电磁感应发电机

电磁感应发电机第1页/共34页A.M.Ampere（1775—1836）

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、磁生电的探索第2页/共34页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（1802—1892）一、磁生电的探索第3页/共34页J.Henry（1797—1878）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、磁生电的探索第4页/共34页M.Farad（1791—1867）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、磁生电的探索第5页/共34页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？第6页/共34页二、电磁感应现象观看视频，思考这个实验说明了什么？【活动】第7页/共34页二、电磁感应现象【条件】第8页/共34页二、电磁感应现象【条件】第9页/共34页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。①“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。②“一部分导体”不是整个电路，在闭合电路中相当于电源。③“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。④“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】第10页/共34页例、试分析这些经典实验的道理。第11页/共34页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】第12页/共34页例：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】第13页/共34页二、电磁感应现象【方向】第14页/共34页若改变磁场方向、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

vB）BI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】第15页/共34页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？第16页/共34页①如何实现持续地产生感应电流呢？电磁感应现象②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】第17页/共34页123三、发电机【方案】第18页/共34页三、发电机【方案】2设计流程第19页/共34页三、发电机【方案】2设计流程第20页/共34页三、发电机【方案】2设计流程第21页/共34页三、发电机【方案】2设计流程第22页/共34页三、发电机【方案】2设计流程第23页/共34页磁体、电刷、线圈、转轴、铜环、转动装置等。（定子）（转子）三、发电机【结构】第24页/共34页三、发电机【过程】第25页/共34页I周数时间12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）：1Tf=0.1s三、发电机【特点】【交流电AC】第26页/共34页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）①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）0.010.020.030.025050210050②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】第27页/共34页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】第28页/共34页①产生更高的电压和更强的电流。②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）③设计更丰富的启动转子的装置。3三、发电机【改进】第29页/共34页【自行车照明发电机】三、发电机【制作】【