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第二节 发电机是怎样工作的
第十九章 电能从哪里来
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
发电机的工作原理
发电机与能量转化
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
知1－讲
感悟新知
知识点
发电机的工作原理
1
1. 工作原理 电磁感应。
感悟新知
知1－讲
方法点拨
列表法比较交流发电机和直流发电机：
项目 交流发电机 直流发电机
电流输出 交流电 直流电
关键部件 无换向器(部分有滑环) 换向器电刷
能量损耗 较低(无换向摩擦) 较高(机械磨损换向损耗)
应用场景 电网供电、大型发电场景 小型直流设备老式系统
结构复杂度 较低 较高
感悟新知
2.交流发电机发电过程
发电机线圈 abcd 逆时针旋转一周时，线圈平面从和磁感线平行→和磁感线垂直→和磁感线平行→和磁感线垂直，感应电流方向和大小的变化情况：
知1－讲
线圈平面和磁感线平行 电流方向： abcd电流最大
ab边向下运动
cd边向上运动
感悟新知
知1－讲
线圈平面和磁感线垂直 无感应电流
线圈平面和磁感线平行 电流方向： dcba电流最大
ab边水平向右运动
cd边水平向左运动
ab边向上运动
cd边向下运动
感悟新知
知1－讲
线圈平面和磁感线垂直 无感应电流
ab边水平向左运动
cd边水平向右运动
感悟新知
3.发电机的结构
知1－讲
模型图 示意图
主要结构：定子和转子。
(1) 小型发电机一般采用磁极不动、线圈旋转的方式发电；
(2) 大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式发电，为了得到较强的磁场，要用电磁铁代替永磁体
感悟新知
知1－讲
方法点拨
发电机的简化：
简化法是科学探究中常用的一种方法。 “简化”是指把影响事物发展与变化不大的因素(次要因素)忽略掉，而将影响事物发展与变化较大的因素(主要因素)抽取出来的做法。
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4.探究手摇发电机输出电压的特点
知1－讲
实验操作 ①如图所示，将电压传感器
并联在手摇发电机的输出端；
②缓慢转动发电机的手柄，观察计算机屏幕上电压随时间变化的图像；
③改变转动手柄的快慢，观察图像的变化
实验结论 手摇发电机的输出电压大小与手柄的转速有关，转速越高电压越
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知1－讲
知识拓展
发电机发出的电流大小和方向在做周期性改变，线圈旋转一周，电流方向改变2次。
交流电的频率：1 秒内周期性变化的次数。单位：赫兹。
我 国 交 流 电 的频 率 为 50 赫 兹， 即电流每秒周期性变化100 次。
知1－练
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如图 2 所示是发电机线圈在磁场中转动一圈的过程中经过的四个位置，电路中有感应电流的是( )
A.甲和乙
B.丙和丁
C.甲和丙
D.乙和丁
例1
知1－练
感悟新知
解析： 由图可知，乙、丁中线圈虽与磁场方向平行，但线圈的运动方向与磁场方向垂直，线圈做切割磁感线运动，故电路中有感应电流产生；而甲、丙中的线圈虽与磁场方向垂直，但线圈的运动方向与磁场方向平行，线圈不切割磁感线，因此没有感应电流产生，故 D 正确， A、 B、 C 错误。
答案：D
知1－练
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技巧点拨
分析判断发电机中的感应电流的变化：
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知2－讲
知识点
发电机与能量转化
2
1.发电机是一种把其他形式的能转化为电能的装置。
2.常用的发电方式 火力发电、水力发电和核能发电等。
(1) 火力发电 把燃料的化学能转化为电能。
火力发电原理示意图
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知2－讲
原理 火力发电是通过煤、石油等燃料的燃烧来加热锅炉中的水，产生高温、高压的水蒸气；水蒸气推动汽轮机叶轮高速旋转；汽轮机带动发电机中的转子转动发电
能量转化
知2－讲
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方法点拨
运用对比法比较发电方式的区别：
能量转化 优点 缺点
火 力 发 电 化学能↓ 电能 不受环境和天气影响 污染环境
核 能 发 电 核能↓ 电能 节省运输成本，污染小 核废料的处理
水 力 发 电 机械能↓ 电能 无污染取之不尽 受位置、天气影响
知2－讲
感悟新知
能量转化 优点 缺点
潮 汐 发 电 机械能↓ 电能 无污染取之不尽 受位置、海潮影响
风 力 发 电 机械能↓ 电能 无污染取之不尽 受位置、风速影响
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知2－讲
(2) 水力发电 把流水的机械能转化为电能。
水力发电原理示意图
原理 水库中的水从闸门奔泻而出，冲击水轮机，水轮机转动并带动发电机中的转子转动发电
能量转化
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知2－讲
(3) 核能发电 把铀原子核裂变释放的核能转化为电能。
核能发电原理示意图
原理 利用铀原子核裂变时释放出的核能来加热水产生高温、高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机中的转子转动发电
能量 转化
知2－讲
感悟新知
知识拓展
太阳能发电
核心原理： 利用太阳辐射能转化为电能，有两种技术路径。
光伏发电： 通过半导体(如硅)的光伏效应，将光能直接转化为电能。当太阳光照射电池板时，光子激发半导体中的电子，使其定向移动形成电流，典型应用为家庭光伏板、大型光伏电站。
光热发电： 通过反射镜或透镜聚焦太阳光，加热传热介质 (如水)产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电。例如槽式、塔式光热系统，需搭配储热装置实现持续供电。
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知2－练
[中考·枣庄] 核电站发电流程如图 3所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是(　　)
A. 核能→化学能→内能→电能
B. 核能→化学能→机械能→电能
C. 核能→内能→机械能→电能
D. 核能→机械能→内能→电能
例2
知2－练
感悟新知
解析： 核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，核燃料 (铀)在反应堆内进行裂变并释放出大量的内能，来加热水使之变成蒸汽，蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带动发电机发电。所以核电站的发电过程中，能量的转化是核能→内能→机械能→电能，故 C 正确。
答案：C
知2－练
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规律小结
水力发电、风力发电、火力发电和核能发电，虽然所用的能源各不相同，但最终都是利用其他形式的能转化为电能。
发电机是怎样工作的
原理
定子
转子
发电机
电磁
感应
机械能转化为电能
能量
转化
结构

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