5自制手摇发电机-ok

小科童科学班五年级在学习和玩乐中成长

自制手摇发电机

课堂引导：

假设我们落入古代或者荒芜之地，怎么办，如何利

用我们的智慧，去战胜未知的敌人或者灾难？这里我首先

想到电。因为电可以转化很多形式的能量来帮助我们。可

如果我们手中没有任何电器，如何发电呢？今天，我们就

来一起利用电磁感应现象制作一个手摇发电机。

知识要点：

1、手摇发电机的结构：齿轮、马达。

2、齿轮的作用；传递力、改变运动方向、改变运动速度。

3、电磁感应：线圈在磁场中运动会产生电流。

4、电机是线圈作为转子，磁铁作为定子，形成稳定磁场。

利用电磁场的变化产生电流。

5、手摇发电机的实验原理：齿轮转动带动马达轴旋转，

轴线圈构成马达的转子。马达内部的磁铁作为定子，当

转子旋转时做切割磁感线运动，就产生了电流。电路成

闭合状态时电流通过，发光二极管就会发光。

实验材料：

齿轮箱、导线（2根）、发光二极管、小电机。

手摇发电机：齿轮箱—改变传动比，导线—传输电流，发光二极管—用电器，

小电机—发电、产生电流。

实验步骤：

1、装好齿轮箱。把四个齿轮和电机轴小齿轮一起装在齿轮箱。

2、红线一端连接小电机有红点的接头。另一端连接发光二极管正极（长脚）

3、黑线一端连接小电机另一个接头，另一端连接发光二极管负极（短脚）。

4、快速摇动齿轮箱上的摇把，使小电机发电，点亮发光二极管。

科学原理：

1、发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子制成。它将风能、水力，热能（蒸气）、光能、化学能、人力、气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。手摇发电机与普通发电机没有多少区别,只不过动力是人力罢了。

2、手摇发电机的工作原理是利用电磁场的变化产生电流。（用线圈切割磁场（磁铁组），使线圈产生电流）。

3、小电机内部主要由定子和转子两部分组成。线圈作为转子，磁铁作为定子，形成稳定磁场。手摇使线圈在磁场中连续转动切割磁场，发生电磁感应现象，于是便产生了电流。

4、利用齿轮的带速比大，通过传动使得线圈转速加快，电流稳定。

为了提高电机的转动速度，通常要使用齿轮，（主动齿轮比较大，从动齿轮比较小）。

先转的就是主动齿轮，主动齿轮带着转的就是从动齿轮。

齿轮箱中有四个主动齿轮和四个从动齿轮，主动齿轮有34个齿，从动齿轮有12个齿。摇动发电机手柄，主动齿轮带动从动齿轮转动，可以提高转速很多倍速。

假设主动齿轮有34个齿，一分钟转60转，带动从动齿轮转动，从动齿轮有12个齿，一分钟就可以转170转。要是增速4次，这样主动齿轮一分钟转60转，发电机转轴就一分钟就可以转680转。

课堂提问：

1、假设我们回到远古时代，手中没有电器，我们如何发电？

回答：我们可以把多种形式的能量转化作电能：风能、水力、热能（蒸汽）、光能、化学能、畜力、人力等等。

2、最简单的发电的办法，是利用电磁感应现象，用电机和齿轮制作一个手摇发电机。

（线圈作为转子，磁铁作为定子，形成稳定磁场。手摇使线圈在磁场中连续转动切

割磁场，发生电磁感应现象，产生电流）。

3、怎样使线圈转得更快，产生的电流更连续，更稳定呢？

回答：我们可以连续快速转动手柄，由于齿轮带速比不同，使电流连续稳定。

4、连接上二极管，我们发出的电就能够使二极管亮起来！

总结:由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

知识拓展：

“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引出来的。自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。它的每项重大发现都引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。

有关电的记载可追逆到公元前6世纪。早在公元前585年，希腊哲学家泰勒已记载了用木块摩擦过的琥珀能够吸引草等轻小物体，后来又有人发现摩擦过的煤玉也具有吸引轻小物体的能力。在以后的2000年中，这些现象被看成与磁石吸铁一样，属于物质具有的性质，1600年，英国物理学家吉伯发现，不仅琥珀和煤玉摩擦后能吸引轻小物体，而且相当多的物质经摩擦后也都具有吸引轻小物体的性质，他注意到这些物质经摩擦后并不具备磁石那种指南北的性质。为了表明与磁性的不同，他采用琥珀的希腊字母拼音把这种性质称为“电的”。吉伯在实验过程中制作了第一只验电器，这是一根中心固定可转动的金属细棒，当与摩擦过的琥珀靠近时，金属细棒可转动指向琥珀。

大约在1660年，马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。他用硫磺制成形如地球仪的可转动球体，用干燥的手掌摩擦转动球体，使之获得电。盖利克的摩擦起电机经过不断改进，在静电实验研究中起着重要的作用。直到19世纪霍耳茨和推普勒分别发明感应起电机后才被取代。