(共22张PPT)
电能从哪里来
第二节 科学探究:怎样产生感应电流
新知 自主预习
知识点一 电磁感应现象
1.定义: 的 在磁场中做 运动时产生电流的现象是一种 。电磁感应现象中产生的电流称为 。
闭合电路
部分导体
切割磁感线
电磁感应现象
感应电流
2.产生感应电流的条件:
(1) ;(2) ;(3)做 运动。
3.感应电流的方向:
感应电流的方向与导体 的 和___________ 有关。
闭合电路
部分导体
切割磁感线
切割磁感线
运动方向
磁感线方向
知识点二 发电机
1.交流发电机基本构造:
、 、 、 。
(1)转子:在发电机里,能够 的部分。
(2)定子:在发电机里,固定 的部分。
2.原理:利用 。
3.能量转化: 转化为 。
转子
定子
铜环
电刷
转动
不动
电磁感应现象
机械能
电能
重难 合作探究
探究问题 电磁感应现象
【例题】 下图是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的实验装置,闭合开关后,铜棒AB、电流表、开关组成闭合电路。小明将实验中观察到的现象记录在下表中。
次数 开关 磁场方向 导体AB的运动方向 电流表指针的偏转方向
1 断开 上N下S 向右运动 不偏转
2 断开 上N下S 向左运动 不偏转
3 闭合 上N下S 向右运动 向左偏转
4 闭合 上N下S 向左运动 向右偏转
5 闭合 上N下S 向上运动 不偏转
6 闭合 上S下N 向下运动 不偏转
7 闭合 上S下N 向右运动 向右偏转
8 闭合 上S下N 向左运动 向左偏转
(1)通过比较实验次数3和4(或7和8)可知:在磁场方向一定时,感应电流的方向与 有关。
(2)通过比较实验次数3和7(或4和8)可知:在导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与 有关。
(3)小明通过以上实验分析得出:闭合电路中的一部分导体在磁场里做
时,导体中就会产生感应电流。
(4)针对这个实验,小明做了进一步的探究,他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想,为了验证小明的猜想,请你帮他设计主要的实验步骤,并对实验结果进行分析判断。
答案: (1)导体切割磁感线运动方向
(2)磁场方向
(3)切割磁感线运动
(4)主要步骤:改变磁场强弱,让导体AB以相同的速度做切割磁感线运动,观察电流表指针偏转幅度大小。
分析判断:如果电流表指针偏转幅度相同,说明感应电流的大小与磁场的强弱无关;如果电流表指针偏转幅度不相同,说明感应电流的大小与磁场强弱有关。
解析: (1)若磁场方向不变时,只改变导体运动方向,感应电流方向变化,则说明感应电流方向与导体运动方向有关;(2)若在导体运动方向不变时,改变磁场方向,感应电流方向变化,则说明感应电流方向与磁场方向有关;(3)产生感应电流的现象中,闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直,即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动;(4)因为导体运动速度、磁场的强弱都影响了感应电流的大小,所以要验证“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想应采用控制变量法;即:保持导体AB切割磁感线运动速度不变,改变磁场强弱。因我们采取转换法,利用电流表指针的偏转幅度表示感应电流的大小,所以实验结果的分析是:如果电流表指针偏转幅度相同,说明感应电流的大小与磁场的强弱无关;如果电流表指针偏转幅度不相同,说明感应电流的大小与磁场强弱有关。
变式训练 下列说法正确的是( )
A.在电磁感应现象中,机械能转化为电能
B.感应电流的方向只与磁感线的方向有关
C.电磁铁的磁性强弱与电流大小、方向和线圈的匝数有关
D.通电导体在磁场中受力的方向只跟磁感线的方向有关,而与电流的方向无关
答案: A
解析:电磁感应现象中将机械能转化为电能,感应电流的方向与磁感线方向和导体运动方向有关,与电流方向无关;电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯有关;通电导体在磁场中受力方向与电流方向、导体运动的方向有关。对比可知,选项A正确。
基础 限时达标
知识点一 电磁感应现象
1.科学家在物理学领域里的每次重大发现,都有力地推动了人类文明的进程。最早利用磁场获得电流促使人类进入电气化时代的科学家是( )
A.牛顿
B.奥斯特
C.托里拆利
D.法拉第
答案: D
解析:奥斯特是第一个发现电与磁有联系的人,通过实验证明了电可以生磁,而法拉第是第一个通过实验证明了磁可以生电的人,促使了发电机的发明,答案为D。
2.在如图所示四幅图中,利用电磁感应现象工作的是( )
答案: B
解析:电磁铁的特点是有电流,有磁性,没有电流就没有磁性,是利用电流的磁效应原理,故A错误;发电机将机械能转化为电能,是根据电磁感应现象原理制成的,故B正确;电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的,故C错误;扬声器把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力原理,故D错误。
3.下图是王浩同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向),下列说法正确的是( )
A.比较图(a)和图(b)可知,感应电流的方向与磁场方向有关
B.比较图(b)和图(c)可知,感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关
C.比较图(a)和图(c)可知,感应电流的方向与磁场方向无关
D.由图(d)可以得出结论,感应电流的方向跟导体是否运动无关
答案: A
解析:该实验采用的是控制变量法,题图(a)和(b)中导体运动方向相同,但磁场方向相反,电流表指针偏转方向相反,说明两次实验产生的感应电流方向相反,这说明感应电流方向与磁场方向有关,故选A。图(b)和图(c),导体运动方向不同,磁场方向不相同,电流表指针偏转方向相同,有两个变量,无法分析结论,B错。图(a)和图(c),导体运动方向相反,磁场方向相同,无法说明感应电流方向与磁场方向无关,C错。此实验需用控制变量法,只通过实验(d)不能得出任何实验结论。
知识点二 发电机
4.下列四幅图中,反映发电机工作原理的是( )
答案: A
解析:由题图可知,B、D反映的是电流的磁效应;A是电磁感应现象,反映发电机工作原理;C图说明通电导体在磁场中受力运动,是电动机的工作原理。
5.下图是发电机工作的示意图,从图中我们知道,此时流过电流表的电流大小为 ,原因是 。若电动机正常运转后,其线圈abcd 转速为3 000 r/min,则产生电流的频率是 Hz,1 s内电流表的电流方向改变 次。
答案: 零 此时导线不切割磁感线 50 100
解析:(共15张PPT)
电能从哪里来
第三节 电能的输送
新知 自主预习
知识点一 高压输电
1.输送途径: → 变压器→ 线路→_______ 变压器→ 。
2.变压器原理: 。
发电厂
升压
高压
降压
工厂或居民用电
电磁感应
知识点二 高压触电及其防护
1.类型:
触电 触电
2.安全用电原则:不接触 带电体、不靠近 带电体。
高压电弧
跨步电压
低压
高压
重难 合作探究
探究问题 关于电能输送的计算
【例题】 一座水电站输电功率为4 400 kW,输电的电压为220 kV,如果输电线的总电阻为0.5 Ω,求:
(1)输电线上损失的电功率;
(2)如果输电线的电压改为10 kV,则输电线上损失的电功率是多少
答案: (1)200 W (2)9.68×104 W
变式训练 某电厂发电机组的总输出功率为2.4×106 kW,请回答:
(1)如果该发电机组一年输出电能为1.2×1010 kW·h,发电机组一年工作的总时间为多少小时
(2)如果某发电机每发出1度电,要消耗热值为3.0×107 J/kg的标准煤0.4 kg,该发电机的效率是多少
(3)若电厂通过通电系统用220 V的恒定电压给小明家所在的离电厂较远的小区供电,某天小明发现他家“220 V 100 W”的白炽灯工作10 min消耗的电能为4.86×104 J,已知小明家进户线上装有一空气开关,当电流达到20 A时,空气开关自动“跳闸”,他家此时允许消耗的最大电功率为多少 (不计温度对电阻阻值的影响)
答案: (1)5×103 h (2)30% (3)3.96×103 W
基础 限时达标
知识点一 高压输电
1.下列有关高压输电的说法,正确的是( )
A.电厂中的发电机发出的电是直流电
B.远距离输电也可以用低压输电
C.高压输电可以减少电能的损失
D.高压输电只采用高压变压器
答案: C
解析:电厂中发电机产生的电都是交变电流;远距离输电由于导线太长,导线有电阻,导线要消耗电能,如果采用低压输电,电路中的电流大,导线要消耗很多电能,很难把电能输送过去,因此,要采用高压输电,电路中的电流减小,也就减少了电路中电能的损失;在高压输电中要采用高压变压器和低压变压器。
2.高压输电铁塔上面的两条导线的作用是( )
A.输电 B.防雷
C.美观 D.防止铁塔被风吹倒
答案: B
解析:高压输电线路中的电压很高,可达几十到上百万伏,所以要架设在旷野中,而且为了安全,往往架设得很高,这就大大增加了雷击的可能。有效的解决办法是给输电线路安装避雷针,但输电线路不是一个孤立的建筑物,单靠一根避雷针不能防止雷击,人们就想办法在输电线路上方架设了两条导线,保护输电线路不受雷击。
知识点二 高压触电
3.在某一建筑工地上,发生了一起工人没碰高压线却发生触电的事故。但是两爪站在高压线上的鸟却不会触电,这是因为( )
A.鸟爪上的角质层不导电
B.鸟爪很干燥
C.电线上有绝缘层
D.鸟的两爪间的电压很低
答案: D
解析:通常高压输电线上的电压高达几十万伏,输电线路架在高空中,这是一般人所接触不到的,所以都是没有绝缘保护层的裸线。当鸟的两爪站在高压线上时,由于鸟的两爪站在同一根电线上,导线的电阻很小,所以鸟的两爪与导线相接触的两点间的电压也很小,根据欧姆定律I= 可知,通过鸟身上的电流几乎为零,因此鸟并不会触电而亡。
4.下图是同学们在宣传安全用电时所画的两幅画。请你为它们配上解说词。
甲图: 。
乙图: 。
答案: 甲图:警惕跨步电压的危害 乙图:要防止高压电弧触电
解析: 高压触电的两种形式:①高压电弧触电;②跨步电压触电。为了安全用电,不要靠近高压带电体。(共15张PPT)
电能从哪里来
第一节 电能的产生
新知 自主预习
知识点一 电池
1.概念:把 转化为 的装置。
2.特点:只能提供直流电。
3.几种常见电池的比较
比较项目 化学电池 太阳能电池 燃料电池
一次电池(干电池) 二次电池(蓄电池)
不同点 主要制
作材料 电极、电解质 电极、电解质 半导体、
金属 热值较高
的燃料
其他形式的能
电能
比较项目 化学电池 太阳能电池 燃料电池
一次电池(干电池) 二次电池(蓄电池)
不同点
能量
转化 转化为
与 相互转化 转化为____ _______转化为
______
能否重
复使用 不能 能 能 能
对环境
的污染 处理不当,污染较重 有污染 污染较轻
相同点 作用 为用电器提供电能
化学能
电能
化学能
电能
太阳能
电能
化学能
电能
知识点二 发电机
1.概念:把 转化为 的装置。
2.常用的发电方式: 发电、 发电、 发电。
3.几种常见发电方式的比较
项目 火力发电 水力发电 核能发电
消耗的能源 煤、石油等能源 水的机械能 核能
能量转化 转化为 转化为 转化为
特点 耗能大,较严重的
环境污染 无污染,受地域
限制 处理不当会发生核污染
其他形式的能量
电能
火力
水力
核能
化学能
电能
机械能
电能
核能
电能
重难 合作探究
探究问题 发电过程中的能量转化
【例题】 在核电站的发电过程中,核能的获取途径及能量转化顺序正确的是( )
A.聚变;核能→内能→化学能→电能
B.聚变;核能→内能→机械能→电能
C.裂变;核能→内能→机械能→电能
D.裂变;核能→内能→化学能→电能
C
解析:本题展示了核反应堆发电时的四个环节,关键把握每一个环节中的能量转化。核能发电是利用铀原子裂变时释放出的核能对水进行加热,这时核能转化为水和蒸汽的内能,从而推动汽轮机转动,进一步带动发电机发电,将内能转化为机械能,最后转化为电能,因此选C。
变式训练
“照亮”青藏高原千家万户活动在青藏高原地区已经开展多年,牧民依靠太阳能烧水、煮奶茶、做饭、照明,太阳能已经成为“照亮”青藏高原千家万户的重要能源。上图是为牧民居住点安装的太阳能光伏板(太阳能电池),建成了太阳能光伏发电站,下面说法正确的是( )
A.这个发电站工作时将太阳能转化为内能
B.这个发电站工作时将电能转化为光能
C.这个发电站工作时不会对周围环境产生污染
D.这个发电站在任何时候都能正常工作
C
解析:太阳能光伏板工作时将太阳能转化为电能,A、B错误;太阳能光伏板工作受天气状况的影响,阳光不充足时就会使其无法正常工作,D错误;太阳能取之不尽,不会对环境造成污染,C正确。
基础 限时达标
知识点一 电池
1.如图所示,一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下产生电流驱动电动机,使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是( )
A.叶片将光能转化为化学能
B.电动机将机械能转化为电能
C.太阳能电池板将太阳能转化为电能
D.小花将动能转化为化学能
C
解析:太阳能电池板在工作时把太阳能转化为电能,电动机工作时把电能又转化为机械能。
2.把两种不同的金属片插入柠檬,制成“水果电池”。用电压表测量水果电池的电压,如图所示。下列说法正确的是( )
A.金属片B是水果电池的正极
B.水果电池把化学能转化为电能
C.水果电池把内能转化为电能
D.水果电池把电能转化为化学能
B
知识点二 发电机
3. 为缓解电力紧张的状况,开发利用新能源,核电站越来越被世界各国所重视。右图是世界首座漂浮核电站,关于核电站,下列说法正确的是( )
A.核电站使用的核燃料是石油或天然气
B.核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C.核电站发电的能量转化过程是核能—内能
—机械能—电能
D.核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理或进行二次加工利用
答案: C
解析:核电站使用的核燃料主要是铀原子,故A错误;核反应堆中发生的是可控制的核裂变,故B错误;核电站发电时利用核裂变释放出的核能对水进行加热,高温的水蒸气获得大量的内能推动蒸汽涡轮机转动,此时将内能转化为机械能,最终带动发电机发电获得电能,故C正确;核废料要进行特殊处理,不能像生活垃圾那样处理掉,故D错误。
4.火电厂在使用煤发电的过程中,能量转化是化学能→ 能→
能→电能。
答案: 内 机械
解析: 用煤发电时,煤燃烧把化学能转化为内能,内能传递给水和水蒸气,再推动汽轮机做功,把内能转化为机械能,通过发电机再把机械能转化为电能。
