2019-2020学年高中物理 第3章 划时代的发现 3 发电机与电动机 4 电能与社会学案 沪科版选修1-1

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11834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iimsin tuumsin tim，um为交变电流的最大值为线圈转动的角速度，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r10 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0125 sb交变电流的频率为8 hzc交变电流的最大值为2 ad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0250 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 hz4 hz，b错；感应电动势的最大值em20 v，交变电流的最大值im a2 a，c正确，d错答案c1下列说法正确的是()a电流的磁效应是法拉第发现的b1832年，皮克西发明了用永久磁铁制造的发电机c1834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：b2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：a3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()a001 s，10 ab002 s，10 ac002 s，10 ad001 s，10 a答案：b4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