(共22张PPT)
第3章 划时代的发现
第3章 划时代的发现
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
线圈
电刷∧换向器
典题示例·讲练互动
以例说法·触类旁通(共5张PPT)发电机与电动机 电能与社会
1．了解发电机的发明历程，认识发电机的基本结构． 2．知道什么是交变电流，认识交变电流的波形． 3．了解电动机的发明历程，认识电动机的结构． 4．了解感应电动机的工作原理． 5．了解发电机、电动机对能源利用方式、工业发展所起的作用．了解电能的使用对于社会进步、经济发展的贡献．
一、把机械能转化为电能——发电机的发明
1．在法拉第发明了圆盘发电机后，1832年，法国的皮克西发明了用永久磁铁制造的发电机．1834年，英国的克拉克制造了一台带有整流子的手摇永磁发电机．
2．发电机的结构
发电机的基本结构如图所示，它主要由磁极和线圈两大部分组成．
交流发电机
3．交变电流
当线圈在磁场内匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生周期性的变化，线圈中就会产生大小、方向周期性变化的电流，这种电流叫做交变电流．
4．只有一个线圈在磁场里转动的发电机，叫做单相交流发电机．实际的大型发电机都在磁场中放置三个互成120°角的相同线圈，相当于三个单相发电机组合起来．这种发电机叫三相交流发电机．产生的电流叫做三相交变电流．
二、把电能转化为机械能——电动机的发明
1．1834年，俄国的雅各比，制成第一台实用的电动机．1883年，美国的特斯拉制成了一台感应电动机．1889年，俄国的多利沃—多布罗沃利斯基制成了实用的三相感应电动机．
2．电动机的结构
感应电动机的定子由铁心和嵌在铁心中互成120°角的三组线圈组成，转子是由铁心和嵌在铁心上的闭合导体构成，也叫鼠笼式感应电动机．
3．感应电动机的原理
(1)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．
(2)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．
三、重要的能源——电能
1．能的转化是通过做功实现的．发电机中实现能的转化的关键是转子的转动．要使发电机转子持续转动，就必须消耗其他形式的能来做功．工业上，根据使转子转动的动力来源，把发电分为水力发电、火力发电、风力发电、潮汐发电、核能发电等．
2．电能的应用主要体现在能量的转换与传递、电照明和电通信三个方面．
四、电能与社会
除照明需要和电化学、电冶金等生产直接使用电能外，电传动是范围最广、形式最多的电能应用领域．
一、认识发电机
1．发电机：把机械能转化为电能的装置．
2．交流发电机的结构
定子：发电机中固定不动的部分．
转子：发电机中转动的部分．
发电机可以分为两大类：电枢转动、磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机．磁极转动、电枢不动的发电机，叫做旋转磁极式发电机．
3．交流发电机的工作原理
如图所示，线圈平面从平行于磁感线的水平位置开始转动，线圈的一个边向上运动，另一个边向下运动，切割磁感线，线圈中产生了感应电流．电流从线圈的一个边流出，从另一个边流进．当线圈转过半周后，线圈的左右两边在磁场中的运动方向发生了变化，原来向上运动的改为向下运动，原来向下运动的改为向上运动，结果使得线圈中的电流方向发生了改变．这就产生了大小和方向都随时间做周期性变化的电流．
二、认识交变电流
1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流(AC)．
2．描述交变电流的物理量
(1)周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，通常用T表示，单位是秒(s)．
(2)频率：1 s内交变电流完成周期性变化的次数，通常用f表示，单位是赫兹(Hz)．
(3)峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大值．
3．正弦式交变电流
(1)定义：按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．
(2)正弦交变电流的波形
正弦交变电流的波形
Im为交变电流的最大值．
(3)正弦交变电流的表达式
i＝Imsin ωt
u＝Umsin ωt
Im，Um为交变电流的最大值
ω为线圈转动的角速度，ω＝．
三、认识电动机
1．电动机的结构
定子：电动机中固定不动的部分．(如永久磁铁和电动机外壳)
转子：电动机中转动的部分．(如线圈)
电刷、换向器：将电流持续供给线圈并适时改变流入线圈中电流的方向，确保转子持续旋转．
2．原理
通电线圈受安培力的作用而旋转．
在转过与磁场方向垂直的位置后，通过换向器改变电流方向，使线圈不间断地转下去．
题型1 发电机、电动机的结构及原理
关于电动机、发电机的说法，正确的是( )
A．交流发电机是根据电磁感应现象制成的
B．电动机是根据电磁感应现象制成的
C．电动机是把电能转化成机械能的装置
D．发电机是把其他能转化成电能的装置
[解析] 电动机是应用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成，故B选项错误，其他正确．
[答案] ACD
题型2 对交变电流波形的认识
小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )
A．交变电流的周期为0．125 s
B．交变电流的频率为8 Hz
C．交变电流的最大值为2 A
D．交变电流的最大值为4 A
[解析] 由题图可直接获取的信息是：交变电流的周期是0．250 s，A错；线圈中产生的交变电流为正弦交变电流．从而可推出：交变电流的频率f＝＝ Hz＝4 Hz，B错；感应电动势的最大值Em＝20 V，交变电流的最大值Im＝＝ A＝2 A，C正确，D错．
[答案] C
1．下列说法正确的是( )
A．电流的磁效应是法拉第发现的
B．1832年，皮克西发明了用永久磁铁制造的发电机
C．1834年，雅各比制成一台感应电动机
D．电动机是爱迪生发明的
答案：B
2．电动机是一种高效率，低污染的动力设备，广泛地应用在日常生活和生产实践中．下列家用电器中应用了电动机的是( )
A．洗衣机 B．电饭锅
C．电热水壶 D．电热毯
答案：A
3．如图所示，是一正弦式交变电流的电流图像．此正弦交变电流的周期和电流的最大值分别为( )
A．0．01 s，10 A
B．0．02 s，10 A
C．0．02 s，10 A
D．0．01 s，10 A
答案：B
4．直流电动机中，换向器的作用是( )
A．改变线圈中电流的方向
B．改变线圈转动方向
C．使线圈受力不变
D．改变磁感应线的方向
答案：A
5．浅议发电机的发明对人类社会的影响．
答案：发电机的发明将人类社会带入了电气化时代，极大地促进了社会经济的发展．当前电能已成为现代社会的经济命脉，深入到国民经济的各个领域，人类社会已离不开电能．
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