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3．3发电机与电动机3．4电能与社会第3章划时代的发现第3章划时代的发现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__________制造的发电机．1834年，英国的克拉克制造了一台带有_______的手摇永磁发电机．永久磁铁整流子2．发电机的结构发电机的基本结构如图所示，它主要由_____和_____两大部分组成．交流发电机线圈磁极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_____、_____周期性变化的电流，这种电流叫做__________．4．只有一个线圈在磁场里转动的发电机，叫做________________．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________________．产生的电流叫做三相交变电流．大小方向交变电流单相交流发电机三相交流发电机二、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_____电动机．1889年，俄国的多利沃—多布罗沃利斯基制成了实用的________________．2．电动机的结构感应电动机的定子由_____和嵌在铁心中互成____________的三组线圈组成，转子是由铁心和嵌在铁心上的__________构成，也叫__________________．感应三相感应电动机铁心120°角闭合导体鼠笼式感应电动机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_____导体，就会在______________的驱动下发生转动．(2)三相交变电流能在空间产生__________，仿佛有一块旋转着的磁铁一样．闭合电磁相互作用旋转磁场三、重要的能源——电能1．能的转化是通过_____实现的．发电机中实现能的转化的关键是_____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_____发电、_____发电、_____发电、_____发电、_____发电等．2．电能的应用主要体现在__________________、_______和_______三个方面．做功转子水力火力风力潮汐核能能量的转换与传递电照明电通信四、电能与社会除照明需要和电化学、电冶金等生产直接使用_____外，_______是范围最广、形式最多的电能应用领域．电能电传动一、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：1s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＝Imsinωtu＝UmsinωtIm，Um为交变电流的最大值ω为线圈转动的角速度，ω＝2πT．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＝10Ω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0．125sB．交变电流的频率为8HzC．交变电流的最大值为2AD．交变电流的最大值为4A[解析]由题图可直接获取的信息是：交变电流的周期是0．250s，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＝1T＝10．250Hz＝4Hz，B错；感应电动势的最大值Em＝20V，交变电流的最大值Im＝EmR＝2010A＝2A，C正确，D错．[答案]C