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发电机发电的原理
第三节
第十七章 电动机与发电机
（沪粤版）九年级
下
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
实验探究
05
归纳总结
06
实验探究
07
新知探究
12
作业布置
11
课堂小结
10
练习与应用
09
讨论交流
08
知识拓展
课标解读
1. 了解交流发电机的简单构造和工作原理；
2. 用模型法理解发电机发电的过程；
3. 通过实验探究产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关；
4. 通过实验探究，培养交流与合作意识，提高动手能力。
学习目标
1.科学观念：掌握电磁感应现象的条件及感应电流方向的影响因素，理解发电机工作原理及交流电特点；
2.科学思维：用实验归纳电磁感应规律，建立 “磁生电” 的认知，区分交流电与直流电；
3.科学探究：规范完成电磁感应实验，分析实验现象并推导结论；
4.科学态度与责任：了解法拉第的探究历程，感受逆向思维的价值，培养对科学探索的兴趣。
教学重点
1. 理解发电机发电的本质是电磁感应现象；
2. 掌握产生感应电流的必要条件。
教学难点
1. 理解“切割磁感线”的含义，区分“运动”与“切割”的本质区别；
2. 理清电流方向与磁场方向、导体运动方向之间的关系，理解感应电流方向的可变性。
学习目标
激趣导入
现代社会离不开电，那么，你知道电来自哪里吗？
电厂是如何发电的呢？发电机发电的原理又是是什么呢？
今天我们通过学习来了解这些问题。
城市夜景
一、认识发电机
活动1
让我们自己来发电
1.实验目的
（1）了解手摇发电机的构造。
（2）观察发电机的转速对发光二极管发光亮度的影响。
（3）检验手摇发电机产生的电流方向是否会发生变化。
实验探究
2.实验器材
手摇发电机模型、发光二极管、导线若干、螺丝刀。
3.实验步骤
（1）把两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联，使电刷处于换向器的中间位置，使换向器接入电路，不转动转轮时观察二极管的发光情况。
实验探究
（2）沿顺时针方向匀速转动转轮，观察二极管的发光情况；
（3）加快转动速度观察二极管的发光情况；
（4）沿逆时针方向匀速转动转轮，然后加快转动观察观察二极管的发光情况；
（5）将电刷移至换向器的前部和后部，使换向器不接入电路，转动转轮观察现象。
实验探究
一
实验探究
（3）实验现象
换向器 转动转轮情况 二极管的发光情况
接入电路 不转动
沿顺时针先匀速后加速转动
沿逆时针先匀速后加速转动
不接入电路 转动转轮
实验探究
都不发光
绿色二极管不发光，红色二极管越来越亮。
红色二极管不发光，绿色二极管越来越亮。
红色二极管和绿色二极管交替发光
发电机模型
归纳总结
（4）实验结论
①发电机的转速越快，二极管越亮，说明电流大小与线圈转动速度有关，转动越快，电流越大。
②二极管交替发光，说明手摇发电机产生的电流方向发生了周期性变化。
磁体
线圈
实验探究
二、电磁感应现象
必做实验
探究导体在磁场中产生感应电流的条件
单根导线
线圈
导线
蹄形磁铁
灵敏电流计
（1）实验目的
探究导体在磁场中产生感应电流的条件以及电流的方向与哪些因素有关。
（2）实验器材
探究导体在磁场中产生感应电流的实验装置（一）
（a）
（b）
实验探究
（3）实验步骤
①将线圈用细导线悬挂起来，并与灵敏电流计、开关串联组成闭合电路；
②让线圈静止在蹄形磁铁的磁场中，观察灵敏电流计指针是否偏转；
（b）
③让线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动，垂直于磁感线前后/左右运动，观察指针是否偏转；
实验探究
实验探究
④让线圈的一边平行于磁感线运动，观察指针是否偏转；
⑤保持导体运动方向不变，交换磁极位置，观察灵敏电流计指针偏转情况。
实验探究
（5）实验记录
磁极方向 导体棒的运动 电流计是否偏转
上S下N 静止、前后、上下运动
左右、左右斜向运动
上N下S 左右、左右斜向运动
不偏转
偏转
偏转方向不同
实验探究
归纳总结
（6）实验结论
①产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
②影响感应电流方向的因素:磁场的方向、导体运动的方向。
2.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。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。
新知探究
补充实验：按教材图 用线圈和条形磁铁实验（快速插入 / 拔出磁铁，线圈切割磁感线，指针偏转），验证结论的普遍性。
探究导体在磁场中产生感应电流的实验装置（二）
实验探究
知识拓展
右手定则
伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
用右手判断感应电流的方向
讨论交流
思考1：如果导体不动，移动 U 形磁体，导体中能产生电流吗？为什么？
答案：能
导体不动，移动蹄形磁体，导体同样能做切割磁感线运动，所以导体中也能产生感应电流。
思考2：在上述实验过程中，能量是如何转化的？
答案：机械能转化为电能。
新知探究
三、发电机的工作原理
1.工作原理：发电机是根据电磁感应原理制造的，如图所示矩形线圈可绕轴转动，当线圈转动时，其AB、CD边就做切割磁感线的运动，电路中就有感应电流产生，灵敏电流计的指针就会偏转。
新知探究
2.交流发电机发电原理示意图
（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
新知探究
（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
新知探究
（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
新知探究
（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
循环往复：线圈转动一周，感应电流的大小和方向完成一次周期性变化。
实验探究
新知探究
2.按输出电流类型的分类
（1）直流发电机
方向不变，大小可变化的电流叫直流电，直流发电机结构复杂需换向器，多用于电池充电、小型设备；
（2）交流发电机
周期性改变大小和方向的电流叫交流电，交流发电机结构简单、效率高，是电网供电、工业/家用的绝对主力。
新知探究
3.实际发电机的结构
（1）核心部件：仍是磁体与线圈。它的磁体是转动的电磁铁，线圈嵌在由硅钢片制成的槽中。
（2）动力来源：由水轮机、汽轮机或内燃机带动转子转动，实现机械能向电能的转化；
（3）输出电流：通常为交流电，电压较高。
发电机的结构
新知探究
白鹤滩水电站中正在安装的 10 号机组转子图片
汽轮机利用蒸汽流驱动发电机转子转动的图片
种类 构造 工作原理 能量转化
电动机 都是由转子和定子两部分组成。 利用通电线圈在磁场里转动的原理. 消耗电能而输出机械能.
发电机 利用电磁感应原理. 消耗机械能而输出电能.
4.发电机与电动机的比较
新知探究
观察思考
5.电磁感应现象的应用
生活中常用的一种动圈式话筒、变压器、手机无线充电器、电磁炉都是应用电磁感应原理制成的。
动圈式话筒
变压器
6.发电机与能量转化
发电机是一种把其他形式的能转化成电能的装置。
新知探究
火力发电是将燃料的
化学能转化为电能
水力发电是将水的机械能转化为电能
新知探究
风力发电是将风的机械能转化为电能
核能发电是将核能
转化为电能
另外还有潮汐发电、太阳能发电、地热发电等
知识拓展
练习与应用
1.如图所示，当导体棒ab_________（选填“上下”或“左右”）移动时，灵敏电流计的指针会发生偏转，这是因为闭合电路的一部分导体在磁场中做______________ 运动，导体中就会产生电流。
切割磁感线
左右
练习与应用
2.下列四种情况中，能产生感应电流的是（ ）
A．闭合电路的整根导线在磁场中切割磁感线
B．断开电路的一部分导体在磁场中切割磁感线
C．闭合电路的一部分导体在磁场中静止
D．闭合电路的一部分导体在磁场中斜向切割磁感线
D
练习与应用
3.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
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
课堂小结
1.发电机主要构造：发电机主要由定子(不动部分)和转子(转动部分)组成。
2.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流；感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向皆有关。
3 发电机的工作原理：发电机是根据电磁感应原理制造的。发电机是一种把其他形式的能转化成电能的装置。
作业布置
1.完成课后巩固练习
2.查阅资料，进一步了解更多的发电措施。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
