9年级下册沪粤版物理 第十七章第3节 发电机为什么能发电 逐字稿-4,237字

  师:同学们,大家好!请准备好学习任务单,和老师一起开启今天的学习。今天我们学习第十七章第三节。发电机为什么能发电呢?大家看,洗衣机、电饭煲、电磁启动机、电脑,这些都是生活中常用的电器,它们的使用都离不开电。那电从哪来呢?

  生:来自发电厂、发电站。

  师:非常好!那同学们知道有哪些发电厂、发电站吗?

  生:常见的有火力发电厂、水力发电站、核发电站,还有风力发电厂等。

  师:没错。那在这些发电厂、发电站中,它们的核心部分是什么呢?

  生:发电机。

  师:对,那发电机又是如何发电的呢?实际的发电机结构比较复杂,我们先从结构简单的模型发电机入手。大家看,这是一台手摇式发电机模型,现在我们把它与小灯泡、开关连接成一个回路。闭合开关后,转动手柄,小灯泡真的能发光吗?我们一起来看看。(闭合开关转动手柄)同学们,在闭合开关转动手柄前,小灯泡不发光,转动手柄时,小灯泡发光了,这说明此时电路中产生了电流。那电流是怎样产生的呢?产生电流的条件又是什么呢?我们先把模型发电机拆开,看看它由哪些部分组成。(拆开模型发电机)大家可以看到,手摇发电机模型拆开后,主要有两个部分,外部的磁体和内部的线圈。所以,发电机的主要部件就是磁体和线圈。使用时,磁体固定不动,我们把它叫做定子;线圈是转动的,叫做转子。结合模型发电机的结构,大家认为产生电流的条件是什么呢?

  生:可能是线圈,也就是导体在磁场中运动。

  师:由发电机的结构,我们知道线圈在磁体内部,即线圈处于磁场中。转动手柄时,线圈转动,小灯泡发光,产生了电流。所以,我们很容易想到产生电流的条件可能是导体在磁场中运动。那导体在磁场中到底怎样运动才能产生电流呢?这需要通过实验进一步探究。这个实验该如何操作呢?请同学们阅读课本第32面的活动三。我们让矩形线框的底边AB在U型磁体内部的磁场中运动,分别让AB沿竖直方向上下运动、沿水平方向左右运动,以及斜着由下向上、由上向下运动,观察运动过程中是否产生电流。这里有个问题,我们怎么判断电路中有没有产生电流呢?

  生:理论上可以用小灯泡或者电流表。

  师:对,但由于实验过程中产生的电流特别小,所以我们得用到灵敏度更高的灵敏电流计。大家看,灵敏电流计的0刻度线在表盘中央,指针既可以向左也可以向右偏转。不管指针向左还是向右偏转,都说明有电流通过,那向左和向右偏转有什么不同呢?

  生:电流的方向不同。

  师:非常好!所以这个实验的装置就是这样。请同学们认真观察实验,留意灵敏电流计指针的偏转情况,并将观察到的现象记录在任务单的表格里。

  (进行实验并记录现象)

  师:线圈底边AB放置于磁场中静止不动,此时灵敏电流计指针不偏。让线圈底边AB向上向下运动,灵敏电流计指针也不偏。让线圈底边向左向右运动,向左指针向右偏转,向右指针向左偏转。让线圈底边斜向上斜向下运动,斜向上指针向左偏转,斜向下指针向右偏转。这是实验记录的结果。下面我们一起来分析一下。我们先把矩形线圈的底边AB看成一根导体棒。当AB在磁场中静止不动时,灵敏电流计指针不偏转,没有产生电流。当AB沿竖直方向向上向下运动时,运动方向和磁感线平行,灵敏电流计指针不偏转,没有产生电流。当AB沿水平方向向右向左运动时,运动方向和磁感线垂直相交,此时灵敏电流计指针发生偏转,产生了电流。当AB斜着由下向上、由上向下运动时,运动方向和磁感线斜交,灵敏电流计指针也发生偏转,产生了电流。现在我们把导体棒AB想象成一把刀,当AB沿水平方向左右运动,以及斜着由下向上、由上向下运动时,运动过程可以切割磁感线,灵敏电流计指针发生偏转,产生了电流。而当AB沿竖直方向向上向下运动时,运动过程无法切割磁感线,灵敏电流计指针不偏转,没有产生电流。所以,我们可以得出,导体在磁场中做切割磁感线运动是产生电流的一个条件。

  同学们,由实验可知,当闭合电路中的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,这个现象我们称之为电磁感应现象,此时产生的电流叫做感应电流。电磁感应现象是由英国物理学家法拉第通过实验最先发现的。自从奥斯特发现了电流的磁效应,科学家们从自然的对称原理出发,既然电可以生磁,那么磁能不能生电呢?法拉第用了10年时间,做了一系列实验,最先找到了磁生电的方法,也就是电磁感应,并研制出世界上第一台发电机。法拉第的发现不仅揭开了电与磁之间内在联系的奥秘,而且使电的大规模利用成为可能,为人类从蒸汽时代跨入电气时代做出了伟大贡献。同学们,通过实验表格,我们已经分析得出了法拉第的电磁感应原理。请大家再仔细观察表格中的实验现象,看看还有什么新发现。

  生:当AB向左、向右运动时,灵敏电流计指针偏转方向不一样。

  师:非常好!这说明了什么呢?

  生:产生的电流方向不同。

  师:对,所以我们可以知道,产生的感应电流方向与导体切割磁感线的运动方向有关。五六年组数据同样能验证这一结论。那同学们,产生的感应电流方向还可能与什么有关呢?

  生:可能与磁场方向有关。

  师:那是不是与磁场方向有关呢?我们该怎么办?

  生:保持导体切割磁感线的运动方向不变,只改变磁场方向,看灵敏电流计指针偏转方向是否改变,也就是产生电流的方向是否改变。

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