第十九章 电能从哪里来（复习课件）物理新教材沪科版九年级全一册

该初中物理第十九章“电能从哪里来”复习课件系统梳理了电磁感应、发电机、电能储存与输送核心知识，通过“电从哪里来”知识图谱（含电池、发电机、高压输电等）和模块式考点串讲，将感应电流条件、发电机原理、能量转化等内容逻辑串联，构建完整知识网络。 其亮点在于以科学探究为核心（如“探究感应电流产生的条件”实验设计与报告指导），结合科学思维（发电机与电动机对比表格建构模型），融入能量观念（各发电方式能量转化流程图）。练习分层设计，从基础实验题（导体切割磁感线判断）到综合应用题（风力发电能量计算），助力学生巩固知识，教师精准把握复习重点。

义务教育教科书 第十九章 电能从哪里来 复习课件 上海科学技术出版社 思考： 输电线将发电机输出的电能传输到用户。 发电机是怎样发电的？电能又是如何传输的？ 复习内容 1. 电磁感应 2. 发电机 3. 电能的储存与输送 学习目标 1.能完成“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验，能按要求完成实验报告。 2.知道电磁感应现象和感应电流，了解电磁感应在生产生活中的应用。 3.能了解发电机的工作原理，了解发电机发电过程中的能量转化，知道电磁感应与多种发电形式的联系。 4.能认识生产生活中一些主要的电池，了解高压输电，知道高压输电中变压器的作用，知道高压电弧和跨步电压的危害及防护。 重点难点 单元重点 1. 通过探究实验来认识电磁感应现象， 并发现磁生电的条件。 2. 发电机的工作原理，发电机发电过程中的能量转化。 3. 知道高压电弧和跨步电压的危害及防护。 单元难点 1. 产生感应电流的条件。 2. 发电机的工作原理。 知识图谱 一、探究：产生感应电流的条件 第十九章 电能从哪里来 考点串讲 一、探究：产生感应电流的条件 1. 电磁感应现象 闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象是一种电磁感现象，电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。 2. 导体中产生感应电流的条件 （1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流。 （2）感应电流的方向与导体运动的方向和磁场方向有关。 考点串讲 一、探究：产生感应电流的条件 3. 正确理解电磁感应现象和感应电流 （1）产生感应电流的条件：一是“闭合电路的一部分导体”，二是“做切割磁感线运动”。这两个条件缺一不可。 （2）对“切割磁感线运动”的理解：导体的运动方向与磁感线方向垂直或有一定的夹角，但不能平行。 （3）感应电流的方向：感应电流的方向与磁场的方向和导体的运动方向都有关。 （4）能量转化：在电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，即机械能转化为电能。 考点串讲 一、探究：产生感应电流的条件 4. 影响感应电流大小的因素 当闭合电路的一部分导体垂直切割磁感线时，影响感应电流大小的因素是切割速度和磁场强弱。 磁场一定时，导体切割磁感线的速度越大，感应电流越大；导体切割磁感线的速度一定时，磁场越强，感应电流越大。 5. 动圈式话筒（麦克风） （1）构造：如图甲所示。 （2）工作原理：电磁感应原理，如图所示，声音使膜片振动，振动的膜片带动线圈振动，这样处于磁场中的线圈的振动产生随声信号强弱变化的电流，就把声信号转换成了电信号。 题型一、探究感应电流产生的条件 典例解析 （3）小红在实验中有了新的思考：如果把灵敏电流计换成________，就能继续探究磁场对通电导体的作用了。 【例题1】小红在学习了电磁感应的知识后，用如图所示的装置重新做了“怎样产生感应电流”的实验。 （1）她发现如果开关处于_____ 状态，无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针均不偏转，这说明闭合电路是产生感应电流的必要条件； （2）如图所示，电路闭合后，下列实验操作能使灵敏电流计指针发生偏转的是___________； A．磁体不动，导体棒水平向右运动 B．磁体不动，导体棒向斜上方运动 C．导体棒不动，磁体竖直向下运动 D．导体棒不动，磁体水平向左运动 ABD 断开 电源 题型一、探究感应电流产生的条件 典例解析 【解析】（1）实验时，开关处于断开状态，电路是断路状态，无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针均不偏转，说明电路中没有感应电流产生，说明断路状态不能产生感应电流，闭合电路是产生感应电流的必要条件。 （2）A．磁体不动，导体棒水平向右运动，则导体棒在磁场中做切割磁感线运动，所以电路会产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故A符合题意； B．磁体不动，导体棒向斜上方运动，则导体棒在磁场中做切割磁感线运动，所以电路会产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故B符合题意； C．导体棒不动，磁体竖直向下运动，则导体棒不能做切割磁感线运动，所以电路不会产生感应电流，故灵敏电流计指针不会发生偏转，故C不符合题意； D．导体棒不动，磁体水平向左运动，则导体棒在磁场中做切割磁感线运动，所以电路会产生感应电流，故能使灵敏电流计指针发生偏转，故D符合题意。故选ABD。 （3）要继续探究磁场对通电导体的作用，则导体棒中有电流通过，所以电路中需要有电源，故把灵敏电流计换成电源，就能继续探究磁场对通电导体的作用了。 题型一、探究感应电流产生的条件 典例解析 【例题2】某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路。 （1）让导线AB在磁场中静止，观察到电流表指针不偏转；然后换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针也不偏转；保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针偏转，说明有__________产生； （2）如图乙中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是______（填标号）。 感应电流 CD 典例解析 【解析】（1）保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，导线AB做切割磁感线运动，观察到电流表指针偏转，说明电路中产生了感应电流，这就是电磁感应现象。 （2）磁场的方向都是从N极出发回到S极，图乙中的a表示垂直于纸面的一根导线，它在磁场中按箭头方向运动时，只有在CD两图中做切割磁感线运动，会产生感应电流，故AB不符合题意，CD符合题意。 故选CD。 题型一、探究感应电流产生的条件 正确理解电磁感应现象 1. 产生感应电流的条件： 电路是通路，电路的一部分导体做切割磁感线运动，二者缺 一不可，一定要清楚导体的运动是否切割磁感线。 2. 影响感应电流的因素： 感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关。感应电流的大小与导体运动快慢、磁场强弱等有关。 方法技巧 题型一、探究感应电流产生的条件 题型二、电磁感应现象的应用 典例解析 【例题3】如图所示的是一款手腕“计步器”，其内部基本构造是：一小块磁体被密封在一段塑料管中，管外缠绕着线圈。运动时，磁体在管中往复运动，线圈输出变化的电流，从而实现计步功能。图中的四种设备工作原理与计步器相同的是（　　） A．电铃 B．扬声器 C．电动机 D．发电机 D A B C D 典例解析 【解析】磁体在管中往复运动，则线圈做切割磁感线运动，所以线圈中有电流产生，是电磁感应现象。 A．电铃是利用电磁铁工作的，利用了电流的磁效应，故A不符合题意； B．扬声器将电信号转换为声信号，利用了通电导体在磁场中受到力的作用，故B不符合题意； C．电动机将电能转化为机械能，利用通电导体在磁场中受到力的作用工作的，故C不符合题意； D．发电机将机械能转化为电能，利用电磁感应原理工作的，故D符合题意。 故选D。 题型二、电磁感应现象的应用 典例解析 【例题4】图甲是物理老师上课时使用的“小蜜蜂”扩音器，图乙是其工作原理图，声信号由麦克风（话筒）转化为电信号，经放大器放大后，再传入扬声器转化为声信号播出。麦克风的工作原理是____________现象，扬声器的工作原理与________（选填“发电机”或“电动机”）的工作原理相同。 麦克风将机械能转化为电能，原理是电磁感应现象，与发电机的工作原理相同。 扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，与电动机的工作原理相同。 电动机 电磁感应 题型二、电磁感应现象的应用 二、发电机是怎样工作的 第十九章 电能从哪里来 考点串讲 （1）主要构造：蹄形磁铁、线圈、电刷、灯泡（或发光二极管）、摇把、手轮等。 线圈、电刷与发光二极管是串联起来的，缓慢摇动手柄，发光二极管会交替闪亮。 1. 手摇发电机发电 手轮 蹄形磁铁 电刷 线圈 发光二极管 （2）交变电流 线圈在磁场中转动时，产生的感应电流的大小和方向随时间发生周期性变化，这种电流叫做交变电流。 二、发电机 考点串讲 ①线圈逆时针转动，ab边向左运动，cd边向右运动，导线没有切割磁感线，线圈中没有电流。 ②线圈在前半周运动中，ab边向下运动，cd边向上运动，导线切割磁感线，线圈中有电流。外部电流方向为A到B。 B A ③线圈转过半周时，ab边向右运动，cd边向左运动，导线没有切割磁感线，线圈中没有电流。 ④线圈在后半周运动中，ab边向上运动，cd边向下运动，导线切割磁感线，线圈中有电流。外部电流方向为B到A。 B A 2. 交流发电机工作原理示意图 考点串讲 转子 定子 实际发电机由转子和定子两部分组成。 3. 发电机的能量转化 从能量转化的角度看，发电机是一种将机械能转化为电能的装置。在发电的过程中，由于线圈存在电阻以及转动系统存在摩擦，因此还有部分能量转化为内能。 二、发电机 项目 火力发电 水力发电 核能发电 原理 能量传递和转化过程 特点 煤 、石油等燃料燃烧，加热水，产生高温、高压水蒸气，推动汽轮机叶轮高速旋转， 带动发电机转子转动发电 在江河上筑坝建水库，让水库中的水从可控制的闸门中流出，冲击水轮机， 带动发电机转子转动发电 利用铀原子核裂变时释放出 的核能来加热水，产生高温、高压蒸汽，推动蒸汽涡轮机转动，带动发电机转子转动发电 燃料的化学能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能 水的机械能→水轮机的机械能→发电机转子的机械能→电能 核能→水和蒸汽的内能→发 电机转子的机械能→电能 节省煤、石油等能源，且用料省，运输方便。但核废料具有放射性。 无污染；但其发展受地理位置和自然条件变化的制约，且对生态有相当大的影响 受燃料的制约，会对生态环境产生不利的影响 二、发电机 4. 发电方式 【例题1】如图所示，放在磁场中的矩形线圈ABCD自图示位置（即线圈平面垂直于磁感应线的位置）开始绕轴沿逆时针匀速转动，下列说法中正确的是（　　） B 题型一、发电机 典例解析 A．线圈在磁场中转动过程中不受磁场力的作用 B．线圈在转动的前半周中，线圈中的电流方向不变 C．线圈在转动的过程中，每时每刻都有感应电流产生 D．线圈在转动的过程中，AB、BC、CD及AD边都不停地切割磁感线 典例解析 【解析】A．在磁场中的矩形线圈ABCD自图示位置（即线圈平面垂直于磁感应线的位置）开始绕轴沿逆时针匀速转动，线圈在磁场中转动过程中线圈切割磁感线，产生感应电流，电流在磁场中受磁场力的作用，故A错误； B．线圈在转动的前半周中，磁场方向不变，切割磁感线的运动方向不变，线圈中产生的电流方向不变，故B正确； C．线圈在转动的过程中，当线圈处在其平面垂直于磁感应线的位置时，运动方向与磁场方向平行，线圈没有切割磁感应线，此时没有感应电流产生，故C错误； D．线圈在转动的过程中，BC、AD边没有切割磁感线，故D错误。 故选B。 题型一、发电机 发电机和电动机的原理及模型图易混淆 方法技巧 题型一、发电机   直流电动机 交流发电机 原理 通电线圈在磁场中受力 电磁感应 模型图 能量转化 电能→机械能 机械能→电能 有电源 无电源 典例解析 题型二、发电机的能量转化 【例题2】公路上使用的“风光互补”照明系统同时安装有风力发电机和太阳能电池板，如图所示。该系统可以将风力发电机或太阳能电池板提供的电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用。下列说法正确的是（　　） A．风力发电机将电能转化为机械能 B．太阳能电池板将电能转化为太阳能 C．蓄电池供电时将化学能转化为电能 D．路灯照明时将光能转化为电能 C A．风力发电机是将机械能转化为电能，故A错误； B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能，故B错误； C．蓄电池对外供电时相当于电源，将储存的化学能转化为电能，故C正确； D．路灯工作时消耗电能，获取光能，将电能转化为光能，故D错误。 故选C。 典例解析 题型二、发电机的能量转化 【例题3】如图是道路上使用的风光互补LED路灯外形图（a）和电路原理图（b）。有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能存储至蓄电池中，夜晚LED灯照明。关于其工作过程，下列描述正确的是（　　） D A．风力发电机和太阳能电池板是串联的 B．太阳能电池板是将太阳能转化为化学能 C．LED灯是用超导材料制成的 D．风力发电机是将机械能转化为电能 典例解析 题型二、发电机的能量转化 A．分析电路图可知，风力发电机和太阳能电池板都能分别为蓄电池供电，可以独立工作，因此它们是并联的，故A错误； B．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，得到电能，因此是将太阳能转化为电能的装置，故B错误； C．发光二极管具有单向导电性，是由半导体材料制成的，所以，LED灯是由半导体材料制成的，故C错误； D．根据能量转化可知，风力发电机是将机械能（风的动能）转化为电能的一种设备，故D正确。 故选D。 典例解析 题型二、发电机的能量转化 【例题4】利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如图甲所示，叶片横截面的设计原理如图乙所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图： 【解析】（1）风力发电的主要能量转化为风能先转化为叶片的机械能，使叶片转动，带动齿轮转动，发电机转子转动，产生电能，此时叶片的机械能转化为电能。 机械能 电能 典例解析 题型二、发电机的能量转化 某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈。其输出功率P与风速v的关系如图丙所示（为方便计算，图丙数据已作简化处理）。 （2）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，叶片需要转动____圈。 （3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于__________kg的煤完全燃烧放出的热量（q煤=3.0×107J/kg）。 36 20 【解析】（2）叶片转1圈，发电机转子转20圈。当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，叶片需要转动400圈/20 =20圈 （3）由图丙，当风速为12m/s时，输出功率P为300kW，风力发电机组工作1h输出的电能为W=Pt=300×103W×3600s=1.08×109J；煤完全燃烧放出的热量Q放=W=1.08×109J 三、电能的储存与输送 第十九章 电能从哪里来 一、电能的储存与输送 考点串讲 1. 电池 电池是一种把其他形式的能转化成电能的装置，提供直流电。 （1）化学电池 ①概念：化学电池是把化学能转化为电能的装置。 ②分类：化学电池分为锌锰干电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、锂电池、银锌电池等。 原电池和二次电池：大多数电池的使用是一次性的，称之为原电池；有的电池，如铅酸蓄电池、锂电池等则可反复充电使用，称之为蓄电池或二次电池。 一、电能的储存与输送 考点串讲 ③锌锰干电池 锌锰干电池由碳棒（正极）、锌筒（负极）及二氧化锰和电解质等组成，它属于原电池。我国常用的1号、2号、5号、7号干电池都是原电池，它们的电压都是1.5V。 ④蓄电池 能量转化：充电时，把电能转化成化学能并进行储存；使用时再把化学能转化为电能。 特点：蓄电池能多次充电并可供给较大的电流，电压也比较稳定。常见的铅酸蓄电池的极板是铅制的，电解质溶液是硫酸。使用时常将若干个蓄电池串联使用。 一、电能的储存与输送 考点串讲 ⑤直流电和交流电 直流电：大小和方向不随时间变化的电流，在示波器上显示的图像在横轴的同侧。电池提供的是直流电。 交流电：大小和方向随时间做周期性变化的电流，在示波器上显示的图像跨过横轴。交流电周期性变化的次数与时间之比称为交流电的频率，单位是Hz。 我国家庭电路中使用的电流是交流电，其频率为50Hz。 示波器上显示的 直流电和交流电 一、电能的储存与输送 考点串讲 （2）太阳能电池 ①原理及能量转化：太阳能电池（又称光伏电池）是将太阳能转化成电能的装置。太阳能电池用半导体硅和金属导体制成，当太阳光照射到电池上时，在正、负两极之间形成电压。 ②特点：污染少，可以做得比较小巧；但使用时受天气的限制。 ③应用：太阳能电池既可以用于计算器、玩具等，也可以联成阵列，建成太阳能发电站。巨大的太阳能帆板是人造卫星上的主要电源之一。 太阳能发电站的电池板 一、电能的储存与输送 考点串讲 项目 化学电池 太阳能电池 原电池 蓄电池 不同点 制作材料 电解质、电极 电解质、电极 半导体 能量转化 化学能→电能 化学能→电能（使用） 化学能→电能（充电） 太阳能→电能 重复使用 不能 能 能 对环境污染 处理不当，污染较重 污染少 相同点 都为用电器提供电能 （3）几种常见电池的比较 一、电能的储存与输送 考点串讲 （1）选择高压输电的原因 导线本身有电阻，电流在通过导线时会产生热效应，从而带来电能的损耗，输电线上损耗的电功率为P损=I2R，因为导线电阻R不变，要减小输电线上损耗的电功率 P损，所以需要减小输电线中的电流I。 设输送的电功率为P总，当P总一定时，根据P总=UI，电流I减小，只能提高电压U。由此可知高压输电的原因，即减少电能在输送线路上的损失。 2. 高压输电 一、电能的储存与输送 考点串讲 发电厂发出的交流电，在发电厂内先用升压变压器把电压升高到数百千伏后再送到交流电网上，通过架空高压输电线送到用电地区的变电站，用降压变压器进行一至两次降压，送到工矿、科研和生活区等使用，如图表示了这种输送的过程。 （3）变压器原理和作用 变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高（升压变压器）或降低（降压变压器）。变压器不能改变直流电的电压。 （2）电能远距离输送的过程 一、电能的储存与输送 考点串讲 3. 高压触电形式 （1）高压电弧触电：当高压带电体与人、动物和建筑物等物体距离较近时会发生放电现象，使人和动物触电，称为电弧触电。 （2）跨步电压触电：若高压输电线不慎发生断裂，一端落到地上，在地面上以落地点为中心的区域内会形成很高的电压。人若走到此区域，其两脚之间 承受了较高电压，这个电压通常称为跨步电压，此时会发生触电事故。 警惕跨步电压的伤害 要防止高压电弧触电 一、电能的储存与输送 考点串讲 （3）高压触电防护 为了防止高压触电造成人身伤害，必须远离高压带电体。如发现有高压输电线断落地面时，不可走近，应立即设立警示标志，并通知有关电力部门进行抢修。 （4）安全用电原则 不接触低压带电体；不靠近高压带电体。 考点串讲 题型一、高压输电 【例题1】为了减少远距离输电在线路上的损失，通常采用的办法是（　　） A．增大输出线电线的电阻 B．减少通电时间 C．增大输出电流 D．提高电压 D A．输电电流I输一定时，由P损=I输2R知，输电导线电阻R越大，功率损失越大，A不符题意； B．输电过程中，主要考虑的是功率损耗，与通电时间无关，故B不符合题意； C．在输电导线电阻R一定情况下，由P损=I输2R知，输电电流I输越大，输电功率损失越大，故C不符合题意； D．由P =UI知，输电电流为I输=P输/U输，在输电功率P输一定的情况下，U输越大，输电电流I输越小，导线电阻R一定，由P损=I输2R知，则P损越小；所以提高电压能有效减少输电在线路上的损失，故D符合题意。 故选D。 考点串讲 【例题2】为架设一条输电线路，有粗细相同的铁线和铝线可供选择，下面叙述最合理的是（ ） A. 因铁线坚硬，应选铁线 B. 因铝线易于架设，应选铝线 C. 因铁较便宜，应选铁线 D. 因铝线电阻小，应选铝线 D 铁线和铝线的长度和粗细都相同，且ρ铁＞ρ铝，由公式R=ρL/s可得R铁＞R铝，远距离输送电能的过程中应选择电阻较小的输电线路．故选D． 题型一、高压输电 考点串讲 【例题3】特高压输电是构建能源互联网的关键，准东——皖南特高压输电电压恒为1.1×106V，当输送的电功率为1.1×1010W时，输电电流为 A，1h输送的电能为 度，当输送的电功率不同时，若输送的电功率用P输表示，输电导线上消耗的电功率用P耗表示，则P耗与P输的 （填“一”或“二”）次方成正比。 二次 104 1.1×107 题型一、高压输电 考点串讲 由P=UI可得，输电电流为 根据W=Pt可得，1h输送的电能为 W=Pt=1.1×1010×10-3kW×1h=1.1×107 kW·h=1.1×107 (度) 已知特高压输电电压恒定，当输送的电功率不同时，损耗的功率 输电电压U和输电线电阻R一定，所以输电导线上消耗的电功率P耗与输电功率P输的平方成正比，即P耗与P输的二次方成正比。 题型一、高压输电 考点串讲 题型二、高压触电与安全用电 【例题4】生活中需掌握一些安全用电常识，下列做法中正确的是（　　） A．触摸破损电线 B．爬到树上取电线上的风筝 C．用干木棒拨开触电者身上的电线 D．同时在一个插板上用很多电器 C A B C D 考点串讲 题型二、高压触电与安全用电 A．触摸破损电线，非常容易发生触电事故，故A不正确； B．爬到树上取电线上的风筝，容易接触到带电的电线，发生触电事故，故B不正确； C．发生触电时，应该用绝缘体挑开触电者身上的电线，木棒是绝缘体，C符合题意； D．同时在一个插板上用很多电器，容易使电功率过大，导致导线发热，引起火灾，故D不符合题意。故选C。 A B C D 考点串讲 【例题5】干电池的电压只有 1.5 V ，不会对人造成伤害;家庭照明电路的电压是 220 V ，就已经很危险了；高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏，即使不直接接触，也能致命。 （1）高压触电的形式有哪两种？ （2）既然高压输电有危险，为什么还要采用高压输电？ （1）高压触电包括高压电弧触电和跨步电压触电。 （2）由P=UI可知，当输送的总功率一定时，电压越大，电流越小；又因为P损= I2R，导线的电阻一定，电流越小，电路中损耗的热功率就越小，所以采用高压输电的方式来减少输电线电阻的热损耗。 减少电能在输送线路上的损失。 高压电弧触电和跨步电压触电。 题型二、高压触电与安全用电 $