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第十七章 电动机与发电机
17.3 发电机发电的原理
你知道我们日常生活中使用的电能来自哪里吗？
核电站
风力发电场
火力发电厂
水力发电站
电厂里面最核心的部件就是发电机。
观察与思考
1.认识发电机。
2.知道电磁感应现象的原理及其应用。
3.知道发电机的工作原理及能量转化。
学习目标
演示实验：
仔细观察如图所示的手摇式发电机，用导线把它与发光二极管连接起来。试一试，怎样才能使发光二极管发光。
一、认识发电机
让我们自己来发电
将发电机模型拆开，看一看它的内部结构。想一想：发电机的主要部件有哪些？
磁体
线圈
一、认识发电机
视频 发电机的结构
发电机模型是不是有点眼熟，你想起来了什么？
电动机里面也有磁体和线圈这两个主要部件！
二、电磁感应现象
探究导体在磁场中产生感应电流的条件
实验思路：
我们可以仿照对电动机的研究，对线圈和磁体进行简化，来探究发电机产生电流的条件。你还记得研究电动机时我们是如何简化的吗？
二、电磁感应现象
实验：
将线圈组简化为直导线。
二、电磁感应现象
设计实验：
如图是设计的两种实验装置。
实验器材：
单根导线、线圈、导线、蹄形磁铁、灵敏电流计。
进行实验：
1.当单根导线或线圈的一边在磁场中静止不动时，仔细观察，灵敏电流计的指针会偏转吗？
2.单根导线或线圈的一边在磁场中做怎样的运动时，灵敏电流计的指针才会偏转呢？如果单根导线或线圈的一边平行于磁感线运动，灵敏电流计的指针会发生偏转吗？
3.改变磁场两极的位置（改变磁场的方向），或者使单根导线或线圈的一边反向运动，灵敏电流计的指针偏转方向是否改变？
二、电磁感应现象
实验1 产生感应电流的条件
实验2 影响感应电流方向的因素
实验结论：
闭合电路的一部分导体在磁场里做________磁感线的运动时，导体中就会产生电流。电流的方向与____________和______________有关。
磁场的方向
切割
分析上述实验结果，可以得到以下结论：
导体运动方向
二、电磁感应现象
这就是电磁感应现象。电磁感应现象中所产生的电流，叫做感应电流。
思考：用如图的方法能产生感应电流吗？试一试。
你认为发生电磁感应现象的条件是什么？
电磁感应现象中发生了怎样的能量转化？
1.闭合电路。2.导体在磁场中做切割磁感线运动。
机械能转化为电能
二、电磁感应现象
再来观察模型发电机，你能用电磁感应现象来说明它的工作原理吗？
导体运动出磁场之后，电流就消失了，怎样才能得到持续的电流呢？
让线圈在磁场中转起来！
三、发电机的工作原理
三、发电机的工作原理
如图是交流发电机的工作原理示意图。
（a）
（b）
（c）
（d）
三、发电机的工作原理
线圈转至图中位置时，线圈不切割磁感线，电路中没有电流。
线圈从图(a)位置匀速转至图(b)位置的过程中，AB、CD边均切割磁感线，线圈中产生逐渐增大的感应电流。从灵敏电流计指针的偏转方向可知，电流方向如图所示，且在此位置时，电流最大。
(a)
(b)
三、发电机的工作原理
线圈从图(b)位置匀速转至图(c)位置的过程中，线圈切割磁感线，线圈中有感应电流，且逐渐减小。当到达此图位置时，线圈不切割磁感线，电路中电流消失。
线圈由图(c)位置匀速转至图(d)位置的过程中，线圈切割磁感线，线圈中有感应电流，且逐渐增至最大，电流的方向如图所示。
(c)
(d)
当线圈从图(a)位置继续转动下去，线圈中感应电流的大小和方向就不断重复上述变化。这里线圈转动一周，电流的方向和大小就发生一个周期性变化。
三、发电机的工作原理
上述这种周期性改变方向和大小的电流叫做交流电 。它跟通过干电池、蓄电池所得到的方向不变的直流电是不同的。
我国家庭电路中使用的就是220V的交流电，其频率为50Hz。
实际发电机比较复杂，但是基本部件仍是是磁体与线圈，如图。
它的磁体是转动的电磁铁，线圈嵌在由硅钢片制成的槽中。当转子转动时，定子中的线圈便会切割磁感线而产生感应电流。
三、发电机的工作原理
汽轮机利用蒸汽流驱
动发电机转子转动
水轮机利用水流驱动
发电机转子转动
三、发电机的工作原理
电厂的发电机通常由水轮机、汽轮机或内燃机等带动转子转动的，所产生的感应电流通常都是交变电流(交流电)，且电压较高。
发电机发电的原理
决定感应电流方向
在磁场中做切割磁感线运动
闭合回路、部分导体
产生感应
电流条件
磁场方向
导体切割磁感线运动方向
应用：发电机
交流电：电流大小、方向随时间周期性变化
能量转化：机械能→电能和内能
课堂小结
1.图中导体ab如箭头方向运动，下列四种情况下导体中有感应电流产生的是（ ）( 代表垂直纸面向里的磁感线)
C
A
A
B
C
D
A
A
课堂练习
2.如图是研究产生感应电流的实验，下列说法正确的（　　）
A.只要导体ab在磁场中运动，电流表的指针就会发生偏转
B.对调两个磁极方向，电流表的指针偏转方向发生改变
C.改变导体ab切割磁感线的方向，电流表的指针偏
转方向不发生改变
D.电磁感应是把电能转化成机械能
B
课堂练习
3.如图是一个动圈式话筒的简图，说出它是如何把声音信号转化为电信号的。
答：声音使膜片振动，膜片带动线圈振动，线圈做切割磁感线运动，产生随声音变化的感应电流，经放大后，通过扬声器还原成声音。
课堂练习

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