16.5電磁感應(yīng) 發(fā)電機(jī)ppt課件

1、116.5 電磁感應(yīng) 發(fā)電機(jī)2一、磁生電的探索一、磁生電的探索 奧斯特發(fā)現(xiàn)了電生磁之后，科學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電生磁之后，科學(xué)家進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)磁對電的作用，并且發(fā)明了進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)磁對電的作用，并且發(fā)明了能夠把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)。人能夠把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)。人們受到了反思：電與磁是否可以相互轉(zhuǎn)們受到了反思：電與磁是否可以相互轉(zhuǎn)換呢？既然電能產(chǎn)生磁，那么，反過來換呢？既然電能產(chǎn)生磁，那么，反過來磁能不能產(chǎn)生電流呢？機(jī)械能是不是也磁能不能產(chǎn)生電流呢？機(jī)械能是不是也能轉(zhuǎn)換為電能呢？能轉(zhuǎn)換為電能呢？3 安培在日內(nèi)瓦做了這樣一個實驗：在一安培在日內(nèi)瓦做了這樣一個實驗：在一個水平放置的多匝線圈里，懸一圓周

2、略小于個水平放置的多匝線圈里，懸一圓周略小于線圈的銅圓環(huán)，銅圓環(huán)與線圈同圓心，在線線圈的銅圓環(huán)，銅圓環(huán)與線圈同圓心，在線圈附近有一馬蹄形強(qiáng)磁體，當(dāng)線圈接通電源圈附近有一馬蹄形強(qiáng)磁體，當(dāng)線圈接通電源時，觀察到銅環(huán)發(fā)現(xiàn)生偏轉(zhuǎn)。安培實際上在時，觀察到銅環(huán)發(fā)現(xiàn)生偏轉(zhuǎn)。安培實際上在無意中發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象，由磁感應(yīng)引起無意中發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象，由磁感應(yīng)引起的吸引和排斥，銅環(huán)的偏轉(zhuǎn)是明顯的。具有的吸引和排斥，銅環(huán)的偏轉(zhuǎn)是明顯的。具有敏銳洞察力的安培在記錄實驗時寫道：敏銳洞察力的安培在記錄實驗時寫道：“如如不承認(rèn)在銅環(huán)中存在少量鐵的話，這個實驗不承認(rèn)在銅環(huán)中存在少量鐵的話，這個實驗無疑證明磁能感應(yīng)產(chǎn)生電流。

3、無疑證明磁能感應(yīng)產(chǎn)生電流?！绷钊速M解的令人費解的是，安培在記述里作了輕率的結(jié)論：是，安培在記述里作了輕率的結(jié)論：“磁能磁能感應(yīng)產(chǎn)生電流這一事實，盡管本身很有趣，感應(yīng)產(chǎn)生電流這一事實，盡管本身很有趣，但它與電動力作用的總體理論無關(guān)。但它與電動力作用的總體理論無關(guān)?！边@一這一實驗在當(dāng)時未予公布。實驗在當(dāng)時未予公布。一、磁生電的探索一、磁生電的探索4 1825年，科拉頓將一個磁鐵插入連有靈敏檢流計的螺線年，科拉頓將一個磁鐵插入連有靈敏檢流計的螺線管，來觀察在線圈中是否有電流產(chǎn)生。實驗中為了排除磁鐵移管，來觀察在線圈中是否有電流產(chǎn)生。實驗中為了排除磁鐵移動對靈敏檢流計的影響，他通過很長的導(dǎo)線把靈敏檢流

4、計放到動對靈敏檢流計的影響，他通過很長的導(dǎo)線把靈敏檢流計放到另一房間里，他想，反正產(chǎn)生的電流應(yīng)該是另一房間里，他想，反正產(chǎn)生的電流應(yīng)該是“穩(wěn)定穩(wěn)定”的（當(dāng)時的（當(dāng)時權(quán)威認(rèn)為磁場產(chǎn)生的電應(yīng)該是權(quán)威認(rèn)為磁場產(chǎn)生的電應(yīng)該是“穩(wěn)定穩(wěn)定”的），插入磁鐵后，如的），插入磁鐵后，如果有電流，跑到另一間房里觀察也來得及，就這樣開始了實驗。果有電流，跑到另一間房里觀察也來得及，就這樣開始了實驗。然而，無論他跑得多快，他看到的檢流計指針沒有擺動?？评欢?，無論他跑得多快，他看到的檢流計指針沒有擺動?？评D就在一次一次的跑動中失敗了。頓就在一次一次的跑動中失敗了。一、磁生電的探索一、磁生電的探索518301830年

5、美國人亨利把一條中間纏繞著線圈年美國人亨利把一條中間纏繞著線圈 的鐵棒，吸附在一馬蹄形電磁鐵的兩的鐵棒，吸附在一馬蹄形電磁鐵的兩 極上，線圈的引線接上一檢流計。當(dāng)極上，線圈的引線接上一檢流計。當(dāng) 打開或關(guān)上馬蹄形電磁鐵的開關(guān)瞬間，打開或關(guān)上馬蹄形電磁鐵的開關(guān)瞬間， 檢流計的指針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)時亨利并檢流計的指針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)時亨利并 未立刻把他的發(fā)現(xiàn)寫成論文發(fā)表。未立刻把他的發(fā)現(xiàn)寫成論文發(fā)表。18271827年開始研究電磁現(xiàn)象。年開始研究電磁現(xiàn)象。18281828年他組裝成第一個強(qiáng)電磁鐵。年他組裝成第一個強(qiáng)電磁鐵。18311831年發(fā)明超強(qiáng)電磁鐵起重量可高達(dá)年發(fā)明超強(qiáng)電磁鐵起重量可高達(dá)1 1噸。噸

6、。18311831年發(fā)明模型電報機(jī)。年發(fā)明模型電報機(jī)。18311831年制成電動機(jī)。年制成電動機(jī)。18321832年研究并發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象。年研究并發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象。18351835年發(fā)明電磁繼電器。年發(fā)明電磁繼電器。18421842年確立了電容器放電的振蕩性質(zhì)。年確立了電容器放電的振蕩性質(zhì)。一、磁生電的探索一、磁生電的探索618311831年年9 9月月2323日，法拉第將繞有線圈的鐵棒放在兩個條型磁鐵日，法拉第將繞有線圈的鐵棒放在兩個條型磁鐵棒的兩極之間，線圈兩端連接檢流計，如下圖所示。當(dāng)兩鐵棒的兩極之間，線圈兩端連接檢流計，如下圖所示。當(dāng)兩鐵棒的另一端在張合的瞬間，檢流計也顯示有短暫電流通過

7、。棒的另一端在張合的瞬間，檢流計也顯示有短暫電流通過。 （感應(yīng)電流）（感應(yīng)電流）一、磁生電的探索一、磁生電的探索7探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件與特點探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件與特點1.1.閉合導(dǎo)線在磁場中沿某些方向運(yùn)動時產(chǎn)生電流。閉合導(dǎo)線在磁場中沿某些方向運(yùn)動時產(chǎn)生電流。2.2.感應(yīng)電流方向與運(yùn)動方向、磁場的方向有關(guān)。感應(yīng)電流方向與運(yùn)動方向、磁場的方向有關(guān)。3.3.感應(yīng)電流的大小會與哪些因素有關(guān)呢？感應(yīng)電流的大小會與哪些因素有關(guān)呢？二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.1.閉合導(dǎo)線在磁場中怎樣運(yùn)動才能產(chǎn)生電流呢？閉合導(dǎo)線在磁場中怎樣運(yùn)動才能產(chǎn)生電流呢？2.2.感應(yīng)電流方向與運(yùn)動、磁場方向有什么關(guān)系呢？感應(yīng)

8、電流方向與運(yùn)動、磁場方向有什么關(guān)系呢？4.4.電磁感應(yīng)中是否存在能量的轉(zhuǎn)換？電磁感應(yīng)中是否存在能量的轉(zhuǎn)換？8二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象觀看視頻，思考這個實驗說明了什么？觀看視頻，思考這個實驗說明了什么？【活動活動】9二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【條件條件】10二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【條件條件】11閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。線運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流?！伴]合電路閉合電路”是指電路不能是指電路不能斷開的，即組成電路的各個元斷開的，即組成電路的各個元件連接成一個電流的通路。如件連接成一個電流的通路。

9、如果電路不閉合，就不能形成電果電路不閉合，就不能形成電荷定向移動的通路，電路中就荷定向移動的通路，電路中就沒有電流。沒有電流。“一部分導(dǎo)體一部分導(dǎo)體”不是整個電路，在閉合電路中相當(dāng)于電源。不是整個電路，在閉合電路中相當(dāng)于電源?！白銮懈畲鸥芯€運(yùn)動做切割磁感線運(yùn)動” ” 就是把磁感線切斷。則導(dǎo)體的運(yùn)動就是把磁感線切斷。則導(dǎo)體的運(yùn)動 方向一定與磁感線成一定角度，而不是與磁感線平行。方向一定與磁感線成一定角度，而不是與磁感線平行?！皶r時” ” 是指感應(yīng)電流只產(chǎn)生于切割磁感線的過程中。是指感應(yīng)電流只產(chǎn)生于切割磁感線的過程中?！痉ɡ诒硎龇ɡ诒硎觥慷?、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【條件條件】12例、試分

10、析這些經(jīng)典實驗的道理。例、試分析這些經(jīng)典實驗的道理。13Lenz，Heinrich （18041865）只要通過閉合電路的磁只要通過閉合電路的磁感線的多少發(fā)生變化時，感線的多少發(fā)生變化時，閉合電路中就會產(chǎn)生感閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。應(yīng)電流。【楞次表述楞次表述】二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【條件條件】14例：試比較兩種表述的關(guān)系。例：試比較兩種表述的關(guān)系。感應(yīng)電流方向與運(yùn)動、磁場方向有什么關(guān)系呢？感應(yīng)電流方向與運(yùn)動、磁場方向有什么關(guān)系呢？【思考思考】15二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【方向方向】16若改變磁場方向、切割方向中的一個，則電流方向隨之改若改變磁場方向、切割方向中的一個，則電

11、流方向隨之改變；若磁場方向、切割方向同時變化，則電流方向不變化。變；若磁場方向、切割方向同時變化，則電流方向不變化。（ I v B ）BI二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【方向方向】【結(jié)論結(jié)論】試畫出下圖中第三者的方向。試畫出下圖中第三者的方向?！舅伎妓伎肌?7探究影響感應(yīng)電流大小的因素？探究影響感應(yīng)電流大小的因素？（切割快慢）（切割快慢）（磁場強(qiáng)弱）（磁場強(qiáng)弱）1.1.當(dāng)切割快慢相同時，磁場強(qiáng)，電流大。當(dāng)切割快慢相同時，磁場強(qiáng)，電流大。 2.2.當(dāng)磁場強(qiáng)弱相同時，切割快，電流大。當(dāng)磁場強(qiáng)弱相同時，切割快，電流大。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象【大小大小】1.1.因素：因素：2.2.結(jié)論：結(jié)

12、論：實現(xiàn)了機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化。實現(xiàn)了機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化。【應(yīng)用方向應(yīng)用方向】科學(xué)家利用這一現(xiàn)象發(fā)明了什么重要工具？科學(xué)家利用這一現(xiàn)象發(fā)明了什么重要工具？【思考思考】神奇的電磁感應(yīng)現(xiàn)象實神奇的電磁感應(yīng)現(xiàn)象實現(xiàn)了人類多年磁生電的現(xiàn)了人類多年磁生電的夢想。這一現(xiàn)象在電能夢想。這一現(xiàn)象在電能的開發(fā)和利用方面對你的開發(fā)和利用方面對你有何啟示呢？有何啟示呢？18如何實現(xiàn)持續(xù)地產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？如何實現(xiàn)持續(xù)地產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象哪些方案在實際制作中更易實現(xiàn)較大的感應(yīng)電流？哪些方案在實際制作中更易實現(xiàn)較大的感應(yīng)電流？（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能）（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能）三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【原理原理】【設(shè)

13、計設(shè)計】19123三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【方案方案】20三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【方案方案】2設(shè)計流設(shè)計流程程21三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【方案方案】2設(shè)計流設(shè)計流程程22三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【方案方案】2設(shè)計流設(shè)計流程程23三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【方案方案】2設(shè)計流設(shè)計流程程24三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【方案方案】2設(shè)計流設(shè)計流程程25磁體、電刷、線圈、轉(zhuǎn)軸、銅環(huán)、轉(zhuǎn)動裝置等。磁體、電刷、線圈、轉(zhuǎn)軸、銅環(huán)、轉(zhuǎn)動裝置等。（定子）（定子）（轉(zhuǎn)子）（轉(zhuǎn)子）三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)】26三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【過程過程】27I周數(shù)周數(shù)時間時間12周周1 周周周期性地改變方向的電流，叫做交流電。周期性地改變方向的

14、電流，叫做交流電。線圈轉(zhuǎn)動一周的時間線圈轉(zhuǎn)動一周的時間(s(s）每秒線圈轉(zhuǎn)過的周數(shù)每秒線圈轉(zhuǎn)過的周數(shù)(Hz)(Hz)周期（周期（T）：）：頻率（頻率（f ）：）：1Tf=0.1 s三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【特點特點】【交流電交流電ACAC】28B B、直流發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)A A、交流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)（產(chǎn)生直流電的電源）（產(chǎn)生直流電的電源）（產(chǎn)生交流電的電源）（產(chǎn)生交流電的電源）我國國家電網(wǎng)提供的交流電有什么特點？我國國家電網(wǎng)提供的交流電有什么特點？我國交流電的周期是我國交流電的周期是 s s，頻率是，頻率是 HzHz，即，即1 1秒秒鐘內(nèi)有鐘內(nèi)有 個周期，線個周期，線圈圈轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過 周，交流電的

15、方周，交流電的方向每周期改變向每周期改變 次，電流方向次，電流方向1s1s內(nèi)改變內(nèi)改變 次。次。I時間（時間（s）0.010.020.030.025050210050為什么國家電網(wǎng)提供這么高頻率的電流？為什么國家電網(wǎng)提供這么高頻率的電流？三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【特點特點】【思考思考】【類型類型】29大型交流發(fā)電機(jī)較一般的發(fā)電機(jī)需要有哪些改進(jìn)呢？大型交流發(fā)電機(jī)較一般的發(fā)電機(jī)需要有哪些改進(jìn)呢？三、發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)【大型交流發(fā)電機(jī)大型交流發(fā)電機(jī)】【思考思考】30產(chǎn)生更高的電壓和更強(qiáng)的電流。產(chǎn)生更高的電壓和更強(qiáng)的電流。確保更穩(wěn)定、安全的工作狀態(tài)。確保更穩(wěn)定、安全的工作狀態(tài)。（更強(qiáng)的磁場）（更強(qiáng)的磁場）（更快的轉(zhuǎn)動）（更快的