电能的获得和转化

第十六讲、电能
电能的获得和转化
知识点一、生活中的电能
1.大家知道我们生活中用的电是怎么来的吗？
2.生活中有很多发电的方式包括水利发电（三峡电站）、风力发电、核电站发电、太阳能
发电、蒸汽机发电、火力发电等。

我们知道他们发电的原理吗？
知识点二、发电机
1.工作原理：电磁感应
当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。

这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

关于初中涉及到的所有用到左右手的定则
关于力的用左手，其他的（判断感应电流方向）用右手定则。

左手定则：将手掌放在磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向指向电流的方向，则大拇指指向的方向就是所受安培力的方向。

右手定则：将手掌放在磁场中，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向的导体运动的方向，则四指的方向指向电流的方向。

右手螺旋定则：用右手握住通电螺线管，四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

2.发电机就是利用电磁感应原理工作的
在外力带动下，让发电机的转子在磁场中连续做切割磁感线运动，这样发电机的线圈中就能持续不断地产生感应电流。

3、发电机工作时的能量转化：机械能转化为电能
知识点三、电动机
大家认为生活哪些东西是电动机？他们的能量转化是怎么样的。

人们在生活和生产中的用电，可分为动力用电和照明用电两大类，这两类电路在工作时，都存在着电能的转化。

电动机的工作原理：通电导体在磁场中收到力的作用
解释电动机模型。

奥斯特实验：通电导体周围存在磁场，并通过磁场对小磁体产生力的作用。

安培定责又称左手定则：将手掌放在磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向指向电流的方向，则大拇指指向的方向就是所受安培力的方向。

问题：影响安培力方向的因素有哪些呢？
知识点三、电流热效应
电流的热效应：电流通过各种导体时，都会使导体的温度升高的现象
我们现实生活中通过电流热效应做了哪些实用的东西？
灯泡接入电路中,灯泡和电线中流过相同的电流,它们都要发热，灯泡热得发光,电线的发热却觉察不出来。

这是为什么?
接入更多的大功率用电器时，为什么电线会显著发热？
熔丝为什么会有保护电路的作用？
那么我们认为电流产生的热量跟哪些因素有关呢？
焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

公式:Q=I2Rt
I表示电流单位安培R表示电阻单位欧姆t表示时间单位秒
课堂讲练
1、发电机是根据闭合电路的一部分导体_____________________运动产生感应电流的
原理制成的。

发电机工作时，将_________转化为电能。

2、最早研究出电磁感应现象的科学家是（）
A、奥斯特
B、法拉第
C、焦耳
D、安培
3、如图，如果导体AB向右运动，导体中（）
A、一定的感应电流
B、可能有感应电流通过
C、一定无感应电流通过
D、可能有感应电流通过
4、发电机运用的原理是（）
A、电磁感应
B、通电线圈在磁场中受力作用而转动
C、奥斯特实验
D、右手定则
5、发电机实现了（）
A、电能转化为机械能
B、机械能转化为电能
C、热能转化为电能
D、电能的转化
6、通电导体在磁场中受力的方向由（）决定
A、电流的大小
B、电流的方向
C、磁场与电流方向的夹角大小
D、磁场的强弱
7.如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是
A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向
8. 下列用电器中利用电磁感应现象工作的是
A．电烤箱 B．电铃 C．动圈式话筒 D．电风扇
9.如图9所示，是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景（图中箭头表示导体的运动方向），下列说法中正确的是（）
A.比较图（a）和图（b）可知，感应电流的方向与磁场方向有关
B.比较图（b）和图（c）可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关
C.比较图（a）和图（c）可知，感应电流的方向与磁场方向无关
D.由图（d）可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关
10．小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小小
A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良B．小小小小小小
C．线圈刚好处于平衡位置D．线圈中的电流太小
11．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向右作匀速直线运动．当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动，下列判断正确的是A．电磁铁的磁性逐渐增强
B．电磁铁的磁性逐渐减弱
C．铁块对地面的压强逐渐减小
D．铁块对地面的压强逐渐增大
12．在如图所示的实验装置中，当开关闭合时，能观察到导体棒ab沿
金属导轨运动．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是
A．电热器B．发电机
图7
图9
C．电动机D．电磁继电器
13．如图3所示的四个图的装置可以用来演示物理现象，则下列表述正确的是
A．图甲可用来演示电磁感应现象B．图乙可用来演示磁场对电流的作用
C．图丙可用来演示电流的磁效应D．图丁可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系14．下
列实验中能探究“什么情况下磁可以生电”的是（）
15. 回顾如图2所示“什么情况下磁可以生电”的探究过程，你认为以下说法正确的是
A.让导线在磁场中静止，蹄形磁铁的磁性越强，电流表指针偏转角度越大
B.用匝数较多的线圈代替单根导线，且使线圈在磁场中静止，这时电流表指针偏转角度大些
C.蹄形磁铁固定不动，使导线沿水平方向运动时，电流表指针会发生偏转
D.蹄形磁铁固定不动，使导线沿竖直方向运动时，电流表指针会发生偏转
16．对下列四幅图阐述合理的是
A．A图：磁场能产生电流
B．B图：闭合开关，通电导体在磁场中受到力
C．C图：闭合开关，导体棒在磁场中受到力
D．D图：微波炉利用电流的热效应工作
17．在如图所示的实验装置中，用棉线将铜棒ab悬挂于磁
铁N、S极之间，铜棒的两端通过导线连接到灵敏电
流计上．当铜棒向左运动时，电流计的指针▲
（选填“偏转”或“不偏转”）．该装置可将▲能
转化为电能．写出用该原理制成的一种设备：▲．
18.(2分)同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab
水平向右移动，导体cd也随之运动起来。

可知：实验装置左侧运用的原理是＿＿＿＿；实验装置右侧产生的现象在生活中的应用是＿＿＿＿(举—个实例)。

甲乙丙丁
第14题图
电流热效应
1、小明在科技实践活动中需要一只150Ω的电阻，
可手边只有600Ω、200Ω、120Ω、80Ω、70Ω、
30Ω的电阻各一只，他可用两只电阻联代用，也可用两只电阻联代用。

2、标有“220V40W”的电烙铁，接在220V的电源上，该电烙铁每分钟产生的热量是J，1h消耗的电能是kwh.
3、有甲、乙两只电炉，已知电炉电阻R甲>R乙，现将两只电炉分别接入电源电压为220V的电路中，在相同时间内，通过两电炉的电阻丝的电流I甲I乙，两电炉的电阻丝放出的热量Q甲Q乙。

（均选填“>”、“<”或“=”）
4、小李同学自制了一个简易“电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻。

将这个电热驱蚊器接在220V的电源上，100s内产生的热量是J。

5、一电热器电阻丝的电阻为120Ω，接在220V的电路中，要产生3.63×105J的热量，需通电min。

6、将一台“220V100W”的电风扇、一个“220V100W”的充电器、一把“220V100W”的电烙铁分别接到220V的电源上，在相同时间内，通电后产生热量最多的是（）
A、电烙铁
B、充电器
C、电风扇
D、一样多
7、在相同时间内，电流通过电阻丝甲产生的热量比通过电阻丝乙产生的热量多，则下列说法正确的是（）
A、甲的电阻一定大于乙的电阻
B、甲两端的电压一定大于乙两端的电压
C、甲中的电流一定大于乙中的电流
D、甲的实际功率一定大于乙的实际功率
8、把两全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间内产生的热量为Q2，则
( )
A、Q1∶Q2＝1∶4
B、Q1∶Q2＝4∶1
C、Q1∶Q2＝1∶2
D、Q1∶Q2＝2∶1
9、在验证焦耳定律的实验中，为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系，实验时应同时保持相同的物理量是（）
A、通过它们的电流和加在两端的电压
B、通过它们的电流和它们的电阻
C、通过它们的电流和通电时间
D、通过它们的电流、加在它们两端的电压及通电时间
10、电熨斗通电生很烫，而连接电熨斗的导线却并不怎么热，这是因为（）
A、导线不绝缘保护层，能隔热
B、导线散热快，所以温度低
C、通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D、导线电阻小产生的热量少
11、为了使电热器的功率变为原来的一半，下列办法中正确的是（）
A、保持电压不变，电阻变为原来的一半；
B、保持电阻不变，电压变为原来的一半；
C、电压和电阻都变为原来的一半；
D、使电压变为原来的1/4，电阻变为原来的一半
12、用电热丝烧水，当电压为U时，t秒内可将水烧开.如果电压降为原来的一半，则同样烧开这些水所需的时间应为( )A．t／4B．t／2C．2t D．4t
13、有一只电烙铁，如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是：( )
A．把电阻丝剪去一小段。

B．更换一根较粗的电阻丝。

C．与电阻丝串联一个电阻。

D．与电阻丝并联一个电阻
14、电动汽车成为未来汽车发展的方向。

若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为2Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作10min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？
练习
1．下列说法中，正确的是( )
A电磁铁是利用电流的磁效应制成的
B发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
C电动机是利用电磁感应现象制成的
D奥斯特实验说明利用磁场可以产生电流
2．第一个发现电磁感应现象的科学家是( )
A奥斯特B法拉第C安培D沈括
3．下列家用电器中，应用了电动机的是( )
A．电熨斗和日光灯B．电风扇和洗衣机
C．电饭锅和微波炉D．电热毯和电热水壶
4．直流电动机中使用了换向器，它的作用是( )
A自动改变线圈外的电流方向B自动改变线圈的转动方向
C自动改变线圈中的电流方向D自动改变磁感线的方向
5．下列应用中，将机械能转化为电能的是( )
A动圈式话筒B抽水机C电风扇D电炉
6．下述电器使用现象中，由电能转化为机械能的是( )
A电动抽水机抽水B电水壶烧水C用蓄电池点灯照明D用发电机发电7．在图1所示的实验装置图中．能够说明电磁感应现象的是( )
8．在安装直流电动机模型的实验中，为了改变电动机的转动方向，可采取的措施是( ) A．改变磁场的强弱B．改变电流的大小
C．只改变电流方向或只改变磁场方向D．同时改变电流方向和磁场方向
9．要使直流电动机的转速加快，下列采取的措施不可靠是( )
A增大线圈中的电流
B更换电压较高的直流电源
图
4 图
5 C 将磁铁的两极对调
D 再增加一个磁铁，使该磁铁的磁场与原有的磁场方向一致
10．小芳学了电磁感应现象后，用图2所示的实验装置来验证，图中ab 是一根导线，闭合开关，把ab 迅速向左移动时，看不出电流表指针偏转，对此，小芳做了如下分析，你认为正确的是( )
A ．感应电流太小，无法使电流表指针偏转
B ．铜导线太细，应换用较粗的铜棒
C ．应把ab 改为向右运动
D ．应把ab 改为上下运动
11. 如图3所示，闭合电路的一部分导体在磁场中运动，
不能产生感应电流的图是（ ）
12．下列对感应电流大小无影响的因素是（ ）
A ．线圈的匝数
B ．磁场的方向
C ．磁场的强弱
D ．线圈的转速
二、填空题（每小题3分，共24分）
13．电动机的主要部件是______和_______，它利用________________的原理使线圈转动。

14．在电磁感应现象中，闭合电路中的部分导体在_________中作__________运动，导体就产生了电流，这种电流叫 ____________________________________
15．在电磁感应现象中，导体中的电流方向，跟___________方向和____________方向有关，若将这两个方向同时反向，则导体中的电流方向与原来的方向相____________
16．如图4是探究磁场对电流作用的实验装置，开关闭合后，导体棒AB 会运动，这说明了___________________-，导体棒AB 的运动方向与_________和___________-都有关系。

17．做图5所示的小实验，用手拨动小风扇叶片，带动转子转动，转动越快，发现小灯泡发光的的亮度越___ ，微风电扇居然变成了“发电机”该实验中______能转化为_______能。

18．如图6是动圈式麦克风的结构示意图。

当你对着它说话或唱歌时，人声带由于_____________而产生的声音，通过空气传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场图2 图3
中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的_______________，线圈在运动中能量的转化情况是___________________-能。

19．图7是小明同学探究“让线圈转起来”的实验装置图，线圈能转动的原因是______________________________，实验中为了使线圈能持续转动，采取的措施是_________________________________；此装置就是一台小____________机的模型。

20．跟热机相比，电动机具有______、停止方便、构造_____、
体积小、效率高、对环境污染________等优点。

三、作图或简答题（共18分）
21．请将图8所示的器材连成一个可用来探究电动机的转速与电流大小有关的电路（6分）
22．在组装好所示的直流电动机后，接通电源，若出现下列现象，请分析原因，然后将故障现象和可能原因用线连起来：（6分）
①电动机不转，但用手轻轻拔动一下线圈，电动机就能顺利转动起来 A ．摩擦阻力太大
②转动较慢，显得很吃力
B ．换向器与电刷接触不良 ③电动机不转，将电刷与换向器之间的压力
调大些，电动机才能转动起来 C ．启动前线圈刚好处于平衡位置
23．判断扬声器是否损坏的方法通常有两种，一种是：将一节电池的正负极用导线与扬声器的两极碰触，若扬声器能发出“喀啦—喀啦”声，则说明它是好的；另一种是：找一个灵敏的电流表，将电流表的两个接线柱用导线与扬声器的两极连接好，然后用手稍用力向内按扬声器的纸盆（即音膜），若电流表的指针会偏转，也说明该扬声器是好的。

请简述这两种判断方法的依据或原理。

（6分）
四、计算与综合题（24题13分，25题9分，共22分）
24．已知某玩具电动机的线圈电阻为1．5Ω，若将线圈直接接到电压为3V 的电路中（不让线圈转动），通过线圈的电流是多少？（5分）当电动机正常工作时，你认为通过线圈的图 6 图
7 图8
电流是比这个电流值大还是小？（3分）请设计一个实验来验证，写出你所用的器材，并简述你的方法。

（5分）
25．图9是法拉第发明的能够产生持续电流的机器——发电机，金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的．金属圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流．某校探究小组仿制了这个发电机装置(如图10)，对影响电流大小的因素进行如下探究：
①当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大，说明电流大小跟__________________有关；
②保持圆盘转速不变，换用一个半径更大的金属圆盘，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小还跟__________________有关；
③保持圆盘转速不变，换用_________，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小跟磁场强弱有关。

图9 图10。