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初中物理沪粤版（2024）九年级下册
第十七章 电动机与发电机
第3节 发电机发电的原理
1.认识什么是发电机。
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。
现代社会离不开电能。这些电能通常都是通过发电机产生的。
发电机为什么能发电呢？
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。
知识点一、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
视频：发电机的结构
实验主题
探究 “磁生电” 的条件及感应电流方向的影响因素
实验准备
实验器材：单根导线/线圈、蹄形磁铁、灵敏电流计、导线若干；
实验装置：选择教材图17-3-3(a)或(b)装置，将灵敏电流计与导体（单根导线/线圈）连接，组成闭合电路。
知识点二、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
实验步骤
阶段1：探究感应电流的产生条件
让单根导线（或线圈的一边）静止在蹄形磁铁的磁场中，观察灵敏电流计指针是否偏转（记录：不偏转）；
让单根导线（或线圈的一边）在磁场中做切割磁感线运动（垂直于磁感线前后/左右运动），观察指针是否偏转（记录：偏转）；
让单根导线（或线圈的一边）平行于磁感线运动，观察指针是否偏转（记录：不偏转）；
断开电路，让导线在磁场中做切割磁感线运动，观察指针是否偏转（记录：不偏转）。
阶段2：探究感应电流方向的影响因素
保持导体运动方向不变，反转蹄形磁铁（改变磁场方向），观察指针偏转方向（记录：偏转方向相反）；
保持磁场方向不变，改变导体运动方向（如从左向右改为从右向左），观察指针偏转方向（记录：偏转方向相反）；
同时改变磁场方向和导体运动方向，观察指针偏转方向（记录：偏转方向不变）。
实验结论
电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流；
感应电流：电磁感应现象中产生的电流；
方向规律：感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关。
补充实验
按教材图 17-3-5，用线圈和条形磁铁实验（快速插入 / 拔出磁铁，线圈切割磁感线，指针偏转），验证结论的普遍性。
发电机的工作原理
核心逻辑：电磁感应现象的应用（机械能→电能）
分步解析交流发电机工作过程：
1.图(a)：线圈平面与磁感线垂直（未切割磁感线），电路中无电流；
2.图(b)：线圈从(a)位置匀速转动，AB、CD边切割磁感线，感应电流逐渐增大，达到最大值（电流方向如图所示）；
(a)
(b)
知识点三、发电机的工作原理
3.图(c)：线圈继续转动至与磁感线垂直，切割磁感线作用减弱，电流逐渐减小至零；
4.图(d)：线圈越过平衡位置，AB、CD边反向切割磁感线，感应电流反向且逐渐增大至最大值；
5.循环往复：线圈转动一周，感应电流的大小和方向完成一次周期性变化。
(c)
(d)
电流类型对比
类型 特点 实例
交流电 周期性改变大小和方向 发电机产生的电流
直流电 方向不变（大小可变化） 干电池、蓄电池供电
实际发电机的结构
核心部件：仍为磁体（转动的电磁铁）和线圈（嵌在硅钢片槽中）；
动力来源：由水轮机、汽轮机或内燃机带动转子转动，实现机械能向电能的转化；
输出电流：通常为交流电，电压较高。
视频欣赏：发电机发电原理
信息浏览：法拉第的伟大发现
探究背景：奥斯特发现 “电流的磁效应” 后，科学家逆向思考 “磁能否生电”；
关键突破：1831 年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，研制出世界上第一台发电机；
历史意义：揭开电与磁的内在联系，推动人类从 “蒸汽时代” 跨入 “电气时代”。
典型应用
动圈式话筒
工作原理：对着话筒说话→膜片振动→带动线圈在永磁体磁场中切割磁感线→产生感应电流（声信号→电信号），利用电磁感应现象。
信息浏览与应用拓展
思维延伸
对比 “电生磁”（电流的磁效应，电动机原理）与 “磁生电”（电磁感应，发电机原理），梳理两者区别与联系：
电生磁：电能→机械能（需要电源）；
磁生电：机械能→电能（不需要电源，需要运动）。
实验 奥斯特实验 电磁感应实验 探究磁场对电 流的作用实验 电磁铁磁性
强弱的实验
装置图
工作 原理 电流的磁效应 电磁感应 通电导体在磁场 中受力而运动 电流的磁效应
能量转化 / 机械能→电能 电能→机械能 /
影响因素 磁场的方向与电流方向有关 感应电流方向与磁场方向及导体切割磁感线的方向有关 导体受力的方向与电流方向及磁场方向 有关 电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数
有关
主要应用 电磁铁 发电机、动圈式 话筒 电动机、扬声器 电磁继电器、
电磁起重机
发电机发电的原理
决定感应电流方向
导体在磁场中做切割磁感线运动
闭合回路的部分导体
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
1．关于如图所示实验，下列说法正确的是( )
A．用该装置可探究“让通电导体在磁场中动起来”
B．法拉第根据该实验揭示的原理发明了电动机
C．导体ab竖直向上运动时，灵敏电流表指针偏转
D．导体ab水平向左运动时，灵敏电流表指针偏转
D
2．如图是一款能发电的魔方充电器，转动魔方时，他根据_____________（选填“电流的磁效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”）的原理发电，这个过程__________能转化为电能，产生的电能储存于魔方内．魔方还能通过USB端口给移动设备充电，给移动设备充电时，魔方相当于电路中的________（选填“电源”或“用电器”）
电源
电磁感应
机械能
3．小亮在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是___________（选填“甲”或“乙”）乙的工作原理是_____________，生活中应用这一原理工作的还有_______________（选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”），如果要使甲的转动方向与原来相反，则应采取的措施是______________________。
对调电源正负极
甲
电磁感应
动圈式话筒

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