17.3 发电机发电的原理（教学课件）物理新教材沪粤版九年级下册

物理九年级下册 •沪粤版 第十七章 电动机与发电机 第3节 发电机发电的原理 学习目标——物理学科素养 01 物理观念  认识发电机，知道手摇发电机的主要构造；理解电磁感应现象，记住产生感应电流的两个必要条件；掌握发电机的工作原理，知道发电机工作时的能量转化，了解交变电流。 02 科学思维 能够区分发电机与电动机的原理、结构、能量转化；能根据实验现象分析感应电流方向的影响因素；学会辨别磁生电与电生磁相关实验图。 03 科学探究 经历探究电磁感应现象的完整实验过程，体会控制变量法；学会观察灵敏电流计指针变化，根据实验现象归纳实验结论。 04 科学态度与责任 了解法拉第发现电磁感应的科学史实，感悟科学探究的艰辛；知道发电机对人类社会发展的重大意义，建立节约用电的意识。 教学重难点 教学难点 教学重点 电磁感应现象； 发电机工作原理； 能量转化； 交变电流。 产生感应电流的条件； 理解切割磁感线； 区分发电机与电动机。 课堂引入 思考问题： 1. 我们日常生活使用的电能从哪里来？ 2. 电动机通电可以转动，反过来，转动物体能不能产生电？ 知识点1 认识发电机 知识点1：认识发电机 发电机结构： 定子：提供磁场的磁体 转子：可以转动的线圈 滑环、电刷：将线圈内部电流引出到外部电路 演示现象： ①摇动手柄，灯泡发光→转动可以产生电流； ②加快转速，灯泡变亮→转速越大，电流越大； ③换灵敏电流计，指针左右摆动→电流方向周期性改变。 思考：转动发电机为什么能产生电流？磁如何生电？ 知识点2 电磁感应现象 知识点2：电磁感应现象 1831 年，法拉第发现电磁感应现象，开启电气时代。 实验器材：蹄形磁铁、导体棒、灵敏电流计、导线 灵敏电流计作用：检测微弱电流、判断电流方向。 知识点2：电磁感应现象 设计实验： 知识点2：电磁感应现象 实验操作： 1. 闭合开关，导体静止； 2. 闭合开关，导体平行磁感线运动； 3. 闭合开关，导体切割磁感线运动； 4. 断开开关，导体切割磁感线运动。 知识点2：电磁感应现象 实验数据与分析论证： 序号 开关状态 导体运动情况 电流计是否偏转 有无感应电流 1 闭合 导体静止 不偏转 无 2 闭合 平行磁感线运动 不偏转 无 3 闭合 切割磁感线运动 偏转 有 4 断开 切割磁感线运动 不偏转 无 知识点2：电磁感应现象 实验现象总结：只有电路闭合，一部分导体做切割磁感线运动，电路中才会产生电流。 电磁感应现象定义：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应；产生的电流叫做感应电流。 产生感应电流两个必要条件： ①电路必须是闭合的； ②一部分导体做切割磁感线运动。两个条件缺一不可。 知识点2：电磁感应现象 探究感应电流方向的影响因素 探究实验： ①磁场方向不变，改变导体切割运动方向→电流方向改变 ②导体切割方向不变，调换磁极改变磁场方向→电流方向改变 ③磁场、切割方向同时改变→电流方向不变 结论：感应电流方向与磁场方向、导体切割磁感线运动方向有关。 典例分析 例2 在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中： (1)请用笔画线代替导线完成实物图连接。 (2)为了让实验顺利进行，导体AB应选用________（选填“铁棒”或“铜棒”）。 (3)实验中通过观察________来判断电路中是否有感应电流。 典例分析 例2 在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中： (4)将观察到的现象记录在表格中。分析________两次实验可知，产生感应电流的条件之一是开关必须闭合；产生感应电流时，导体棒AB相当于电路中的________。 (5)利用该实验原理工作的装置有：________。 序号 开关 磁极位置 AB运动情况 电流计指针偏转情况 1 闭合 上N下S 静止 不偏转 2 闭合 上N下S 上下运动 不偏转 3 闭合 上N下S 左右运动 偏转 4 断开 上N下S 左右运动 不偏转 典例分析 【解析】（1）本实验探究感应电流的产生条件，电路不需要外接电源， 只需把导体AB、开关、灵敏电流计用导线串联起来，构成完整的待检 测回路即可，据此作图。 （2）因为磁体能够吸引磁性材料（铁、钴、镍等），所以通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而用铜棒。 （3）感应电流十分微弱，无法直接观察，实验利用转换法，通过灵敏电流计指针是否偏转，来判断电路中是否产生了感应电流。 （4）要验证“开关必须闭合”是产生感应电流的条件之一，需要控制其他变量完全一致，只改变开关的状态，表格中序号3（开关闭合，AB左右运动，指针偏转）和4（开关断开，AB左右运动，指针不偏转）符合对照要求； 产生感应电流时，导体棒AB对外提供电能，相当于电路中的电源。 （5）该实验的原理是电磁感应现象，发电机和动圈式话筒就是利用电磁感应原理工作的，将机械能转化为电能。 知识点3 发电机的工作原理 知识点2：发电机的工作原理 工作原理：电磁感应现象 线圈在外力带动下持续转动，线圈两边反复切割磁感线，产生感应电流。 交流发电机的工作原理示意图： (a)线圈转至图中位置时，线圈不切割磁感线，电路中没有电流。 知识点2：发电机的工作原理 交流发电机的工作原理示意图： (b)线圈从图(a)位置匀速转至图(b)位置的过程中，AB、CD边均切割磁感线，线圈中产生逐渐增大的感应电流。从灵敏电流计指针的偏转方向可知，电流方向如图所示，且在此位置时，电流最大。 知识点2：发电机的工作原理 交流发电机的工作原理示意图： (c)线圈从图(b)位置匀速转至图(c)位置的过程中，线圈切割磁感线，线圈中有感应电流，且逐渐减小。当到达此图位置时，线圈不切割磁感线，电路中电流消失。 知识点2：发电机的工作原理 交流发电机的工作原理示意图： (d)线圈由图(c)位置匀速转至图(d)位置的过程中，线圈切割磁感线，线圈中有感应电流，且逐渐增至最大，电流的方向如图所示。 知识点2：发电机的工作原理 交变电流（交流电）： 线圈旋转一周，切割方向改变 2 次，电流方向改变2 次；方向周期性变化的电流叫交变电流。 能量转化：机械能转化为电能。 发电机与电动机对比： 原理 能量转化 是否需要外接电源 发电机 电磁感应现象 机械能→电能 否 电动机 通电导体在磁场中受力转动 电能→机械能 是 典例分析 例3 如图所示为发电机的工作原理图，则下列说法中错误的是（     ） A．发电机是利用电流的磁效应现象的原理工作的 B．当线圈不动，磁极转动时，也会有感应电流产生 C．线圈在转动过程中，机械能转化为电能 D．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流大小是变化的 典例分析 【解析】A．A．发电机是利用电磁感应现象原理工作的，电流的磁效应是指通电导体周围存在磁场，故A错误； B．产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，线圈不动、磁极转动时，导体相对磁场做切割磁感线运动，会产生感应电流，故B正确； C．发电机工作时消耗机械能，产生电能，将机械能转化为电能，故C正确； D．线圈转动过程中，切割磁感线的有效速度大小不断变化，产生的感应电流大小周期性变化，故D正确。 本题选择错误的，故选A。 课堂小结 课堂小结 一、认识发电机 构造：定子（磁体）、转子（线圈）、滑环、电刷 二、电磁感应现象 1. 定义：闭合电路一部分导体，在磁场做切割磁感线运动，产生感应电流 2. 产生感应电流条件：①电路闭合 ②部分导体切割磁感线（缺一不可） 3. 感应电流方向：磁场方向、导体切割磁感线运动方向 4. 能量转化：机械能 → 电能 5. 发现者：法拉第 三、发电机的工作原理 1. 原理：电磁感应现象 2. 输出电流：交变电流（交流电），线圈转一周，电流方向改变 2 次 3. 能量转化：机械能转化为电能 4. 对比 发电机：磁生电，无外接电源 电动机：电受力，需要外接电源 课堂练习 课堂练习 探究新知 1．在探究电磁感应现象的实验中，当导体ab向右运动时，灵敏电流计的指针向左偏转，如图所示。下列不能使灵敏电流计指针偏转方向改变的操作是（     ） A．磁体不动，导体ab向左运动 B．导体ab不动，磁体向右运动 C．磁体和导体ab同时同速向左运动 D．对调磁体N、S极，导体ab向右运动 课堂练习 探究新知 2．如图所示，a表示垂直于纸面的一根导体截面，它是闭合电路的一部分。它在下面各图中按所示方向运动时，会产生感应电流的是（     ） A． B． C． D． 课堂练习 探究新知 3．小敏同学在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，连接了如图所示的装置,请回答。 (1)实验中，通过观察______来判断电路中是否有感应电流，这种方法叫______法。 (2)闭合开关，让导体棒在磁场中______（选填“上下”或“左右”）运动时，电流计指针发生偏转；若导体棒不动，让磁铁______运动，电流计指针也会偏转。 (3)实验中发现，导体棒水平运动速度越大，指针偏转角度越大，说明感应电流大小与______有关。 (4)请你列举一个生活中利用电磁感应原理的实例：______。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $