沪科版九年级物理第十八章电能从哪里来

第十八章 电能从哪里来 第一节 电能的产生 电 能 电池是一种把其他形式的能转化成电能的装置。 电池提供的是 直流电 。 电池 1. 干电池提供的是直流电，其电流的大小和方向不随时间变化，给家庭电路提供的是交流电，其大小和方向随时间做周期性变化。 2. 交流电每秒变化的次数称为频率（单位是 H z ）。我国交流电的频率是 50H z 。 T u t 交流电波 直流电波 直流电和交流电 种类： ①根据材料分：锌锰干电池、铅酸蓄电池、镍铬电池、锂电池、银锌电池等。 ②根据可否反复充电分：蓄电池（或二次电池）和原电池。 一 号 二 号 五号 七号 化学电池 日常使用的干电池是一种锌锰电池，也叫碳锌电池。它的构造是负极为锌做的圆筒，做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。正极是一根碳棒，它的周围被二氧化锰、炭粉和氯化铵的混合剂所包围，总称为“炭包”。炭包和锌筒之间充填着氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物，称为电糊。电池口上用沥青、松香等配成的封口剂封牢。电压一般为1.5 V。 干电池 结构 原理：将电能转化为化学能储存起来，使用是把化学能转变成电能。（蓄电池每节 2V ） 蓄电池 1. 应用 主要在生活和生产通信、科学研究等方面，大多数干电池是一次性使用，但也有镍镉电池和镍氢电池可以反复使用。 2. 废旧电池的处理 废旧干电池要集中分类处理，如果乱仍会造成环境污染。原因是干电池内含有酸和汞、镉等重金属元素，排放到地下水中污染环境。一节一号电池烂在地里，能使一平方的土壤永远失去利用价值，一粒纽扣电池可使 600 t 水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。 太阳能电池 1. 请大家阅读课本，说说对太阳能电池的了解。 2. 交流太阳能电池的构造和使用太阳能电池的优缺点。 优点：取之不尽，没有污染； 缺点：受天气条件的限制。 燃料电池 燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特点是由于反应过程中不涉及燃烧， 因此其能量转换效率不受 “卡诺循环”的限制，其能量转换率高达60%－80%，实际使用效率则是普通内 燃机的2－3倍。另外，它还具有燃料多样 化、排气干净、噪音低、对环境污染小、 可靠性高及维修性好等优点。 发电机是把其他形式的能转化为电能的装置。常见的发电机有火力发电机、水力发电机、核能发电机等。 发电机 火力发电 1. 能量转化 ： 燃料的化学能 水和水蒸气的 内能 发电机转子的机械能 电能 2. 火力发电的优缺点 （ 1 ）优点：原材料易获得，设备简单不受客观因素的影响 （ 2 ）缺点：燃烧大量的煤、石油等燃料，这都是不可再生的；燃料燃烧还会产生大量的二氧化碳、含硫的气体和粉尘等，污染环境。 水力发电 1. 能量转化 水的机械能 水轮机的机械能 发电机 转子的机械能 电能 2. 水力发电的优缺点 （ 1 ）优点：对自然资源的综合利用，对环境没有污染。 （ 2 ）缺点：其发展受地理位置和自然条件变化的影响。 核能发电 核能发电是在核反应堆中利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。 1. 能量转化：核能 水和水蒸气的内能 发电机转子的机械能 电能 2. 核能发电的优缺点 优点 ： 用料省 , 运输方便 , 污染小； 缺点 ： 原材料比较少 , 结构比较复杂。 发电前景 1. 火力发电、水力发电和核能发电是目前发电的主力军。 2. 人们还在研究更多的利用各种资源发电的方法，如海 浪发电、地热发电、风力发电、磁流体发电等，除了在地面建立太阳电站外，还拟建立太空发电站。 某干电池的外包装说明（部分） 如右边文字所示，请回答（每小题 各答一点即可） （ 1 ）保养或使用电池过程中应注 意： ___________________________ ______________________________ （ 2 ）废旧电池应如何处理 ______________________________ 注意：使用前确认电池正(+)负(-)极。请勿将电池充电、火烧、与旧电池或不同类电池混用、请勿拆解电池或卸下聚能环，避免造成电池漏液或破裂。 清洁干燥保养，使用时不短接， 不与旧电池混用。 废旧电池分类回收。 一、电能的产生 二、电源包括：电池和发电机 （一）种类：干电池 蓄电池 太阳电池 燃料电池 （二）能量转化 （三）对环境的影响 三、发电机 （一）发电方式：火力发电、水力发电、核能发电 （二）能量转化 （三）对环境的影响 （四）新型发电方式 第十八章 电能从哪里来 第二节 科学探究：怎样产生感应电流 回顾：奥斯特实验 说明：通电导体周围存在磁场； 电流的磁场方向与电流方向有关。 奥斯特实验证明了电流能够产生磁即电流的磁效应 , 成为第一个发现电与磁之间有联系的人而载入史册 ! ?电能产生磁,磁是不是能产生电 思考 : 怎样才能产生电 实验探究 猜想与假设 线圈只有转动时才有电流 , 可能与导体在线圈在磁场中的运动有关。 制订计划与设计实验 进行实验 结论 : 导体是闭合电路的一部分； 导体做切割磁感线运动； 电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关。 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。 电磁感应中所产生的电流称为感应电流。 电磁感应现象 注 意 闭 合 切 割 法拉第 法拉第 (1817-1867)1791 年 9 月 22 日生在一个手工工人家庭，家里人没有特别的文化，而且颇为贫穷。法拉第的父亲是一个铁匠。法拉第小时候受到的学校教育是很差的。十三岁时，他就到一家装订和出售书籍兼营文具生意的铺子里当了学徒。但与众不同的是他除了装订书籍外，还经常阅读它们。他的老板也鼓励他，有一位顾客还送给了他一些听伦敦皇家学院讲演的听讲证。 1812 年冬季一天，正当拿破仑的军队在俄罗斯平原上遭到溃败的时候，一位二十一岁的青年人来到了伦敦皇家学院，他要求和著名的院长戴维见面谈话。作为自荐书，他带来了一本簿子，里面是他听戴维讲演时记下的笔记。这本簿子装订得整齐美观，这位青年给戴维留下了很好的印象。戴维正好缺少一位助手，不久他就雇用了这位申请者。 信息窗  法拉第被公认为最伟大的 " 自然哲学家 " 之一。法拉第的伟大成功也许部分地正是由于他所生活的时代。丰富的想象力加上足智多谋的实验才能，工作热情和相应的耐性，使他能够迅速地分辨假象，统观一切。他具有哲学思想，他在几何学和空间上的洞察力，以及善于持久思考的能力，正好补偿了他数学上的不足。在他留下来的笔记中，有下面一段话：     " 我一直冥思苦索什么是使哲学家获得成功的条件。是勤奋和坚韧精神加上良好的感觉能力和机智吗？难道适度的自信和认真精神不是必要的条件吗？许多人的失败难道不是因为他们所向往的是猎取名望，而不是纯真地追求知识，以及因获得知识而使心灵得到满足的快乐吗？我相信，我已见到过许多人，他们是矢志献身于科学的高尚的和成功的人，他们为自己获得了很高名望，但是还有一种此在他们心灵上总是存在着妒忌或后悔的阴影，我不能设想一个人有了这种感情能够作出科学发现。至于天才及其威力，可能是存在的，我也相信是存在的，但是，我长期以来为我们实验室寻找天才却从未找到过。不过我看到了许多人，如果他们真能严格要求自己，我想他们已成为有成就的实验哲学家了。 法拉第 电磁感应现象的应用 1. 发电机 2. 变压器 3. 动圈式话筒 拓展 电磁感应现象中能量如何变化？ 电磁感应现象中电源是什么？ ????????????????????? 练一练 1. 下列说法正确的是（ ） A .电动机工作时将机械能转化成电能 B .话筒工作时将电能转化成机械能 C .变压器是根据电磁感应原理制造的 D .蓄电池不能将电能转化成化学能 2 .下列电器工作过程中，把电能转化为机械能的是（   ） A .电磁继电器    B .发电机 C .电饭煲    D .电动机 C D 3. 下列说法正确的是（   ） A .导体在磁场中运动能产生感应电流  B .电动机是消耗了机械能得到电能 C .发电机将贮存的化学能转化成电能  D .换向器能改变线圈中的电流方向 D 4. 如图所示，当弹簧测力计吊着一磁体，沿水平方向从水平放置的条形磁铁的 A 端移到 B 端的过程中，能表示测力计示数与水平位置关系的是图中的（ ） D A B C D 5. 下列机器或装置是利用“通电导体在磁场中受力运动”的原理工作的是（  ） A .发电机  B .电铃  C .电动机  D .电磁起重机 6. 发现电磁感应现象的科学家是（  ） A .奥斯特  B .安培   C .法拉第  D .焦耳 C C 7. 下列四组边线，不完全正确的是（  ） A .冬天玻璃上结出窗花     汽化    夏天湿衣服晾干       凝化 B .闻其声知其人     振动发声 风吹树叶哗哗响    音色不同 C .近视镜        凸透镜 照相机镜头      凹透镜 D .发电机     利用磁极间的相互作用 磁悬浮     通电线圈在磁场中受力转动 D 8. 下列说法中符合实际的是（ ） A. 受地磁场的作用，静止的小磁针的 S 极总是指向地球的北方 B. 高层建筑物顶端装有避雷针 C. 行驶的汽车刹车时，乘客会向后倾倒 D. 阳光下人们用近视眼镜取火 9. 下列电器对应的工作原理正确的是（ ） A .发电机 —— 电流磁效应 B. 电动机 — 磁场对通电线圈作用 C .电磁铁 —— 电磁感应 D .电磁继电器 —— 电流的热效应 B B 10. 如图所示，在“山”字型铁芯的 B 端绕有一通电线圈，则它的磁极位置 ( ) A . A 端为 N 极， C 端为 S 极 B . A 端为极 C 端为 N 极 C . A 、 C 两端均为 N 极， B 端为 S 极 D . A 、 C 端均为 S 极， B 端为 N 极 D 11 .以下哪种物理现象的发现和利用，实现了电能大规模生产（把机械能转化为电能）使人们从蒸汽时代进入电气时代（  ） A. 电流通过导体发热 B. 电磁感应现象 C. 电流的磁效应 D. 通电线圈在磁场中转动 12. 在如图所示的四个通电螺线管中，能正确地表示通电螺线管磁极极性的是 （ ） B D 13 .下列说法中正确的是（ ） A .电铃是利用电流的热效应工作的 B .奥斯特实验说明了通电导体周围存在磁场 C .发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的 D .电动机是把机械能转化为电能的设备 14 .下列作图完全正确的是（ ） B A 15. 下面所做的验证性实验中，不正确的是（ ） A . 在圆盘上间隔涂上红、蓝、绿等色，旋转后圆盘呈白色， 说明白光由各种色光组成 B . 在冷水、热水中各加入一滴墨水，发现热水变色快，说明 分子热运动与温度有关 C . 将磁体靠近通电的灯泡，发现灯丝抖动，说明通电导体在 磁场中受到力的作用 D . 从滑梯上滑下时臀部有灼热感，说明热传递可以改变物体 的内能 D 16. 回顾所用的科学方法，下列说法不正确的是（ ） A . 将固体分子看成是一些用弹簧连接的小球，这是模型法 B . 发现导线太长而采取缠绕的方式从而制成滑动变阻器，这是利用了缺点列举法 C . 为观察玻璃瓶的形变，采取观察瓶塞上玻璃管中液面的变化， 这是用了放大法 D . 由电生磁想到磁能否生电，这是一种控制变量法 D 17. 如果将两根磁棒的磁极互相靠近时，它们是 互相排斥 ，则互相靠近的磁极 ( ) A. 一定是 N 极 B. 一定是 S 极 C. 一定是同名磁极 D. 一定是异名磁极 C 第十八章 电能从哪里来 第三节 电能的输送 高压输电 1. 远距离输电 —— 高压输电 【拓展延伸】变压器原理 变压器是根据电磁感应的原理做成的,变压器有两个独立的共用一个铁芯的线圈,分别叫做初级线圈和次级线圈。交流电的方向和大小是随时间变化的,变压器初级线圈通上交流电时,变压器的铁芯中产生了交变的磁场,在次级线圈就感应出频率相同的交流电压。变压器的初次级线圈的匝数比等于电压比。变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压,因为直流电的方向和大小是不变的,通过变压器不会产生交变磁场。 可以减少输电线上的电能有损失。 家庭用电的电压是 220 V ，然而高压输电线上的电压通常都有几十万伏。为何采用高压输电？ 2. 高压输电 —— 减少输电线上的电能损失 (1 ) 减小导线电阻； 2 .如何减少电能损失 ? (2) 减小输电线中的电流； 1 .为什么输电线上有电能损失 ?  由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量 Q ，损失一部分电能，同时损失一部分电压。 (3) 采用高压输电。 1. 电弧触电： 人与高压带电体距离到一定值时，高压带电体与人体之间会发生放电现象，导致触电。 高压触电及其防护 2. 跨步电压触电： 高压电线落在地面上时，在距高压线不同距离的点之间存在电压。人的两脚间存在足够大的电压时，就会发生跨步电压触电。 1.为了减小远距离输电中的能量损失,应采用的办法是 ( ) A.增大输电的电流,降低输电电压 B.减小输电的电流,提高输电电压 C.只需降低输电电压就行 D.只需提高输电电流就行 B 2.某中学初三年级的同学开展了一次参观三峡水利枢纽工程的实践活动。他们通过参观、调查了解到:已修建成的拦河大坝建在坚硬的花岗岩基石上,形状为上窄下宽,高度为185米。2003年第一台发电机组开始发电,其电能采用高电压输送到我国的华中、华东和川东地区。问:采用高压输电是为了在输送的电功率一定时,减小输电线路上的电能损失。请你利用所学的电学知识加以解释。 【解析】本题考查电能的输送。电流流经导线,导线发热造成电能损耗。根据 P=I 2 R ,要减少输电线上因发热而损失的电能,就要减小输电线中的电流,减小输送电流的同时又要保证输送功率不变,根据 P=UI ,只有提高输送电压,这就是高压输电的原理。 答案:由公式 P=UI 可知,输电线上的电流 I= , 输电线消耗的功率 P 线 =I 2 R= ， 在输送功率不变的情况下,输送电压越高,线路上损耗的功率越小,能源的利用率越高。 3.根据焦耳定律,电流通过导线要      ,由于远距离输送电能,导线较长,因此导线电阻     ,所以导线上由于    损失的电能较大。由 Q=I 2 Rt 可知,若电流减小为原来的 ,则在相同的时间内产生的热量减小为原来的      ,可见      是减少电能损失的有效办法。 【解析】本题考查电能的输送。电流通过导体会产生热量,故 在电能输送过程中会造成能量损失,由于导线的电阻不易改变, 故减小输电线中的电流是减少电能损失的有效办法。 答案:发热 较大 发热   减小输电电流 一、电能的输送： 1. 电能输送的途径：发电厂 → 升压变压器 → 高压线路 → 降压变压器 → 用电单位 2. 高压输送以减小电能的损失。 二、高压触电方式：电弧触电和跨步电压触电。