电机的发明对能源利用的作用课件(粤教版选修1-1).ppt

第二第二节节电电机的机的发发明明对对能源利用的作用能源利用的作用课标课标定位定位学学习习目目标标：1.了了解解电电磁磁技技术术的的发发展展过过程程及及对对社社会会发发展的影响展的影响2知道能源的分知道能源的分类类及如何利用能源及如何利用能源重点重点难难点：点：电电机机对对能源利用的作用能源利用的作用 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练第二节第二节课前自主学案课前自主学案一、古代一、古代对电对电和磁的和磁的认识认识古古希希腊腊哲哲学学家家泰泰勒勒斯斯的的记记载载用用木木块块摩摩擦擦过过的的琥琥珀珀能能够够吸引碎草等吸引碎草等轻轻小的物体小的物体我国文字我国文字记载记载的的电电磁磁现现象：殷商象：殷商时时代的甲骨文中代的甲骨文中就有就有“雷雷”字；西周字；西周时时代的青代的青铜铜器上刻有器上刻有“电电”字；西字；西汉汉末年，就有末年，就有过过摩擦的玳瑁能吸引微小物摩擦的玳瑁能吸引微小物体的体的记载记载；东汉东汉王充把琥珀摩擦后可以吸引微小王充把琥珀摩擦后可以吸引微小物体与磁石吸引物体与磁石吸引针针的的现现象同象同时时提出提出利用磁石指南的特性利用磁石指南的特性发发明的指南明的指南针针，是，是电电磁磁领领域域的第一个重大的第一个重大发发明指南明指南针针的的应应用，促用，促进进了人了人类类航海事航海事业业的的发发展和世界文化的交流展和世界文化的交流二、近代二、近代电电磁技磁技术术与第二次工与第二次工业业革命革命近代近代电电磁磁领领域的重要域的重要发发明与明与发现发现科学家时间发明或发现成果伏打1800年_奥斯特1820年_亨利1827年发明实用的电磁铁法拉第1831年_西门子1866年发明实用的自激式直流发电机爱迪生1879年发明白炽灯特斯拉等19世纪80年代末发明交流输电技术发发明明电电池池发现电发现电流的磁效流的磁效应应发现电发现电磁感磁感应应定律定律近近代代电电磁磁领领域域的的发发明明、发发现现，催催生生了了电电力力工工业业，引引发发了第二次工了第二次工业业革命，促革命，促进进了社会了社会发发展展三、三、现现代代电电磁技磁技术术的的发发展展1电电力力、电电子子、电电信信产产业业在在国国民民经经济济中中占占有有重重要地位要地位2信息交流信息交流领领域的域的电电磁技磁技术术的的发发明成果明成果19世世纪纪末期，莫末期，莫尔尔斯斯发发明明电报电报19世世纪纪末期，末期，贝贝尔尔发发明明电话电话19世世纪纪六十年代，麦克斯六十年代，麦克斯韦预韦预言言_的存的存在赫在赫兹兹用用实验证实电实验证实电磁波的存在磁波的存在电电磁波磁波19世世纪纪末期，末期，马马可尼可尼发发明明_20世世纪纪早期，出早期，出现现广播和广播和电视电视20世世纪纪末期，出末期，出现现互互联联网技网技术术3_是是现现代化的基代化的基础础，极大地促，极大地促进进了社会的了社会的发发展展无无线电线电通信通信电电磁技磁技术术直接利用直接利用 再生能源再生能源非再生能源非再生能源电电机机电电能能机械能机械能3电电机把一次能源机把一次能源转换转换成机械能的成机械能的过过程如下：程如下：核心要点突破核心要点突破一、一、电电磁技磁技术术的的应应用和作用用和作用现现代代电电磁磁技技术术的的应应用用和和作作用用是是本本节节的的重重点点，结结合合移移动动电电话话、电电脑脑、互互联联网网技技术术及及现现代代化化的的电电气气化化、自自动动化化等等各各方方面面具具体体应应用用，可可以以看看出出电电磁磁技技术术对对当当代代社社会会的的现现代代化化、对对人人类类社社会会的的发发展展有有多多么么重重大大的的影影响响，它它极极大大地地促促进进了了社社会会文文明明的的发发展展，促促进进了了现现代代化社会的前化社会的前进进法拉第于法拉第于1831年年发现发现了了电电磁感磁感应现应现象之后，工程技象之后，工程技术专术专家敏家敏锐锐地意地意识识到到电电力力对对人人类类生活的意生活的意义义，纷纷纷纷投身于投身于对电对电力开力开发发、传输传输和利用方面的研究和利用方面的研究1832年年，法法国国发发明明家家皮皮克克西西(H.Pixii)制制成成第第一一台台手手摇摇发发电电机机；1866年年，德德国国工工程程师师西西门门子子()制制造造了了第第一一台台自自激激式式发发电电机机，大大大大提提高高了了发发电电的的效效率率世界上第一台直流世界上第一台直流电动电动机机则则是在是在1834年由美国工年由美国工程程师师达文波特达文波特(T.Davenport)在美国物理学家在美国物理学家约约瑟瑟夫夫亨利的支持下制造的从此，亨利的支持下制造的从此，电电力开始成力开始成为为取代蒸汽取代蒸汽动动力的新能源力的新能源电电灯灯、电电报报、电电话话、电电车车、电电焊焊、电电影影放放映映机机等等的的相相继继问问世世，使使电电力力的的应应用用范范围围不不断断扩扩大大，人人们们对对电电力力的的需需求求因因此此也也不不断断增增长长.1882年年，法法国国物物理理学学家家德德普普雷雷(M.Deprez)发发现现了了远远距距离离送送电电的的方方法法；同同年年，美美国国发发明明家家爱爱迪迪生生建建立立的的第第一个火力一个火力发电发电站开始运行站开始运行到到19世世纪纪末末20世世纪纪初，世界初，世界进进入了入了电电气气时时代代二、二、对发电对发电机和机和电动电动机的机的认识认识1把机械能把机械能转转化化为电为电能能发电发电机的机的发发明明在在法法拉拉第第发发明明了了圆圆盘盘发发电电机机后后，各各种种各各样样的的发发电电机机设计设计方案如雨后春笋般不断涌方案如雨后春笋般不断涌现现(1)第一台永磁第一台永磁发电发电机机1832年，法国的皮克西年，法国的皮克西(H.Pixii)发发明了用永久磁明了用永久磁铁铁制造的制造的发电发电机如机如图图311这这台机器用手台机器用手摇驱动摇驱动，使磁使磁铁铁相相对对于于线线圈旋圈旋转转由于永久磁由于永久磁铁铁的磁的磁场较场较弱，手弱，手摇摇的的转转速度小，因此得到的功率也速度小，因此得到的功率也较较小，小，但但这这是根据法拉第是根据法拉第电电磁感磁感应应原理制造的第一台有原理制造的第一台有实实用意用意义义的的发电发电机机图图311皮克西的永磁皮克西的永磁发电发电机机1834年，英国的克拉克年，英国的克拉克(E.M.C1arke)制造了一制造了一台台带带有整流子的手有整流子的手摇摇永磁永磁发电发电机如机如图图312.它它能得到比当能得到比当时时的化学的化学电电池更高的池更高的电压电压，可以作，可以作为实验为实验室所需要的室所需要的电电源源图图312克拉克的手克拉克的手摇摇永磁永磁发电发电机机(2)向大向大电电流流发发展展此后，此后，许许多多发发明者制造了一系列改明者制造了一系列改进进的的发电发电机，朝机，朝着增大着增大电电流方向流方向发发展有的用三个蹄形磁展有的用三个蹄形磁铁组铁组合在合在一起，有的将一起，有的将许许多蹄形磁多蹄形磁铁铁呈呈辐辐射状排列，用以增射状排列，用以增大磁大磁场场其中，英国的霍姆斯其中，英国的霍姆斯()对对永磁永磁发电发电机的机的发发展展起了很大的作用起了很大的作用为为了使灯塔更明亮，他曾制造了了使灯塔更明亮，他曾制造了一台用一台用36个个U形磁形磁铁组铁组成的大型永磁成的大型永磁发电发电机机这这台机台机器占地器占地约约0.45 m2，重，重2 t，效率很低，当用一台，效率很低，当用一台转转速速为为600 r/min的蒸汽机的蒸汽机驱动时驱动时，输输出功率出功率还还不到不到1.5 kW，但是，它确，但是，它确实实能使灯塔能使灯塔发发出更明亮的光法拉出更明亮的光法拉第也第也说说，发发出的光是出的光是“如此地如此地强强烈，如此地厚烈，如此地厚实实，如此地凝聚，如此地没有暗影的晃如此地凝聚，如此地没有暗影的晃动动，以至于人，以至于人们们不能不渴望它的成功不能不渴望它的成功”(3)电电磁磁铁铁代替永磁代替永磁铁铁为为了了增增强强磁磁场场，一一些些发发明明者者另另辟辟蹊蹊径径，提提出出了了用用电电磁磁铁铁代代替替永永磁磁铁铁的的设设想想最最初初，用用伏伏打打电电池池给给电电磁磁铁铁供供电电，发电发电量有了很大提高量有了很大提高1866年，德国人西年，德国人西门门子子()和英国人瓦利和英国人瓦利()分分别发别发明了明了自激自激发电发电机机(图图313)这这种种发电发电机利用自身机利用自身发发出出的的电电，使磁极，使磁极线线圈圈产产生磁生磁场场，大大提高了，大大提高了发电发电机的效机的效率自激率自激发电发电机称得上是机称得上是现现代代实实用用发电发电机的机的雏雏形形图图313瓦利的自激瓦利的自激发电发电机机今天，人今天，人们们普遍承普遍承认认，制造第一台能，制造第一台能够产够产生真正生真正连续电连续电流的、具有流的、具有实实用尺寸的直流用尺寸的直流发电发电机的荣誉机的荣誉应归应归于比利于比利时时的格拉姆的格拉姆()他于他于1873年首先在年首先在维维也也纳纳展出了直流展出了直流电动电动机机(图图314)，接着很快就，接着很快就生生产产了适了适应应灯塔照明、灯塔照明、电镀电镀、工厂照明等各种不、工厂照明等各种不同用途的同用途的发电发电机机图图314格拉姆的直流格拉姆的直流发电发电机机(4)爱爱迪生的推广迪生的推广随着白随着白炽炽灯的灯的发发明，明，1880年，美国年，美国发发明家明家爱爱迪生迪生改改进进了西了西门门子子发电发电机，使它可以广泛地机，使它可以广泛地应应用在家用在家用照明和用照明和动动力上从此，力上从此，发电发电机才得到广泛的机才得到广泛的应应用，开始了以用，开始了以电电的的应应用用为标为标志的世界志的世界“第二次第二次产产业业革命革命”从法拉第从法拉第发现电发现电磁感磁感应应原理至原理至爱爱迪生把迪生把电电的的应应用用推广到工推广到工业业生生产产的各个方面，的各个方面，经历经历了整整了整整50年的年的时间时间究其原因，除了早期的究其原因，除了早期的发电发电机采用永久磁机采用永久磁铁铁，磁，磁场场弱、弱、电电流小的缺陷外，另一方面的原因流小的缺陷外，另一方面的原因是社会上是社会上还还没有没有电电灯、感灯、感应电动应电动机，机，对电对电力的需力的需要不像要不像爱爱迪生迪生发发明明电电灯后那么迫切因此，灯后那么迫切因此，发电发电机的机的发发展展较为缓较为缓慢慢2把把电电能能转转化化为为机械能机械能电动电动机的机的发发明明根根据据奥奥斯斯特特关关于于载载流流导导线线的的电电冲冲突突是是圆圆形形的的描描述述，法法拉拉第第设设计计了了图图315的的装装置置当当他他接接通通电电源源后后，左左边边磁磁棒棒绕绕导导线线旋旋转转，右右边边导导线线绕绕磁磁棒棒旋旋转转，这这就就是是有有名名的的“电电磁磁旋旋转转实实验验”这这是是继继奥奥斯斯特特发发现现之之后后的的又又一一个个重重大大进进展展，它它使使奥奥斯斯特特的的瞬瞬间间运运动变动变得得连续连续起来起来图图315电电磁旋磁旋转实验转实验世界上第一台世界上第一台电动电动机的机的雏雏形在法拉第的形在法拉第的创创造性造性实验实验中被孵化出来了，中被孵化出来了，这预这预示着将要示着将要有新的有新的动动力机械造福人力机械造福人类类了了三、感三、感应电动应电动机的机的结结构和原理构和原理1感感应电动应电动机的机的结结构构感感应电动应电动机如机如图图316所示，它同所示，它同样样由定子和由定子和转转子两大部分子两大部分组组成定子由成定子由铁铁芯和嵌在芯和嵌在铁铁芯中互成芯中互成120角的三角的三组线组线圈圈组组成成转转子是由子是由铁铁芯和嵌在芯和嵌在铁铁芯芯上的上的闭闭合合导导体构成体构成闭闭合合导导体的外形像个鼠体的外形像个鼠笼笼，因此又叫鼠因此又叫鼠笼笼式感式感应电动应电动机机图图316感感应电动应电动机机当当在在定定子子的的三三组组线线圈圈中中通通以以三三相相交交变变电电流流时时，转转子就会迅速反向子就会迅速反向转动转动2剖析感剖析感应电动应电动机的原理机的原理如如图图317所所示示，在在一一个个蹄蹄形形磁磁铁铁中中间间放放置置一一枚枚小小磁磁针针，当当磁磁铁铁转转动动时时，你你一一定定知知道道由由于于磁磁极极间间的相互作用，它会的相互作用，它会带带着小磁着小磁针针一起一起转动转动如果在蹄形磁如果在蹄形磁铁铁中放置一个中放置一个闭闭合的小合的小铝铝框框(如如图图318)，当磁，当磁铁转动时铁转动时，可以，可以发现发现小小铝铝框会跟随框会跟随着磁着磁铁转动铁转动这这是什么道理呢？是什么道理呢？因因为为磁磁铁转动时铁转动时，穿，穿过铝过铝框的磁通量框的磁通量发发生了生了变变化，化，铝铝框中框中产产生感生感应电应电流，感流，感应电应电流跟磁流跟磁铁铁磁磁场场的相互作用，使它跟随着磁的相互作用，使它跟随着磁铁转动铁转动图图317图图318感感应电动应电动机的原理机的原理这这个个实实验验告告诉诉我我们们：如如果果设设法法在在空空间间形形成成一一个个旋旋转转的的磁磁场场，那那么么放放在在旋旋转转磁磁场场中中的的闭闭合合导导体体，就就会会在在电电磁磁相互作用的相互作用的驱动驱动下下发发生生转动转动研研究究表表明明：三三相相交交变变电电流流能能在在空空间间产产生生旋旋转转磁磁场场，仿仿佛有一佛有一块块旋旋转转着的磁着的磁铁铁一一样样所以，在三个互成所以，在三个互成120角的角的线线圈中，通入三相交圈中，通入三相交变电变电流，同流，同样样会使放置其中的会使放置其中的闭闭合合铝铝框框转动转动(图图319)图图319三相交三相交变电变电流流产产生旋生旋转转磁磁场场课堂互动讲练课堂互动讲练对对能源的开能源的开发发和利用的和利用的认识认识类型一类型一例例例例1 1 下面是能源的开下面是能源的开发发和利用和利用图图示，示，请请在在中填上相中填上相应应的能源名称或的能源名称或电电机名称机名称【精精讲讲精精析析】了了解解能能源源的的分分类类和和发发电电机机、电电动动机的作用即可解决本机的作用即可解决本题题【答答案案】煤煤石石油油电电能能发发电电机机电动电动机机核能核能太阳能太阳能【方法方法总结总结】发电发电机作用是把其他形式的能机作用是把其他形式的能转转化化为电为电能，能，电动电动机是把机是把电电能能转转化化为为机械能机械能例例例例2 2类型二学科内学科内综综合合应应用用 简简述述18世世纪纪电电磁磁领领域域的的重重大大发发现现(或或发发明明)及其物理学家及其物理学家【思思路路点点拨拨】识识记记电电磁磁领领域域的的物物理理学学家家及及重重要要发发明明【精精讲讲精精析析】电电池池伏伏打打；电电流流磁磁效效应应奥奥斯斯特特；实实用用电电磁磁铁铁亨亨利利；电电磁磁感感应应定定律律法法拉拉第第；自自激激式式直直流流发发电电机机西西门门子子；白白炽炽灯灯爱爱迪生；交流迪生；交流输电输电技技术术特斯拉等特斯拉等【答案答案】见见精精讲讲精析精析变变式式训训练练简简要要回回答答现现代代电电磁磁技技术术发发展展对对国民国民经济发经济发展的重要性展的重要性答案：答案：略略本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用