初中物理粤沪版九年级下册3 发电机为什么能发电课文内容课件ppt

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认识发电机探究电磁感应现象发电机的工作原理
复习巩固，引入新课1820 年4 月，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，即“电生磁”现象，于是科学家们根据逆向思维，就猜测“磁”能不能生“电”呢？我们生活中所需要的电能都是从哪里来的呢？经过长期研究，英国物理学家法拉第于1831 年发现了电磁感应现象，实现了人们“磁生电”的愿望。
1. 提出问题如图所示，是一台手摇发电机，它主要由哪几部分构成？手摇发电机产生的电流方向是否变化？发电机的转速对小灯泡的亮度有影响吗？
3. 观察讨论交流(1)将发电机模型拆开，观察发电机的内部结构，类比电动机模型，说出各部件的名称。发电机的主要部件有磁体和线圈。(2)实际的交流发电机结构比较复杂，但主要是由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成。
(3)实际用的发电机的转子是由水轮机、汽轮机或内燃机来带动的。
发电机是将其他形式的能转化为电能的装置。
思想方法对比法：对比法认识发电机的结构：电动机模型和发电机模型有相同之处，即它们主要的组成部分都是磁体和线圈。在电动机模型和发电机模型中，都有转动的部分和不动的部分，我们把转动的部分叫做转子，不动的部分叫做定子。
思想方法简化法：(1)本节体现：为了研究问题的简便，我们取一根导线代替线圈、蹄形磁铁代替复杂磁体。这样能够容易地进行探究。(2)温故知新：探究电动机原理时，对电动机模型的简化处理。
2. 探究电磁感应现象
(1)探究怎样产生感应电流
①把磁感线当成麦子，导体当成镰刀(如图)。
②我们把实验序号2、3、5、6 中导体的运动称为切割磁感线运动。显然实验序号1、4 中导体没有做切割磁感线运动。
导体运动方向与磁感线方向平行时不切割磁感线。
③比较序号2、3 的实验可知，导体切割磁感线运动过程中，电路必须是闭合的，才能产生感应电流。④结论：闭合电路的部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应现象，电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。
(2)探究感应电流的方向与哪些因素有关
其关系简记为“一变则变，全变不变”。
3. 电磁感应现象中的能量转化：机械能转化为电能。在电磁感应现象中，外力拉动导体消耗了机械能，而导体中产生了电流，由此可见，在电磁感应现象中，将机械能转化为电能。
4. 电磁感应现象的应用电磁感应现象广泛应用于生产、生活以及科学研究中，如发电机、变压器、动圈式话筒等。
动圈式扬声器的工作原理是磁场对通电导体有力的作用。
思想方法类比法：(1)本节体现：磁感线比作“麦子”；运动的导体比作“镰刀”；导体切割磁感线比作“镰刀割麦子”。注意：磁感线是切不断的。(2)温故知新：浮力的理解水比作“手”；浮力比作“托力”。
思维拔高从形象到抽象：导体切割磁感线的情况，我们可以用下面两种图来表示：(1)垂直纸面的导线用圆圈表示，如图。(2)垂直纸面向里的磁场用“×”表示，垂直纸面向外的磁场用“•”表示。
思维方法控制变量法：(1)本节体现：在探究影响感应电流方向的因素时，保持导体切割磁感线方向和磁场方向中的一个不变，改变另一个。(2)温故知新：探究通电导体在磁场中受力方向的影响因素时，保持电流方向和磁场方向中的一个不变，改变另一个。
规律总结利用右手定则判断感应电流的方向:伸开右手，使拇指跟其余四个并拢的手指垂直并且跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电流的方向。
知识拓展在电磁感应现象中，影响感应电流大小的因素有：(1)导体做切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大；(2)磁场越强，感应电流越大；(3)线圈匝数越多，感应电流越大；(4)导体切割磁感线运动方向与磁场方向之间的夹角越大，感应电流越大。
拓展一步动圈式话筒是把声音信号转换为电信号的一种装置，其工作原理是：当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中的运动能产生随着声音变化而变化的电流。
[中考·东营] 如图是“探究什么情况下磁可以生电”的装置，用棉线将一段导体AB悬挂起来，放置于蹄形磁体的磁场中，再用导线把导体AB和灵敏电流计连接起来，组成闭合电路。
(1)该实验中，灵敏电流计的作用是____________________、________________________。
思路导引：在“探究产生感应电流的条件”的实验中，灵敏电流计的作用是判断产生感应电流的大小、判断产生感应电流的方向。
判断产生感应电流的大小
判断产生感应电流的方向
(2)确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，无论导体AB在磁场中怎样运动，灵敏电流计的指针均不发生偏转，其主要原因可能是__________、_____________ 。
思路导引：确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，无论导体AB在磁场中怎样运动，灵敏电流计的指针均不发生偏转，其主要原因可能是电流太小、不是闭合电路。
(3)在老师的指导下，兴趣小组对实验进行完善后，观察到的现象如下表所示，
由此可知闭合电路的一部分导体在磁场中做___________运动时，电路中会产生感应电流。
思路导引：观察到的现象如表所示，由此可知闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
(4)比较第4、5(或6、7)次实验可以得出___________________________________________________________________________________________。
思路导引：比较第4、5(或6、7)次实验可以得出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中感应电流的方向与导体的运动方向有关。
导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中感应电流的方向与导体的运动方向有关
(5)在此实验过程中，能量转化情况是_________________。利用这一原理，人们在生产生活中制成了____________。
思路导引：在此实验过程中，能量转化情况是机械能转化为电能，利用这一原理，人们在生产生活中制成了发电机。
科学史话科拉顿“跑”失良机：瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一根直导线平行地放在小磁针的上方，然后与另一个房间的螺旋线圈组成闭合电路。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，然后跑到另一个房间里，观察小磁针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现小磁针发生偏转。
[中考• 广西] 科技创新小组发明了一款新型的带滚轮书包，其内部无电池，但拖动书包使轮子滚动时，嵌在轮子里的LED 灯会发光，行走更安全。下列图中能反映此原理的是(　　)
思路导引：带滚轮的书包，其内部没装电池，但拖动书包使轮子滚动时，嵌在轮子里的LED 灯会发光，则可知此现象的原理为电磁感应现象。A 图中的实验为奥斯特实验，可以验证电流的磁效应，故不符合题意；B 图中实验装置可以验证通电导线在磁场中受力而运动，故不符合题意；
C 图中实验装置是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，故不符合题意；D 图中实验装置无电源，闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，是电磁感应现象，故符合题意。
2. 发电机的工作过程
注意：当线圈平面与磁感线方向平行瞬间前后，电流方向发生改变，所以在一个完整的周期内，电流方向改变两次。
3. 发电机模型和实际发电机的区别
知识拓展根据发电机的工作过程可知，在线圈中产生的是大小和方向随时间做周期性变化的交变电流 。我国使用的交变电流的周期为0.02 s，频率是50 Hz，其意义是发电机线圈转1周所用的时间为0.02 s，即1秒内线圈转50 周。因为线圈每转动1周电流方向改变两次 ，所以频率为50 Hz的交变电流在1秒钟内电流方向改变100 次。
方法指导列表对比法：直流电动机和交流发电机的区别
[中考·安徽一模改编] 如图所示为发电机的工作原理图，下列说法中正确的是( )A. 线圈在磁场中转动时不一定会产生感应电流B. 线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流方向不变C. 线圈在转动过程中，产生的是直流电D. 发电机的原理和扬声器的相同
思路导引：当线圈与磁感线垂直时，转动的线圈不切割磁感线，不产生感应电流，A 正确；线圈在转动过程中，线圈切割磁感线的方向不同，感应电流的方向是变化的，所以产生的电流为交变电流，B、C 错误；发电机是利用电磁感应原理工作的，扬声器是利用通电导线在磁场中受力的原理工作的，D 错误。
3 判断发电机中感应电流的变化根据线圈转动过程中切割磁感线的特点，掌握发电机中感应电流的变化情况。一般的思路如下：
如图所示，是发电机的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到图甲位置时，由于线圈ab边和cd边_______磁感线，因而电路中___________。
当转到图乙、丁位置时，由于ab边切割磁感线的方向____，因而电路中的电流方向______，可见电路中产生的是________(填“直流电”或“交流电”)，我国电网以________ (填“直流电”或“交流电”)供电，频率为_____Hz。
思路导引：图甲中，ab边和cd边运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，所以没有感应电流产生。图乙中ab边向下切割磁感线，而图丁中ab边向上切割磁感线，两图中，ab边切割磁感线的方向相反，所以电流方向也相反，可见发电机线圈中产生的是交流电。我国家庭电路中使用的是交流电，供电频率为50 Hz。
拓展一步小型发电机一般采用磁极不动、绕圈转动的方式发电；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。
1. 概念(1)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。(2)感应电流：电磁感应现象中所产生的电流，叫做感应电流。