一部分导体在磁体在磁场中做切割磁感中做切割磁感线运运动时，就会，就会产生感生感应电流，是流，是电磁感磁感应现象，属于象，属于发电机的工作原理，故机的工作原理，故该选项符合符合题意；意；B.通通电导体在磁体在磁场中受到力的作用，是中受到力的作用，是电动机的工作原理，故机的工作原理，故该选项不符合不符合题意；意；C.通通电线圈在磁圈在磁场中受力中受力转动，是，是电动机的工作原理，故机的工作原理，故该选项不符合不符合题意；意；D.奥斯特奥斯特实验说明了
14、明了电流周流周围存在磁存在磁场，故，故该选项不符合不符合题意；本意；本题中学生容易混淆的是中学生容易混淆的是A和和B两个两个图，要从有无，要从有无电源源上区分，有上区分，有电源的是源的是电动机原理，无机原理，无电源的是源的是发电机机原理。原理。【解析】【解析】发电机的工作原理是机的工作原理是电磁感磁感应，即，即闭合合电路的一部分路的一部分导体在磁体在磁场中做切割磁感中做切割磁感线运运动时，导体中就会体中就会产生生感感应电流；流；电动机的工作原理是磁机的工作原理是磁场对电流的作用，流的作用，即通即通电导体在磁体在磁场中受力运中受力运动。【例【例4】发电机和机和电动机的相机的相继问世，使世，使电能
15、的大能的大规模生模生产和利用成和利用成为现实，人，人类社会社会进入了入了电气化气化时代。如代。如图所示的四幅所示的四幅图中，属于中，属于发电机原理机原理实验图及其及其应用用图的是的是()图是研究是研究电磁感磁感应现象的，是象的，是发电机原理，符合机原理，符合题意；意；图是研究磁是研究磁场对电流的作用力的，是流的作用力的，是电动机原机原理，不符合理，不符合题意；意；图是是电动机模型，不符合机模型，不符合题意；意；图是是发电机模型，符合机模型，符合题意。意。【解析】【解析】(比比较法法)区区别电动机与机与发电机机比较项目比较项目电动机电动机发电机发电机原理原理磁场对电流有力的作用磁场对电流有力的作
16、用电磁感应现象电磁感应现象外接电源外接电源外电路上有电源外电路上有电源外电路上无电源外电路上无电源在电路中在电路中的作用的作用用电器用电器电源电源模型模型能量转化能量转化电能转化为机械能电能转化为机械能机械能转化为电能机械能转化为电能(中考中考淮安淮安)如如图所示，用漆包所示，用漆包线绕成矩形成矩形线圈，圈，将将线圈两端的圈两端的导线拉直并用刀将漆全部刮掉，作拉直并用刀将漆全部刮掉，作为转动轴，将，将线圈放在金属支架上，在它下面放圈放在金属支架上，在它下面放一一块小磁体，用小磁体，用纸做一个小做一个小风车固定在固定在转动轴上，上，将装置与小量程将装置与小量程电流表相流表相连，使小，使小风车转动
17、，可，可观察到察到_的的现象，象，说明明电路中有路中有电流流产生，生，此此过程中程中_能能转化化为电能，能，若将若将电流表流表换成干成干电池接入池接入电路，路，线圈圈_(填填“能能”或或“不能不能”)持持续转动。1(中考中考成都成都)学学习电与磁的知与磁的知识后，小阳同学知道后，小阳同学知道了了发电机机发电是利用了是利用了_的原理。小阳的原理。小阳用如用如图所示的所示的实验装置探究装置探究产生生电流的条件。流的条件。闭合开关后，合开关后，铜棒棒AB、灵敏、灵敏电流流计、开关、开关、导线组成了成了闭合合电路，当小路，当小阳阳让铜棒棒AB_(填填“上下上下”或或“左右左右”)运运动时，灵敏，灵敏电
18、流流计的的指指针会会发生偏生偏转。2一、一、发电机的构造：机的构造：磁体（定子）和磁体（定子）和线圈（圈（转子）子）二、二、发电机的工作原理：机的工作原理：电磁感磁感应现象象三、三、产生磁感生磁感电流的条件流的条件 1. 电路必路必须闭合合 2. 部分部分导体在磁体在磁场中做切割磁感中做切割磁感线运运动四、影响感四、影响感应电流的方向的因素流的方向的因素 1. 导体在磁体在磁场中做切割磁感中做切割磁感线运运动方向方向 2. 磁磁场的方向的方向五、影响感五、影响感应电流的大小的因素流的大小的因素 1. 磁磁场的的强强弱弱 2. 导体切割磁感体切割磁感线运运动的速度的速度请你比你比较发电机和机和电
19、动机的机的结构，看看它构，看看它们的主要的主要结构有什么相似之构有什么相似之 处。对产生感生感应电流的条件有下面四种流的条件有下面四种说法，你法，你认为正确正确的是的是( )A.只要只要导体在磁体在磁场中做切割磁感中做切割磁感线的运的运动，就一定会，就一定会产生感生感应电流流B.只要只要闭合合导体的一部分在磁体的一部分在磁场中运中运动，就一定会，就一定会产生感生感应电流流C.闭合合导体的一部分在磁体的一部分在磁场中不中不动，只要磁，只要磁场运运动就就一定会一定会产生感生感应电流流D.只要只要闭合合导体的一部分在磁体的一部分在磁场中做切割磁感中做切割磁感线的运的运动，就一定会，就一定会产生感生感
20、应电流流12(中考中考天津天津)图中中a表示垂直于表示垂直于纸面的一条面的一条导线，它是它是闭合合电路的一部分，当它在磁路的一部分，当它在磁场中按箭中按箭头方方向运向运动时，不能，不能产生感生感应电流的情况是流的情况是()34 (中考中考成都成都)如如图所示，所示，为发电机的工作原理机的工作原理图，下列下列说法中正确的是法中正确的是()A发电机的基本原理是通机的基本原理是通电导体在磁体在磁场中受力的中受力的作用作用B发电机的基本原理是机的基本原理是电磁感磁感应C线圈在圈在转动过程中，感程中，感应电流的大小不流的大小不变D线圈在圈在转动过程中，感程中，感应电流的方向不流的方向不变5 (中考中考嘉
21、嘉兴)随着全民健身活随着全民健身活动的的兴起，有更多的起，有更多的人参加人参加马拉松运拉松运动，马拉松运拉松运动已已经远远不只是不只是一一场比比赛，它是你，它是你认识自己，自己，认识一座城市，一座城市，认识这个世界的方式。因参个世界的方式。因参赛选手很多，无法在同手很多，无法在同一起跑一起跑线出出发而而计时困困难，近年常采用感，近年常采用感应芯片芯片计时，参，参赛者者须按要求正确佩戴按要求正确佩戴计时芯片，当参芯片，当参赛者通者通过起点、起点、终点点设置的磁感置的磁感应带时，芯片里，芯片里的的线圈中就会圈中就会产生生_，从而激，从而激发芯片芯片发送送编码信息，系信息，系统实时获取取计时信息。信息。
