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1、第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展第一节电磁技术的发展第一节电磁技术的发展第二节电机的发明对能源第二节电机的发明对能源利用的作用利用的作用栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展目标导航目标导航1.了解电磁技术的发展过程及对社会发展的了解电磁技术的发展过程及对社会发展的影响影响2知道能源的分类及如何利用能源知道能源的分类及如何利用能源3电机对能源利用的作用电机对能源利用的作用(重点和难点重点和难点)栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电
2、磁技术与社会发展新知初探自学导引新知初探自学导引一、古代对电和磁的认识一、古代对电和磁的认识古希腊哲学家泰勒斯的记载用木块摩擦过的古希腊哲学家泰勒斯的记载用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体的现象琥珀能够吸引碎草等轻小物体的现象我国文字记载的电磁现象：殷商时代的甲骨我国文字记载的电磁现象：殷商时代的甲骨文中就有文中就有“雷雷”字；西周时代的青铜器上刻字；西周时代的青铜器上刻有有“电电”字；字；栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展西汉末年，就有过摩擦的玳瑁能吸引微小物西汉末年，就有过摩擦的玳瑁能吸引微小物体的记载；东汉王充把琥珀摩擦后可以吸引体的记载；东汉王充把琥
3、珀摩擦后可以吸引微小物体与磁石吸引针的现象同时提出微小物体与磁石吸引针的现象同时提出利用磁石指南的特性发明的利用磁石指南的特性发明的_，是电，是电磁领域的第一个重大发明指南针的应用，磁领域的第一个重大发明指南针的应用，推动了人类航海事业的发展，促进了世界文推动了人类航海事业的发展，促进了世界文化的交流化的交流指南针指南针栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展二、近代电磁技术与第二次工业革命二、近代电磁技术与第二次工业革命近代电磁领域的重要发明与发现近代电磁领域的重要发明与发现科学家科学家时间时间发明或发现成果发明或发现成果伏打伏打1800年年_奥斯特奥斯特1820年年
4、_发明电池发明电池发现电流的磁效应发现电流的磁效应栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展科学家科学家时间时间发明或发现成果发明或发现成果亨利亨利1827年年发明实用的电磁铁发明实用的电磁铁法拉第法拉第1831年年_西门子西门子1866年年发明实用的自激式发明实用的自激式直流发电机直流发电机爱迪生爱迪生1879年年发明白炽灯发明白炽灯特斯拉等特斯拉等19世纪世纪80年代末年代末发明交流输电技术发明交流输电技术发现电磁感应定律发现电磁感应定律栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展近代电磁领域的发明、发现，催生了电力工近代电磁领域的发明、发现，催生
5、了电力工业，引发了第二次工业革命，促进了社会发业，引发了第二次工业革命，促进了社会发展展栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展三、现代电磁技术的发展三、现代电磁技术的发展1电力、电子信息、电信产业在国民经济电力、电子信息、电信产业在国民经济中占有重要地位中占有重要地位2信息交流领域的电磁技术的发明成果信息交流领域的电磁技术的发明成果19世纪末期，莫尔斯发明电报世纪末期，莫尔斯发明电报19世纪末期，贝尔发明电话世纪末期，贝尔发明电话栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展19世纪六十年代，麦克斯韦预言世纪六十年代，麦克斯韦预言_的的存在赫兹用实验
6、证实电磁波的存在存在赫兹用实验证实电磁波的存在19世纪末期，马可尼发明世纪末期，马可尼发明_20世纪早期，出现广播和电视世纪早期，出现广播和电视20世纪末期，出现互联网技术世纪末期，出现互联网技术3_是现代化的基础，极大地促是现代化的基础，极大地促进了社会的发展进了社会的发展电磁波电磁波无线电通信无线电通信电磁技术电磁技术栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展四、能源及其利用方式四、能源及其利用方式1按基本形态分类按基本形态分类直接利用直接利用栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展2按再生性分类按再生性分类再生能源再生能源非再生能源非再生能源
7、栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展五、电机与能源五、电机与能源1电能是应用最广泛的能源，通过电能是应用最广泛的能源，通过_可可使电能与其他形式的能相互转换使电能与其他形式的能相互转换电机电机电能电能机械能机械能栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展3电机把一次能源转换成机械能的过程如电机把一次能源转换成机械能的过程如下：下：栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展要点突破思维启动要点突破思维启动1把机械能转化为电能把机械能转化为电能发电机的发明发电机的发明在法拉第发明了圆盘发电机后，各种各样的在法拉第发明了圆盘发电
8、机后，各种各样的发电机设计方案如雨后春笋般不断涌现发电机设计方案如雨后春笋般不断涌现对发电机和电动机的认识对发电机和电动机的认识栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展(1)第一台永磁发电机第一台永磁发电机1832年，法国的皮克西年，法国的皮克西(H.Pixii)发明了用永久发明了用永久磁铁制造的发电机如图所示这台机器用手磁铁制造的发电机如图所示这台机器用手摇驱动，使磁铁相对于线圈旋转摇驱动，使磁铁相对于线圈旋转皮克西的永磁发电机皮克西的永磁发电机栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展由于永久磁铁的磁场较弱，手摇的转速较小由于永久磁铁的磁场较弱
9、，手摇的转速较小,因此得到的功率也较小，但这是根据法拉第因此得到的功率也较小，但这是根据法拉第电磁感应原理制造的第一台有实用意义的发电磁感应原理制造的第一台有实用意义的发电机电机栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展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带有整流子的手摇永磁发电机如图所示它台带有整流子的手摇永磁发电机如图所示它能得到比当时的化学电池更高的电压，可以作能得到比当时的化学电池更高的电压，可以作为实验室所需要的电源为实验室所需要的电源克拉克的手摇永磁发电机克拉克的手摇永磁发电机栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发
10、展第三章电磁技术与社会发展(2)向大电流发展向大电流发展此后，许多发明者制造了一系列改进的发电此后，许多发明者制造了一系列改进的发电机，朝着增大电流方向发展有的用三个蹄机，朝着增大电流方向发展有的用三个蹄形磁铁组合在一起，有的将许多蹄形磁铁呈形磁铁组合在一起，有的将许多蹄形磁铁呈辐射状排列，用以增大磁场其中，英国的辐射状排列，用以增大磁场其中，英国的霍姆斯霍姆斯(F.H.Holmes)对永磁发电机的发展起对永磁发电机的发展起了很大的作用为了使灯塔更明亮，了很大的作用为了使灯塔更明亮，栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展他曾制造了一台用他曾制造了一台用36个个U形磁铁
11、组成的大型永形磁铁组成的大型永磁发电机这台机器占地约磁发电机这台机器占地约0.45m2，重，重2t,效效率很低，当用一台转速为率很低，当用一台转速为600r/min的蒸汽机的蒸汽机驱动时，输出功率还不到驱动时，输出功率还不到1.5kW，但是，它，但是，它确实能使灯塔发出更明亮的光法拉第也说确实能使灯塔发出更明亮的光法拉第也说,发出的光是发出的光是“如此地强烈，如此地厚实，如如此地强烈，如此地厚实，如此地凝聚，如此地没有暗影的晃动，以至于此地凝聚，如此地没有暗影的晃动，以至于人们不能不渴望它的成功人们不能不渴望它的成功”栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展(3)电磁铁
12、代替永磁铁电磁铁代替永磁铁为了增强磁场，一些发明者另辟蹊径，提为了增强磁场，一些发明者另辟蹊径，提出了用电磁铁代替永磁铁的设想最初，出了用电磁铁代替永磁铁的设想最初，用伏打电池给电磁铁供电，发电量有了很用伏打电池给电磁铁供电，发电量有了很大提高大提高1866年，德国人西门子年，德国人西门子(E.W.Siemens)和英和英国人瓦利国人瓦利(S.A.Varley)分别发明了自激发电分别发明了自激发电机机(如图所示如图所示)栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展这种发电机利用自身发出的电，使磁极线圈这种发电机利用自身发出的电，使磁极线圈产生磁场，大大提高了发电机的效率自激
13、产生磁场，大大提高了发电机的效率自激发电机称得上是现代实用发电机的雏形发电机称得上是现代实用发电机的雏形栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展今天，人们普遍承认，制造第一台能够产生真今天，人们普遍承认，制造第一台能够产生真正连续电流的、具有实用尺寸的直流发电机的正连续电流的、具有实用尺寸的直流发电机的荣誉应归于比利时的格拉荣誉应归于比利时的格拉(Z.T.Gramme)他他于于1873年首先在维也纳展出了直流电动机年首先在维也纳展出了直流电动机(如如图所示图所示)，接着很快就生产了适应灯塔照明、，接着很快就生产了适应灯塔照明、电镀、工厂照明等各种不同用途的发电机电镀、工
14、厂照明等各种不同用途的发电机格拉姆的直流发电机格拉姆的直流发电机栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展(4)爱迪生的推广爱迪生的推广随着白炽灯的发明，随着白炽灯的发明，1880年，美国发明家爱年，美国发明家爱迪生改进了西门子发电机，使它可以广泛地迪生改进了西门子发电机，使它可以广泛地应用在家用照明和动力上从此，发电机才应用在家用照明和动力上从此，发电机才得到广泛的应用，开始了以电的应用为标志得到广泛的应用，开始了以电的应用为标志的世界的世界“第二次产业革命第二次产业革命”栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展从法拉第发现电磁感应原理至爱迪生把
15、电从法拉第发现电磁感应原理至爱迪生把电的应用推广到工业生产的各个方面，经历的应用推广到工业生产的各个方面，经历了整整了整整50年的时间究其原因，除了早期年的时间究其原因，除了早期的发电机采用永久磁铁，磁场弱、电流小的发电机采用永久磁铁，磁场弱、电流小的缺陷外的缺陷外,另一方面的原因是社会上还没有另一方面的原因是社会上还没有电灯、感应电动机，对电力的需要不像爱电灯、感应电动机，对电力的需要不像爱迪生发明电灯后那么迫切因此，发电机迪生发明电灯后那么迫切因此，发电机的发展较为缓慢的发展较为缓慢栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展2把电能转化为机械能把电能转化为机械能电动机
16、的发明电动机的发明根据奥斯特关于载流导线的电冲突是圆形的根据奥斯特关于载流导线的电冲突是圆形的描述，法拉第设计了如图的装置当他接通描述，法拉第设计了如图的装置当他接通电源后，左边磁棒绕导线旋转，右边导线绕电源后，左边磁棒绕导线旋转，右边导线绕磁棒旋转，这就是有名的磁棒旋转，这就是有名的“电磁旋转实验电磁旋转实验”这是继奥斯特发现之后的又一个重大进展，这是继奥斯特发现之后的又一个重大进展，它使奥斯特的瞬间运动变得连续起来它使奥斯特的瞬间运动变得连续起来栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展世界上第一台电动机的雏形在法拉第的创造世界上第一台电动机的雏形在法拉第的创造性实验
17、中被孵化出来了，这预示着将要有新性实验中被孵化出来了，这预示着将要有新的动力机械造福人类了的动力机械造福人类了栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展1感应电动机的结构感应电动机的结构感应电动机如图所示，它同样由定子和转子感应电动机如图所示，它同样由定子和转子两大部分组成定子由铁芯和嵌在铁芯中互两大部分组成定子由铁芯和嵌在铁芯中互成成120角的三组线圈组成转子是由铁芯和角的三组线圈组成转子是由铁芯和嵌在铁芯上的闭合导体构成闭合导体的外嵌在铁芯上的闭合导体构成闭合导体的外形像个鼠笼，因此又叫鼠笼式感应电动机形像个鼠笼，因此又叫鼠笼式感应电动机感应电动机的结构和原理感应电动
18、机的结构和原理栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展当在定子的三组线圈中通以三相交变电流时当在定子的三组线圈中通以三相交变电流时,转子就会迅速反向转动转子就会迅速反向转动栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展2剖析感应电动机的原理剖析感应电动机的原理如图所示，在一个蹄形磁铁中间放置一枚小如图所示，在一个蹄形磁铁中间放置一枚小磁针，当磁铁转动时，由于磁极间的相互作磁针，当磁铁转动时，由于磁极间的相互作用，它会带着小磁针一起转动用，它会带着小磁针一起转动如果在蹄形磁铁中放置一个闭合的小铝框如果在蹄形磁铁中放置一个闭合的小铝框(如如图图)，当磁铁转
19、动时，可以发现小铝框会跟随，当磁铁转动时，可以发现小铝框会跟随着磁铁转动这是什么道理呢？着磁铁转动这是什么道理呢？栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展因为磁铁转动时，穿过铝框的磁通量发生了因为磁铁转动时，穿过铝框的磁通量发生了变化，铝框中产生感应电流，感应电流跟磁变化，铝框中产生感应电流，感应电流跟磁铁磁场的相互作用，使它跟随着磁铁转动铁磁场的相互作用，使它跟随着磁铁转动栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展这个实验告诉我们：如果设法在空间形成一这个实验告诉我们：如果设法在空间形成一个旋转的磁场，那么放在旋转磁场中的闭合个旋转的磁场，那么放
20、在旋转磁场中的闭合导体，就会在电磁相互作用的驱动下发生转导体，就会在电磁相互作用的驱动下发生转动动研究表明：三相交变电流能在空间产生旋转研究表明：三相交变电流能在空间产生旋转磁场，仿佛有一块旋转着的磁铁一样磁场，仿佛有一块旋转着的磁铁一样栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展所以，在三个互成所以，在三个互成120角的线圈中，通入角的线圈中，通入三相交变电流，同样会使放置其中的闭合铝三相交变电流，同样会使放置其中的闭合铝框转动框转动(如图所示如图所示)三相交变电流产生旋转磁场三相交变电流产生旋转磁场栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展典题例证
21、讲练互动典题例证讲练互动例例1下面是能源的开发和利用图示，请在下面是能源的开发和利用图示，请在中填上相应的能源名称或电机名称中填上相应的能源名称或电机名称对能源的开发和利用的认识对能源的开发和利用的认识栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展【思路点拨思路点拨】了解能源的分类和发电机、了解能源的分类和发电机、电动机的作用即可解决本题电动机的作用即可解决本题栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展【答案答案】煤煤石油石油电能电能发电发电机机电动机电动机核能核能太阳能太阳能【方法总结方法总结】发电机作用是把其他形式的发电机作用是把其他形式的能转化为电
22、能，电动机是把电能转化为机械能转化为电能，电动机是把电能转化为机械能能栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展简述简述18世纪电磁领域的重大发现世纪电磁领域的重大发现(或发或发明明)及其物理学家及其物理学家例例2学科内综合应用学科内综合应用栏目栏目导引导引第三章电磁技术与社会发展第三章电磁技术与社会发展【思路点拨思路点拨】识记电磁领域的物理学家及识记电磁领域的物理学家及重要发明重要发明【精讲精析精讲精析】电池电池伏打；电流磁效应伏打；电流磁效应奥斯特；实用电磁铁奥斯特；实用电磁铁亨利；电磁感亨利；电磁感应定律应定律法拉第；自激式直流发电机法拉第；自激式直流发电机西门子；白炽灯西门子；白炽灯爱迪生；交流输电技术爱迪生；交流输电技术特斯拉等特斯拉等【答案答案】见精讲精析见精讲精析