第一节 电磁技术的发展 第二节 电机的发明对能源利用的作用
1.了解电磁技术的发展过程及对社会发展的影响． 2.知道能源的分类及如何利用能源．
一、古代对电和磁的认识
古希腊哲学家泰勒斯的记载用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小的物体．
我国文字记载的电磁现象：殷商时代的甲骨文中就有“雷”字；西周时代的青铜器上刻有“电”字；西汉末年，就有过摩擦的玳瑁能吸引微小物体的记载；东汉王充把琥珀摩擦后可以吸引微小物体．与磁石吸引针的现象同时提出．
利用磁石指南的特性发明的指南针，是电磁领域的第一个重大发明．指南针的应用，促进了人类航海事业的发展和世界文化的交流．
二、近代电磁技术与第二次工业革命
近代电磁领域的重要发明与发现
科学家 时间 发明或发现成果
伏打 1800年 发明电池
奥斯特 1820年 发现电流的磁效应
亨利 1827年 发明实用的电磁铁
法拉第 1831年 发现电磁感应定律
西门子 1866年 发明实用的自激式直流发电机
爱迪生 1879年 发明白炽灯
特斯拉等 19世纪80年代末 发明交流输电技术
近代电磁领域的发明、发现，催生了电力工业，引发了第二次工业革命，促进了社会发展．
三、现代电磁技术的发展
1．电力、电子、电信产业在国民经济中占有重要地位．
2．信息交流领域的电磁技术的发明成果
19世纪末期，莫尔斯发明电报．
19世纪末期，贝尔发明电话
19世纪六十年代，麦克斯韦预言电磁波的存在．赫兹用实验证实电磁波的存在．
19世纪末期，马可尼发明无线电通信．
20世纪早期，出现广播和电视．
20世纪末期，出现互联网技术．
3．电磁技术是现代化的基础，极大地促进了社会的发展．
四、能源及其利用方式
1．按基本形态分类
2．按再生性分类
3．按应用的广泛程度
五、电机与能源
1．电能是应用最广泛的能源，通过电机可使电能与其他形式的能相互转换．
2．电机
一次能源可以通过转换成电能再加以利用．
3．电机把一次能源转换成机械能的过程如下：
一、电磁技术的应用和作用
现代电磁技术的应用和作用是本节的重点，结合移动电话、电脑、互联网技术及现代化的电气化、自动化等各方面具体应用，可以看出电磁技术对当代社会的现代化、对人类社会的发展有多么重大的影响，它极大地促进了社会文明的发展，促进了现代化社会的前进．
法拉第于1831年发现了电磁感应现象之后，工程技术专家敏锐地意识到电力对人类生活的意义，纷纷投身于对电力开发、传输和利用方面的研究．
1832年，法国发明家皮克西(H.Pixii)制成第一台手摇发电机；1866年，德国工程师西门子(E.W.Siemens)制造了第一台自激式发电机，大大提高了发电的效率．
世界上第一台直流电动机则是在1834年由美国工程师达文波特(T.Davenport)在美国物理学家约瑟夫·亨利的支持下制造的．从此，电力开始成为取代蒸汽动力的新能源．
电灯、电报、电话、电车、电焊、电影放映机等的相继问世，使电力的应用范围不断扩大，人们对电力的需求因此也不断增长.1882年，法国物理学家德普雷(M.Deprez)发现了远距离送电的方法；同年，美国发明家爱迪生建立的第一个火力发电站开始运行．
到19世纪末20世纪初，世界进入了电气时代．
二、对发电机和电动机的认识
1．把机械能转化为电能——发电机的发明
在法拉第发明了圆盘发电机后，各种各样的发电机设计方案如雨后春笋般不断涌现．
(1)第一台永磁发电机
1832年，法国的皮克西(H.Pixii)发明了用永久磁铁制造的发电机．如图3－1－1这台机器用手摇驱动，使磁铁相对于线圈旋转．由于永久磁铁的磁场较弱，手摇的转速度小，因此得到的功率也较小，但这是根据法拉第电磁感应原理制造的第一台有实用意义的发电机．
图3－1－1 皮克西的永磁发电机
1834年，英国的克拉克(E.M.Clarke)制造了一台带有整流子的手摇永磁发电机如图3－1－2.它能得到比当时的化学电池更高的电压，可以作为实验室所需要的电源．
图3－1－2 克拉克的手摇永磁发电机
(2)向大电流发展
此后，许多发明者制造了一系列改进的发电机，朝着增大电流方向发展．有的用三个蹄形磁铁组合在一起，有的将许多蹄形磁铁呈辐射状排列，用以增大磁场．其中，英国的霍姆斯(F.H.Holmes)对永磁发电机的发展起了很大的作用．为了使灯塔更明亮，他曾制造了一台用36个U形磁铁组成的大型永磁发电机．这台机器占地约0.45 m2，重2 t，效率很低，当用一台转速为600 r/min的蒸汽机驱动时，输出功率还不到1.5 kW，但是，它确实能使灯塔发出更明亮的光．法拉第也说，发出的光是“如此地强烈，如此地厚实，如此地凝聚，如此地没有暗影的晃动，以至于人们不能不渴望它的成功”．
(3)电磁铁代替永磁铁
为了增强磁场，一些发明者另辟蹊径，提出了用电磁铁代替永磁铁的设想．最初，用伏打电池给电磁铁供电，发电量有了很大提高．
1866年，德国人西门子(E.W.Siemens)和英国人瓦利(S.A.Varley)分别发明了自激发电机(图3－1－3)．这种发电机利用自身发出的电，使磁极线圈产生磁场，大大提高了发电机的效率．自激发电机称得上是现代实用发电机的雏形．
图3－1－3 瓦利的自激发电机
今天，人们普遍承认，制造第一台能够产生真正连续电流的、具有实用尺寸的直流发电机的荣誉应归于比利时的格拉姆(Z.T.Gramme)．他于1873年首先在维也纳展出了直流电动机(图3－1－4)，接着很快就生产了适应灯塔照明、电镀、工厂照明等各种不同用途的发电机．
图3－1－4 格拉姆的直流发电机
(4)爱迪生的推广
随着白炽灯的发明，1880年，美国发明家爱迪生改进了西门子发电机，使它可以广泛地应用在家用照明和动力上．从此，发电机才得到广泛的应用，开始了以电的应用为标志的世界“第二次产业革命”．
从法拉第发现电磁感应原理至爱迪生把电的应用推广到工业生产的各个方面，经历了整整50年的时间．究其原因，除了早期的发电机采用永久磁铁，磁场弱、电流小的缺陷外，另一方面的原因是社会上还没有电灯、感应电动机，对电力的需要不像爱迪生发明电灯后那么迫切．因此，发电机的发展较为缓慢．
2．把电能转化为机械能——电动机的发明
根据奥斯特关于载流导线的电冲突是圆形的描述，法拉第设计了图3－1－5的装置．当他接通电源后，左边磁棒绕导线旋转，右边导线绕磁棒旋转，这就是有名的“电磁旋转实验”．这是继奥斯特发现之后的又一个重大进展，它使奥斯特的瞬间运动变得连续起来．
世界上第一台电动机的雏形在法拉第的创造性实验中被孵化出来了，这预示着将要有新的动力机械造福人类了．
图3－1－5 电磁旋转实验
三、感应电动机的结构和原理
1．感应电动机的结构
感应电动机如图3－1－6所示，它同样由定子和转子两大部分组成．定子由铁芯和嵌在铁芯中互成120°角的三组线圈组成．转子是由铁芯和嵌在铁芯上的闭合导体构成．闭合导体的外形像个鼠笼，因此又叫鼠笼式感应电动机．
图3－1－6 感应电动机
当在定子的三组线圈中通以三相交变电流时，转子就会迅速反向转动．
2．剖析感应电动机的原理
如图3－1－7所示，在一个蹄形磁铁中间放置一枚小磁针，当磁铁转动时，你一定知道由于磁极间的相互作用，它会带着小磁针一起转动．
如果在蹄形磁铁中放置一个闭合的小铝框(如图3－1－8)，当磁铁转动时，可以发现小铝框会跟随着磁铁转动．这是什么道理呢？
因为磁铁转动时，穿过铝框的磁通量发生了变化，铝框中产生感应电流，感应电流跟磁铁磁场的相互作用，使它跟随着磁铁转动．
图3－1－7 图3－1－8
感应电动机的原理
这个实验告诉我们：如果设法在空间形成一个旋转的磁场，那么放在旋转磁场中的闭合导体，就会在电磁相互作用的驱动下发生转动．
研究表明：三相交变电流能在空间产生旋转磁场，仿佛有一块旋转着的磁铁一样．
所以，在三个互成120°角的线圈中，通入三相交变电流，同样会使放置其中的闭合铝框转动(图3－1－9)．
图3－1－9 三相交变电流产生旋转磁场
eq \a\vs4\al() 对能源的开发和利用的认识
下面是能源的开发和利用图示，请在[ ]中填上相应的能源名称或电机名称．
[解析] 了解能源的分类和发电机、电动机的作用即可解决本题．
[答案] ①煤 ②石油 ③电能 ④发电机 ⑤电动机 ⑥核能 ⑦太阳能
eq \a\vs4\al()
发电机作用是把其他形式的能转化为电能，电动机是把电能转化为机械能．
eq \a\vs4\al() 学科内综合应用
简述18世纪电磁领域的重大发现(或发明)及其物理学家．
[思路点拨] 识记电磁领域的物理学家及重要发明．
[解析] 电池——伏打；电流磁效应——奥斯特；实用电磁铁——亨利；电磁感应定律——法拉第；自激式直流发电机——西门子；白炽灯——爱迪生；交流输电技术——特斯拉等．
[答案] 见解析
简要回答现代电磁技术发展对国民经济发展的重要性．
答案：略
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8电机的发明对能源利用的作用
1．(单选)能源按基本形态分类，可分为一次能源和二次能源，下列能源属于二次能源的是( )
A．天然气 B．风力
C．石油制品 D．太阳能
解析：选C.一次能源是指自然界天然存在的，二次能源是指由一次能源进行加工转化而得到的能源产品．天然气、风力、太阳能是自然界天然存在的，属于一次能源，而石油制品是一次能源石油的加工产品属于二次能源．故应选C.
2．(单选)发电机可以把下面哪种形式的能量转换成电能( )
①机械能 ②风能 ③潮汐能 ④核能
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①②③④
答案：D
3．中国古代利用磁石指南的特性，发明的________．可以说是电磁领域的第一个重大发明．
答案：指南针
4．________发明了无线电通信，________发明了电话．
答案：马可尼 贝尔
5．按再生性分类，可将能源分为________能源和________能源．
答案：再生 非再生
[课时作业]
一、单项选择题
1．发明电流磁效应的科学家是( )
A．伏打 B．法拉第
C．奥斯特 D．特斯拉
答案：C
2．发明电话的是( )
A．莫尔斯 B．爱迪生
C．赫兹 D．贝尔
答案：D
3．在炎热的夏天，某同学为了降低室内温度，采取的措施是：紧闭门窗，开动冰箱并打开冰箱门，关于这位同学所采取的措施，下列判断中正确的是( )
A．可以降低室内温度
B．室内温度不会降低，还可能升高
C．室内温度不升不降
D．不能确定
解析：选B.由于电动机在转动过程中产生热能，因而室内温度会升高．
4．作为新型燃料，从环保角度来看氢气具有的突出优点是( )
A．在自然界里存在氢气 B．氢气轻，便于携带
C．燃烧氢气污染小 D．氢气燃烧发热量高
答案：C
二、双项选择题
5．下面能源属于新能源的是( )
A．煤 B．太阳能
C．石油 D．核能
解析：选BD.根据应用的广泛程度，属于新能源的是太阳能和核能．
6．下列能源属于再生性能源的是( )
A．水力 B．石油
C．风力 D．天然气
答案：AC
7．下面属于二次能源的是( )
A．核能 B．电能
C．太阳能 D．煤气
答案：BD
三、非选择题
8．建立在电磁技术基础上的________、________、电子电器制造业等早已成为我国国民经济的支柱产业．
答案：电力工业 信息产业
9．查阅图书，写一篇关于我国古代对电磁学方面认识的文章．
答案：略
10．说一说电风扇转动过程中电能转化成了什么能．
答案：电风扇转动过程中电能向机械能转化，同时由于摩擦还有一部分电能转化成内能．
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3(共34张PPT)
第三章 电磁技术与社会发展
第一节 电磁技术的发展
第二节 电机的发明对能源利用的作用
第三章 电磁技术与社会发展
发明电池
发现电流的磁效应
n2/n1
科学家 时间 发明或发现成果
伏打 1800年 ___________
奥斯特 1820年 ________________
亨利 1827年 发明实用的电磁铁
法拉第 1831年 I1/I2＝_________
西门子 1866年 发明实用的自激式直流发电机
爱迪生 1879年 发明白炽灯
特斯拉等 19世纪80年代末 发明交流输电技术
电磁波
无线电通信
电磁技术
直接利用
再生能源
非再生能源
电机
电能
机械能
新知初探,自学导引
梳理知识·夯实基础
要点突破·思维启动
突破疑难·讲练提升
典题示例·讲练互动
以例说法·触类旁通
