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17.3
第十七章　电动机与发电机
发电机发电的原理
沪粤版 九年级下册
2
了解电磁感应在生产、生活中的应用。
3
了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化。
1
通过实验，探究并了解导体在磁场中产生感应电流的条件。
学习目标
在1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，
即电流的周围存在着磁场。
既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？
历史上，有许多的物理学家进行了探索。
英国物理学家法拉第经10年的多次探索，于1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。
根据这个发现，人们发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
情景引入
发电厂是把其他形式的能转化为电能的场所。
风力发电
火力发电
水力发电
发电厂是通过什么装置发电的呢？发电的原理是什么？
活动　让我们自己来发电
观察手摇发电机，用导线把它和发光二极管连接起来，试一试如何使发光二极管发光。
一、认识发电机
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。
合作探究
发电机的主要部件是：线圈(转子)和磁体(定子)
仔细观察下图所示的手摇发电机，它们内部的主要部件是哪些？
二、电磁感应现象
必做实验　探究导体在磁场中产生感应电流的条件
1.实验器材：蹄形磁体、导线、开关、电流表。
2.实验装置：在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表连接，如图所示。
合作探究
3.实验步骤
(1)闭合开关，让导线AB在磁场中静止，如图所示：
实验现象： 。
指针不偏转
(2)让导线在磁场中沿竖直方向上下运动(与磁感线平行)，如图所示：
实验现象： 。
指针不偏转
(3)让导线在磁场中沿水平方向里外运动(与AB平行)，如图所示：
实验现象： 。
指针不偏转
(5)让导线在磁场中斜向上(或斜向下)运动，如图所示：
实验现象： 。
(6)断开开关，让导线在磁场中沿水平方向左右运动(切割磁感线)，如图所示：
实验现象： 。
指针偏转
指针不偏转
(4)让导线在磁场中沿水平方向左右运动(切割磁感线)，如图所示：
实验现象： 。
指针偏转
4.实验现象分析
(1)由实验(1)、(2)、(3)可知，电路闭合，导体在磁场中不做切割磁感线运动时，电流表的指针不偏转，表明没有电流产生。
(2)由实验(4)、(5)可知，电路闭合，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针偏转，表明产生了电流。
(3)由实验(6)可知，电路断开，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针不偏转，表明没有电流产生。
5.实验结论
(1) 电路的一部分导体在磁场里做 的运动时，导体中就会产生电流。电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关。这种现象叫做 ，产生的电流叫做 。
(2)导体中产生感应电流的条件： ；_________ 。
(3)在电磁感应现象中， 能转化为 能。
闭合
切割磁感线
电磁感应
感应电流
机械
电
导体是闭合电路的一部分
导体在磁
场中做切割磁感线运动
思考：导线向左运动和向右运动，灵敏电流计的指针偏转情况相同吗？尝试做一做。然后对调磁体的N、S极，让导线向左运动和向右运动，灵敏电流计的指针偏转情况与对调之前相同吗？你能根据这个实验知道感应电流的方向跟哪些因素有关呢？
(1)闭合开关让导体向左运动，观察实验现象，如图：
(2)闭合开关让导体向右运动，观察实验现象，如图：
电流表指针向右偏转
电流表指针向左偏转
实验现象：
实验现象：
(3)将磁体的N、S极对调，闭合开关，让导体向左运动，如图：
(4)将磁体的N、S极对调，闭合开关，让导体向右运动，如图：
电流表指针向左偏转
电流表指针向右偏转
答案　不相同；不相同；感应电流的方向跟导体在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关。只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向，感应电流的方向改变；若同时将磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方向改变，则感应电流的方向不变。
实验现象：
实验现象：
如图所示，小明和小刚利用蹄形磁铁、灵敏电流计、开关、导体AB和若干导线等器材来探究感应电流产生的条件。闭合开关，他们完成操作，将观察到的现象记入表格。
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E} 序号
导体AB的运动情况
有无感应电流
①
左右运动
有
②
上下运动
无
③
前后运动
无
④
斜向上、斜向下运动
有
学以致用
(1)分析①、②两次实验现象，小明说：“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时，电路中就会产生感应电流。”小刚认为不准确，因为导体AB　 　运动时，其运动方向也与磁场方向垂直，但无感应电流；?
前后
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E} 序号
导体AB的运动情况
有无感应电流
①
左右运动
有
②
上下运动
无
③
前后运动
无
④
斜向上、斜向下运动
有
(2)采纳小刚意见后，小明又说：“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时，电路中才会产生感应电流”，小刚认为不全面，因为导体AB　　 　　　　运动时，也有感应电流；?
斜向上(或斜向下)
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E} 序号
导体AB的运动情况
有无感应电流
①
左右运动
有
②
上下运动
无
③
前后运动
无
④
斜向上、斜向下运动
有
(3)从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是将　　能转化为电能；如果将图中的灵敏电流计换成　　，可以探究磁场对通电导线的作用。?
机械
电源
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E} 序号
导体AB的运动情况
有无感应电流
①
左右运动
有
②
上下运动
无
③
前后运动
无
④
斜向上、斜向下运动
有
2. 通过干电池、蓄电池所得到的 不变的电流叫做直流电。
3.实际的发电机比发电机模型复杂得多，但基本部件仍是_____和_____两部分组成的。
4.大型发电机一般采取_____不动、_____旋转的方式来发电，同时为了得到较强的磁场，还要用_______来代替永磁体。
1.如图，如果导线左右往复运动，电流表指针来回摆动， 改变 和大小的电流叫做交流电。
周期性
方向
方向
转子
定子
线圈
磁极
电磁铁
合作探究
三、发电机的工作原理
把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，我们可以通过　　　　　这一现象来判断电路中有电流，如图甲所示，手摇发电机的工作原理是　　　　　　。把两个发光二极管极性　　　(选填“相同”或“相反”)地并联起来，并与发电机串联，如图乙所示。转动摇把，发现两个二极管交替发光，说明电路中产生的是　　电流，简称交流电。?
小灯泡发光
电磁感应现象
相反
交变
学以致用
视频演示：发电机工作原理
1.关于如图所示的实验，下列说法正确的是(　　)
A.该装置是用于探究“磁场对通电导线的作用”
B.导线ab运动时将电能转化为机械能
C.导线ab竖直向上运动时，灵敏电流计指针一定偏转
D.导线ab水平向左运动时，灵敏电流计指针一定偏转
D
课堂练习
2.话筒(如图甲)的种类很多，如图乙是动圈式话筒构造示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈处在磁场中。把线圈两端的导线接入扩音机，就能通过扬声器听到你说话的声音。请用“磁生电”具体说明动圈式话筒的原理。
答案　当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，切割磁感线，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，即从扬声器中发出放大的声音。
3.我国供生产和生活用的交流电，频率是多少？电流方向在每秒内变化几次？
答案　我国供生产和生活用的交流电，频率是50 Hz，即电流1 s内经过50个周期，一个周期电流方向改变2次，50个周期电流方向改变100次。
4.除了发电厂里有发电机外，还有哪些地方有发电机？尽可能多地说出来。这些发电机是靠什么带动的？把什么能量转化成了电能？
答案　汽车、拖拉机等设备中都有发电机，它们是靠内燃机带动的，内燃机把汽油、柴油等的化学能转化成机械能，发电机把机械能转化成电能。
有些自行车上有小型发电机，它利用车轮运动的机械能带动发电机发电。
视频演示：发电机是如何发电的
课外拓展
课堂小结
谢谢

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