164电磁感应发电机

,单击此处编辑母版标题样式第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、磁生电的探索,奥斯特,发现了电生磁之后，科学家,进一步发现磁对电的作用，并且发明了,能够把电能转换为机械能的电动机。人,们受到了反思：,电与磁是否可以相互转,换呢？,既然电能产生磁，那么，反过来,磁能不能产生电流呢？机械能是不是也,能转换为电能呢？,Oersted,（,1777,1851,）,A.M.Ampere,（,17751836,）,安培,在日内瓦做了这样一个实验：在一,个水平放置的多匝线圈里，悬一圆周略小于,线圈的铜圆环，铜圆环与线圈同圆心，在线,圈附近有一马蹄形强磁体，当线圈接通电源,时，观察到铜环发现生偏转。安培实际上在,无意中发现了磁生电的现象，由磁感应引起,的吸引和排斥，铜环的偏转是明显的。具有,敏锐洞察力的安培在记录实验时写道：,“如,不承认在铜环中存在少量铁的话，这个实验,无疑证明磁能感应产生电流。”,令人费解的,是，安培在记述里作了轻率的结论：“磁能,感应产生电流这一事实，尽管本身很有趣，,但它与电动力作用的总体理论无关。”这一,实验在当时未予公布。,一、磁生电的探索,1825,年，,科拉顿,将一个磁铁插入连有灵敏检流计的螺线,管，来观察在线圈中是否有电流产生。实验中为了排除磁铁移,动对灵敏检流计的影响，他通过很长的导线把灵敏检流计放到,另一房间里，他想，反正产生的电流应该是“稳定”的（当时,权威认为磁场产生的电应该是“稳定”的），插入磁铁后，如,果有电流，跑到另一间房里观察也来得及，就这样开始了实验。,然而，无论他跑得多快，他看到的检流计指针没有摆动。科拉,顿就在一次一次的跑动中失败了。,D.Colladen,（,18021892,）,一、磁生电的探索,J.Henry,（,17971878,）,1830,年美国人亨利把一条中间缠绕着线圈,的铁棒，吸附在一马蹄形电磁铁的两,极上，线圈的引线接上一检流计。当,打开或关上马蹄形电磁铁的开关瞬间，,检流计的指针产生偏转。当时亨利并,未立刻把他的发现写成论文发表。,1827,年开始研究电磁现象。,1828,年他组装成第一个强电磁铁。,1831,年发明超强电磁铁起重量可高达,1,吨。,1831,年发明模型电报机。,1831,年制成电动机。,1832,年研究并发现了自感现象。,1835,年发明电磁继电器。,1842,年确立了电容器放电的振荡性质。,一、磁生电的探索,M.Farad,（,17911867,）,1831,年,9,月,23,日，,法拉第,将绕有线圈的铁棒放在两个条型磁铁,棒的两极之间，线圈两端连接检流计，如下图所示。当两铁,棒的另一端在张合的瞬间，检流计也显示有短暂电流通过。,（感应电流）,一、磁生电的探索,课题,交流,探究感应电流的产生条件与特点,方案,结论,1.,闭合导线在磁场中沿某些方向运动时产生电流。,2.,感应电流方向与运动方向、磁场的方向有关。,3.,感应电流的大小会与哪些因素有关呢？,二、电磁感应现象,1.,闭合导线在磁场中怎样运动才能产生电流呢？,2.,感应电流方向与运动、磁场方向有什么关系呢？,4.,电磁感应中是否存在能量的转换？,二、电磁感应现象,观看视频，思考这个实验说明了什么？,【,活动,】,二、电磁感应现象,【,条件,】,二、电磁感应现象,【,条件,】,闭合电路,的,一部分导体,在磁场中做,切割磁感,线,运动,时,，导体中就会产生电流。,“,闭合电路,”,是指电路不能,断开的，即组成电路的各个元,件连接成一个电流的通路。如,果电路不闭合，就不能形成电,荷定向移动的通路，电路中就,没有电流。,“,一部分导体,”,不是整个电路，在闭合电路中相当于电源。,“,做切割磁感线运动,”,就是把磁感线切断。则导体的运动,方向一定与磁感线成一定角度，而不是与磁感线平行。,“,时,”,是指感应电流只产生于切割磁感线的过程中。,【,法拉第表述,】,二、电磁感应现象,【,条件,】,例、试分析这些经典实验的道理。,Lenz,，,Heinrich,（,1804,1865,）,只要通过,闭合电路,的,磁,感线的多少,发生,变化时,，,闭合电路中就会产生感,应电流。,【,楞次表述,】,二、电磁感应现象,【,条件,】,例：试比较两种表述的关系。,感应电流方向与运动、磁场方向有什么关系呢？,【,思考,】,二、电磁感应现象,【,方向,】,若改变磁场方向、切割方向中的一个，则电流方向随之改,变；若磁场方向、切割方向同时变化，则电流方向不变化。,（,I,v,B,）,B,I,二、电磁感应现象,【,方向,】,【,结论,】,试画出下图中第三者的方向。,【,思考,】,探究影响感应电流大小的因素？,（切割快慢）,（磁场强弱）,1.,当切割快慢相同时，磁场强，电流大。,2.,当磁场强弱相同时，切割快，电流大。,二、电磁感应现象,【,大小,】,1.,因素：,2.,结论：,实现了机械能向电能的转化。,【,应用方向,】,科学家利用这一现象发明了什么重要工具？,【,思考,】,神奇的电磁感应现象实,现了人类多年磁生电的,梦想。这一现象在电能,的开发和利用方面对你,有何启示呢？,如何实现,持续,地产生感应电流呢？,电磁感应现象,哪些方案在实际制作中更易实现较大的感应电流？,（机械能转化为电能）,三、发电机,【,原理,】,【,设计,】,1,2,3,三、发电机,【,方案,】,三、发电机,【,方案,】,2,设计流程,三、发电机,【,方案,】,2,设计流程,三、发电机,【,方案,】,2,设计流程,三、发电机,【,方案,】,2,设计流程,三、发电机,【,方案,】,2,设计流程,磁体、电刷、线圈、转轴、铜环、转动装置等。,（定子）,（转子）,三、发电机,【,结构,】,三、发电机,【,过程,】,I,周数,时间,1,2,周,1,周,周期性地改变方向的电流，叫做交流电。,线圈转动一周的时间,(s,）,每秒线圈转过的周数,(Hz),周期（,T,）：,频率（,f,）：,1,T,f,=,0.,1,s,三、发电机,【,特点,】,【,交流电,AC,】,B,、直流发电机,A,、交流发电机,（产生直流电的电源）,（产生交流电的电源）,我国国家电网提供的交流电有什么特点？,我国交流电的周期是,s,，频率是,Hz,，即,1,秒,钟内有,个周期，线,圈,转过,周，交流电的方,向每周期改变,次，电流方向,1s,内改变,次。,I,时间（,s,）,0.0,1,0.0,2,0.0,3,0.02,50,50,2,100,50,为什么国家电网提供这么高频率的电流？,三、发电机,【,特点,】,【,思考,】,【,类型,】,大型交流发电机较一般的发电机需要有哪些改进呢？,三、发电机,【,大型交流发电机,】,【,思考,】,产生更高的电压和更强的电流。,确保更稳定、安全的工作状态。,（更强的磁场）,（更快的转动）,（更多匝数的线圈）,（线圈不动，磁极旋转的方式）,（旋转磁极式发电机）,设计更丰富的启动转子的装置。,3,三、发电机,【,改进,】,【,自行车照明发电机,】,三、发电机,【,制作,】,【,准备部件,】,【,电路改装,】,三、发电机,【,制作,】,【,设计创新,】,I,时间（,s,）,0.0,1,0.0,2,0.0,3,三、发电机,【,制作,】,