教學(xué)參考：發(fā)電機(jī)與電動機(jī) 電能與社會 偉大的豐碑-麥克斯韋的電磁場理論

3．3發(fā)電機(jī)與電動機(jī)3．4電能與社會3．5偉大的豐碑——麥克斯韋的電磁場理論1．(3分)如圖3-3-1所示，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用s，第二次用s，設(shè)插入方式相同，下面的敘述，正確的是()圖3-3-1A．兩次線圈中磁通量變化相同B．兩次線圈中磁通量變化不同C．兩次線圈中磁通量變化率相同D．兩次線圈中磁通量變化率不相同【解析】兩次插入，線圈中磁通量的變化是相同的，但由于插入的時間不同，故磁通量的變化率不同，選項(xiàng)A、D正確．【答案】AD2．(3分)如圖3-3-2所示，電流表與螺線管組成閉合電路．以下關(guān)于電流表指針偏轉(zhuǎn)情況的陳述中正確的是()圖3-3-2A．磁鐵快速插入螺線管時比慢速插入螺線管時電流表指針偏轉(zhuǎn)大B．磁鐵快速插入螺線管和慢速插入螺線管，磁通量變化相同，故電流表指針偏轉(zhuǎn)相同C．磁鐵放在螺線管中不動時螺線管中的磁通量最大，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)最大D．將磁鐵從螺線管中拉出時，磁通量減小，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)一定減小【解析】電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度是由螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小決定，而感應(yīng)電動勢的大小取決于磁通量的變化率，所以A正確．【答案】A3．(4分)(多選)如圖3-3-3所示，原線圈M與電源相連接，副線圈N與電流計(jì)G相連接，如副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流流過電流計(jì)，則這時正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程可能的是()圖3-3-3A．滑動變阻器的滑動頭沒有移動B．滑動變阻器的滑動頭P向B端移動C．開關(guān)S突然斷開D．M中插入磁芯的過程【解析】如果滑動頭P不動，線圈M中電流不變，則穿過N的磁通量不變，A選項(xiàng)沒有可能，B選項(xiàng)可能，C、D兩項(xiàng)可使穿過N的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．【答案】BCD課標(biāo)導(dǎo)思1.了解發(fā)電機(jī)的發(fā)展過程，知道什么是交變電流．(重點(diǎn))2.了解電能對社會的重要性及能量的轉(zhuǎn)化.3.知道“場”概念，以及概念提出的重大意義.4.知道麥克斯韋電磁場理論的主要內(nèi)容．(難點(diǎn))一、把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能——發(fā)電機(jī)的發(fā)明1．發(fā)電機(jī)的發(fā)展史法拉第發(fā)明了圓盤發(fā)電機(jī)．1832年法國的皮克西發(fā)明了用永久磁鐵制造的發(fā)電機(jī)．1834年英國的克拉克制造了一臺帶有整流子的手搖永磁發(fā)電機(jī)．英國的霍姆斯對永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)展起了很大作用．1867年德國人西門子和英國人瓦利分別發(fā)明了自激發(fā)電機(jī)．制造第一臺能夠產(chǎn)生真正連續(xù)電流的具有實(shí)用尺寸的直流發(fā)電機(jī)的榮譽(yù)應(yīng)歸于比利時的格拉姆．美國發(fā)明家愛迪生改進(jìn)了西門子發(fā)電機(jī)，使它得以廣泛的應(yīng)用，開始了以電的應(yīng)用為標(biāo)志的世界“第二次產(chǎn)業(yè)革命”．2．交變電流大小、方向周期性變化的電流叫做交變電流．二、把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能——電動機(jī)的發(fā)明1．電動機(jī)的發(fā)展史1834年俄國的雅各比制成第一臺實(shí)用的電動機(jī)．美國發(fā)明家特斯拉于1883年制成了一臺感應(yīng)電動機(jī)．1889年俄國的多利沃——多布羅沃利斯基制成了實(shí)用的三相感應(yīng)電動機(jī)．2．感應(yīng)電動機(jī)的原理三相交變電流能在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，會使放置其中的閉合鋁框轉(zhuǎn)動．三、重要的能源——電能1．電能可以作為其他各種形式能量的轉(zhuǎn)換中心．2．電能的應(yīng)用主要體現(xiàn)在能量的轉(zhuǎn)換與傳遞、電照明和電通信三個方面．四、電能與社會電氣化的程度已成為衡量社會物質(zhì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志．五、場和力線的新概念場的概念是牛頓時代以來物理學(xué)概念、基本理論方面最重要的變革．六、麥克斯韋的發(fā)展——一座偉大的豐碑麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：1．變化的磁場產(chǎn)生電場．2．變化的電場產(chǎn)生磁場．一、發(fā)電機(jī)的工作原理1．發(fā)電機(jī)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，和電動機(jī)的原理正好相反．2．直流電：干電池和蓄電池等電源提供的電流，方向不發(fā)生變化，稱為直流電．簡稱DC.3．交流電：讓矩形線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱AC.4.交流發(fā)電機(jī)的工作原理：如圖3-3-4所示，線圈平面從垂直于磁感線開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈的一個邊向上運(yùn)動，另一個邊向下運(yùn)動，切割磁感線，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．電流從線圈的一個邊流出，從另一個邊流進(jìn)．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過半周后，線圈的左右兩個邊在磁場中發(fā)生了變化，原來向上運(yùn)動的改為向下運(yùn)動，原來向下運(yùn)動的改為向上運(yùn)動，結(jié)果使得線圈中的電流方向發(fā)生了改變．這就產(chǎn)生了大小和方向都隨時間作周期性變化的電流．圖3-3-4【深化探究】我們生活中用的電就是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，并且電流的頻率為50Hz，那么發(fā)電機(jī)每秒要轉(zhuǎn)多少圈？提示：線圈每轉(zhuǎn)動一圈電流周期性變化一次，所以50Hz的交變電流其發(fā)電機(jī)每秒轉(zhuǎn)50圈.二、揭開電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的奧秘1．電動機(jī)的工作原理電動機(jī)是利用通電線圈在磁場中受到安培力的作用而發(fā)生扭轉(zhuǎn)的原理設(shè)計(jì)的．電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是電動機(jī)中固定不動的部分，轉(zhuǎn)子是電動機(jī)中轉(zhuǎn)動的部分．2．直流電動機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動的奧秘電動機(jī)中線圈的電流方向要不斷改變，從而實(shí)現(xiàn)線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動，如圖3-3-5所示．圖3-3-5【特別提醒】直流電動機(jī)外電路中的電流方向是不變的.但是電動機(jī)線圈中的電流方向每半圈改變一次，這是靠一對電刷實(shí)現(xiàn)的.三、麥克斯韋電磁場理論綜述1．變化的磁場產(chǎn)生電場磁場eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(穩(wěn)定的磁場：不產(chǎn)生電場,變化的磁場\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(均勻變化：產(chǎn)生穩(wěn)定的電場,不均勻變化：產(chǎn)生變化的電場)),周期性變化的磁場：產(chǎn)生周期性變化的電場))2．變化的電場產(chǎn)生磁場電場eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(穩(wěn)定的電場：不產(chǎn)生磁場,變化的電場\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(均勻變化：產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,不均勻變化：產(chǎn)生變化的磁場)),周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場))【特別提醒】在變化的磁場中產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的；而靜電場中的電場線是不閉合的.一、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的探究(多選)下列說法正確的是()A．旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)從實(shí)質(zhì)上講都是改變了線圈中的磁通量B．發(fā)電機(jī)與電動機(jī)都是符合能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律的C．電動機(jī)的電源必須是直流電D．以上說法都不正確【導(dǎo)析】發(fā)電機(jī)與電動機(jī)都是物理學(xué)的研究成果，在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用都遵從物理學(xué)的規(guī)律，在解題時要注意生活、生產(chǎn)中都用了哪些物理規(guī)律．【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知只要閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A正確；任何機(jī)器都遵守能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，故B選項(xiàng)正確；電動機(jī)有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，故C、D錯誤．故選AB.【答案】AB1．下列說法中正確的是()A．雅各比發(fā)明第一臺實(shí)用電動機(jī)B．電動機(jī)是將磁場能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C．電動機(jī)有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)D．電動機(jī)的發(fā)明開啟了以電的應(yīng)用為標(biāo)志的“第二次工業(yè)革命”【解析】雅各比發(fā)明了第一臺實(shí)用電動機(jī)，A項(xiàng)正確；電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，故B項(xiàng)錯誤；電動機(jī)分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，故C項(xiàng)正確；第二次工業(yè)革命以電的應(yīng)用為標(biāo)志，D項(xiàng)正確．【答案】ACD二、電能的應(yīng)用第二次工業(yè)革命的重要標(biāo)志是()A．發(fā)明了電磁波 B．發(fā)明了發(fā)電機(jī)C．發(fā)明了熱機(jī) D．發(fā)明了互聯(lián)網(wǎng)【導(dǎo)析】第二次工業(yè)革命電力得到廣泛的應(yīng)用，推動了生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，對物理學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起到了決定性作用．【解析】第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應(yīng)用為顯著特點(diǎn)．推動了電力工業(yè)和電器制造業(yè)等一系列新興工業(yè)的迅速發(fā)展．人類歷史從“蒸汽時代”跨入了“電氣時代”．故選B.【答案】B2．人類利用新能源歷程中，新能源的開發(fā)利用對當(dāng)時社會生活、工業(yè)的進(jìn)程，有何影響？【解析】煤的利用是人類開發(fā)能源的偉大創(chuàng)舉，它支持了以蒸汽機(jī)為動力的第一次工業(yè)革命，英國憑借煤的利用技術(shù)優(yōu)勢，一躍成為世界工業(yè)強(qiáng)國．后來，隨著石油的普及，石油成為工業(yè)的“血液”，大大加快了世界工業(yè)的發(fā)展．美國則由于對石油利用技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，超過了英國，躍居為世界工業(yè)強(qiáng)國之首．又如蒸汽機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)，第一次改變了人們利用能源的方式，為工業(yè)發(fā)展提供了巨大的動力，引發(fā)了歷史上第一次工業(yè)革命，建立起以機(jī)器為基礎(chǔ)的大工業(yè)體系，很多國家很快就完成了工業(yè)化的過程，進(jìn)入到工業(yè)文明時代，而工業(yè)文明時代最有代表性的裝置就是發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，是電動機(jī)解放了勞動力，使人類完成了跨躍式發(fā)展的步伐．【答案】見解析三、麥克斯韋電磁場理論的理解(多選)下列說法正確的是()A．電荷的周圍一定有電場，也一定有磁場B．均勻變化的電場在其周圍空間一定產(chǎn)生磁場C．任何變化的電場在其周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場D．正弦交變的電場在其周圍空間一定產(chǎn)生交變的磁場【解析】只有變化的電場才能激發(fā)磁場，A錯誤；均勻變化的電場周圍存在恒定的磁場，B正確，C錯誤；周期性變化的電場在其周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場，D正確．【答案】BD對麥克斯韋電磁場的理解在理解麥克斯韋的電磁場理論時，要注意靜電場不產(chǎn)生磁場，穩(wěn)定磁場也不產(chǎn)生電場．3．(多選)下列說法正確的是()A．恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．穩(wěn)定電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C．均勻變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D．均勻變化的電場和磁場互相激發(fā)，形成由近及遠(yuǎn)的電磁場【解析】電流周圍存在磁場，A對．穩(wěn)定電場(磁場)不能產(chǎn)生磁場(電場)，B錯．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，但不能形成電磁波，C對D錯．【答案】AC1．下列說法正確的是()A．第一臺有實(shí)用意義的自激發(fā)電機(jī)是法拉第發(fā)明的B．世界上第一臺有實(shí)用意義的自激發(fā)電機(jī)是由法國的皮克西發(fā)明的C．世界上第一臺有實(shí)用意義的自激發(fā)電機(jī)是由西門子和瓦利發(fā)明的D．發(fā)電機(jī)是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的【解析】法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的第二年，受法拉第發(fā)現(xiàn)的啟示，法國人皮克西應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成了最初的發(fā)電機(jī)．皮克西發(fā)明的這種發(fā)電機(jī)在世界上是首創(chuàng)的，當(dāng)然也有其不足之處。需要對它進(jìn)行改進(jìn)的地方，一是轉(zhuǎn)動磁鐵不如轉(zhuǎn)動線圈更為方便靈活；二是通過整流可以得到定向電流，但是電流的強(qiáng)弱還是不斷變化的.1867年，德國發(fā)明家西門子和英國人瓦利分別發(fā)明了自激發(fā)電機(jī)，即在發(fā)電機(jī)上不用磁鐵(即永久磁鐵)，而用電磁鐵，這樣可以使磁力增強(qiáng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的電流．自激發(fā)電機(jī)稱得上是現(xiàn)代實(shí)用發(fā)電機(jī)的雛形，由此可知C正確．【答案】C2．電動機(jī)是一種高效率，低污染的動力設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中．下列家用電器中應(yīng)用了電動機(jī)的是()A．洗衣機(jī)B．電飯鍋C．電熱水壺D．電熱毯【解析】電動機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電飯鍋、電熱水壺、電熱毯都是主要將電能轉(zhuǎn)為內(nèi)能，所以B，C，D錯，A正確．【答案】A3．甲、乙兩電路中電流與時間關(guān)系如圖3-3-6所示，屬于交變電流的是()【導(dǎo)學(xué)號：17592041】圖3-3-6A．甲乙都是B．甲是乙不是C．乙是甲不是D．甲乙都不是【解析】方向不變化的電流叫做直流電．大小和方向都不變化的電流叫做恒定電流．方向隨時間做周期性變化是交變電流的重要特征．甲是方波形交流電，乙是脈動直流電．【答案】B4．(多選)某電路的電場隨時間變化的圖像如圖所示，能產(chǎn)生磁場的電場是()【解析】