2.发电机

发电机是怎样发电的呢?

图8-36

图8-36是发电机的原理图.放在磁场里的线圈,两端各连一个铜环K和L,它们分别跟电刷A和B接触,并跟电流表组成闭合电路.

让线圈在磁场中转动,由于ab边和cd边做切割磁感线的运动,线圈和外部电路中就有了电流.仔细研究图8-36可以看出:在线圈转动的前半周(甲→乙→丙),线圈都从一个方向切割磁感线,因此外部电路中的电流方向不改变,都是由A流向B;在后半周(丙→丁→甲),线圈又从另一方向切割磁感线,因此外部电路中的电流改变了方向,由B流向A.线圈继续转动,电流方向将周期性地重复上述变化.这可以从电流表指针的左右摆动看出来.设想每秒线圈转一周,电流变化周期就是1 s.这种周期性改变方向的电流,叫做交流电.

交流电跟我们从电池得到的电流有所不同.从电池得到的电流的方向不变,通常叫直流电.

在交流电中,电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率.频率的单位是赫兹,简称赫,符号为Hz,我国电网以交流供电,频率为50 Hz.

实际的发电机比模型发电机复杂得多,但仍是由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成.大型发电机发的电,电压很高、电流很强,一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电,为了得到较强的磁场,还要用电磁铁代替永磁体.

发电机发电的过程是能量转化的过程.以手摇发电机为例:人吃的食物的化学能转化为摇动转子的动能,发电机又把动能转化为电能.实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动,把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能.

[学习方法指导]

1.什么情况下磁能生电

让我们通过实验来研究磁生电的条件.

图8-35

如图8-35,在磁场中悬挂一根导体ab,把它的两端跟检流表连接起来.检流表是电流表的一种,它的零刻线在刻度盘的中央.当有电流通过时指针可以发生偏转.电流的方向不同,指针偏转的方向也不同.

(1)仿照奥斯特实验,把导体放在磁场中也许会产生电流.保持导体ab不动,闭合开关.结果发现检流表的指针不偏转.这说明导体中没有电流.那该怎么办呢?

(2)是不是蹄形磁体的磁场不够强?换用强磁体重做上述实验.结果检流表的指针仍不偏转.

(3)换一个方法试试看.保持电路闭合,让导体ab在磁场中上下运动,观察检流表指针的偏转情况.结果很令人失望,指针还是没有动.

(4)千万不要放弃.保持电路闭合,让导体ab在磁场中左右运动.检流表的指针这次左右偏转了.

磁场产生了电流,这种现象我们看到了.你能总结一下磁场产生电流的条件吗?先根据实验将下表填好、再总结.

次序
实验条件
电流表指针反应
1
置闭合电路的部分导体于磁场中,且保持导体与磁场相对静止.
 
2
更换强磁体,增强磁场,仍保持导体与磁场相对静止.
 
3
把单根导线换成匝数很多的线圈,仍保持导体与磁场相对静止.
 
4
维持上述实验器材不变,使导线在磁场中沿不同方向运动
 

分析表格可以看出,导体要在磁场中运动才可能产生电流.但是该怎样运动呢?导体ab上下运动时并不产生电流.原来导体ab左右运动时切割磁感线,所以产生电流;上下运动时不切割磁感线,所以不产生电流.如果导线斜着运动,也切割磁感线.会不会产生电流呢?事实上的确会产生电流.我们可以把磁感线想象成一根根确实存在的直线,而把导线假想成镰刀.只要能将磁感线切断的运动就叫切割磁感线运动.让我们总结一下磁场产生电流的条件:

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.

在上述实验中,导体ab向左运动时,检流表的指针向一个方向偏转;使导体向右运动时,检流表的指针向相反的方向偏转,表示这两种情况下感应电流的方向相反.保持导体ab向某个方向做切割磁感线运动,把两个磁极对调,使磁感线的方向反向,感应电流也变成相反的方向.

这说明导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关.

 0  196064  196072  196078  196082  196088  196090  196094  196100  196102  196108  196114  196118  196120  196124  196130  196132  196138  196142  196144  196148  196150  196154  196156  196158  196159  196160  196162  196163  196164  196166  196168  196172  196174  196178  196180  196184  196190  196192  196198  196202  196204  196208  196214  196220  196222  196228  196232  196234  196240  196244  196250  196258  447090 

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