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1、九年级物理总结复习：电从哪里来上海科技版【本讲教育信息】一. 教学内容：总结复习：电从哪里来基本要求：1. 通过对具体知识点的复习，唤起同学们对所学的知识的回忆。2. 通过我的总结与复习，使同学们对所学知识形成知识体系。3. 通过具体的例题讲评，提高同学们利用知识来解决实际问题的能力。重点内容：知识体系的形成、应用能力的提高。难点内容：灵活应用所学知识来解决生活中的常见问题。二. 重点、难点解析（一）电能的产生电能是日常生活中的重要能源，它主要来自两个方面，一是电池，二是发电机。（二）电池电池是一种把其他形式的能转化为电能的装置，电池提供的是直流电。由于制作材料、工作原理和用途的不同，电池有很
2、多种类。1. 化学电池 化学电池是把化学能转化为电能的装置，是生活中最常用到的电池。化学电池的种类和型号很多。其常见的形状有圆柱体，也有长方体，还有其他形状。锌-锰电池又称勒兰社电池，是法国科学家勒兰社于1868年发明的由锌作负极，二氧化锰为正极，电解质溶液采用中性氯化铵、氧化锌的水溶液，面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池，由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态，故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种，板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次
3、是A：黑色二氧化锰粉末-用于吸收在正极上生成的氢气；B：用饱和的氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。干电池的电压大约为1.5V，不能充电再生。2. 蓄电池其实蓄电池也属于化学电池。它在使用之前要先充电，充电时是将电能转化为化学能蓄存在电瓶内；当其向外放电时，则将化学能又转化为电能。蓄电池能供给较大的电流，电压也比较稳定。常见的蓄电池是铅酸蓄电池铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开；两极均浸入到硫酸溶液中。一个铅酸蓄电池的电压为2V，使用时常将多个电池串联
4、起来使用，如汽车上的蓄电池组是将6个蓄电池串联起来组成的12V电源。蓄电池的铅电极板和电解液如果乱丢弃，也会造成环境污染。3. 太阳能电池太阳能电池是人类利用太阳能的一种装置，它是利用光伏特效应将太阳光直接转变成电能的，只有当太阳光照射时才发电，因此，必须有一个蓄电池来储存电力。目前，光电池中常用的一种为硅电池，其光电转换效率可达11%14%。此外，还有硫化镉电池、砷化镓电池、碲化镉电池等。太阳能电池的应用越来越广泛，前景越来越光明。太阳能汽车、太阳电池发电、太阳能飞船、太空太阳能电站等利用太阳能的研究受到世界各国的普遍重视，是一些国家今后能源领域中的重点发展方向。有专家预测，太阳能电池将成为
5、21世纪的重要电力来源之一。太阳能电池可以做得比较小巧，用在计算器、玩具等到上面。大量的太阳能电池联成阵列，可以建成太阳能发电站，巨大的太阳能帆板是人造卫星上的主要电源之一。太阳能取之不尽，没有污染，因此太阳能电池是廉价而又干净的电源，它的不足之处是受到天气的限制。4. 燃料电池燃料电池是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置，是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装置。具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”。电池工作时需要连续地供给活物质（起反应的物质）燃料和氧化剂，这又和其它普通化学电池不大一样。由于其具有发电效率高，适应多种燃料和环境特性好等优点，近年来已在
6、积极地进行开发。由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。此外，还具有以下优点：（1）部分负荷时也能保持高的效率；（2）通过与燃料供给装置的组合，可适用范围的燃料；（3）由于输出功率单位由堆的输出功率决定，故机组容量具有自由度；（4）电池本体的负荷响应性好；（5）NOX及SOX等的排出量少，有利环保。燃料电池的优点是能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪声、无尘埃、无辐射，是一种清洁的能源。这种小型设备可以为手机、笔记本电脑和其他一些便携设备提供能量，和目前所使用的锂离子电池相比，
7、重量只相当于原有锂离子电池一半的燃料电池就可以提供约4倍的电池能量。不过这样的设备目前还处于试验当中，估计要到2006年大规模投产后才能进入市场。（三）发电机电池提供的电能是有限的，更充足，更强大的电能要通过发电机获取。发电机也是一种把其他形式的能转化成电能的装置。目前常用的发电方式有火力发电、水力发电和核能发电。1. 火力发电 利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。煤、石油等燃料在锅炉内燃烧后，把燃料的化学能转化为内能并传递给锅炉内的水，高温高压的水和水蒸气在通过蒸气轮机时，将内能转化为汽轮机叶轮的机械能。汽轮机的叶轮和发电机的
8、转子是连在一起的，发电机的转子获得机械能后将机械能转化为电能。火力发电系统主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。火力发电也是传统的电力能源获取手段之一，尤其是在缺少水资源的地区。相对于需要修建大坝和水库的水力发电，具有投资少、见效快的特点。但火力发电对环境的污染较严重，这是目前需要解决的难题。2. 水力发电水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含之势能转换成水轮机的动能，再将水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力的电压低，要输送到
9、远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备的电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。水力发电有如下特点：能源的再生性。水流按照一定的水文周期不断循环，从不间断，因此水力资源是一种再生能源。发电成本低。水力发电只是利用水流所携带的能量，无需再消耗其他动力资源。高效而灵活。水力发电的主要动力设备水轮发电机组，不仅效率较高而且启动、操作灵活。工程效益的综合性。筑坝拦水形成了水面辽阔的人工湖泊，控制了水流，因此兴建水电站一般都兼有防洪、灌溉、航运、给水以及旅游等多种效益。另一方面，也可能出现泥沙淤积、淹没良田、森林、古迹等
10、情况。一次性投资大。3. 核能发电 核能指原子核能，又称原子能，是原子结构发生变化时放出的能量。目前，从实用来讲，核能指的是一些重金属元素铀、钚的原子核发生分裂反应(又称裂变)或者轻元素氘、氚的原子核发生聚合反应（又称聚变）时，所放出的巨大能量，前者称为裂变能，后者称为聚变能。通常所说的核能是指受控核裂变链式反应产生的能量。 核能的特点是能量高度集中。1t铀-235在裂变反应所放出的能量约等于1t标准煤在化学反应中所放出能量的240万倍。据估算地球上已探明的易开采的铀储量，如果以快中子堆加以利用的话所提供的能量将大大超过全球可用的煤、石油和天然气储量的总和。 现在核能已成为一种大规模和集中利用
11、的能源，可以替代煤、石油和天然气，目前主要用于发电。（四）电磁感应1. 知识要点（1）知道电磁感应现象。（2）知道产生感应电流的条件，能对导体中有无感应电流作出判断。（3）知道在电磁感应现象中，机械能转化为电能。2. 重点知识释析（1）电磁感应的概念：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。（2）在电磁感应现象中，切割磁感线的导体中产生了电流，此时导体成了电源。（3）在电磁感应现象中能量的转化是由机械能转化为电能。（4）英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，并进一步揭示了电和磁的联系，导致了发电机的发明。（5）导体中感应电
12、流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向有关。理解电磁感应现象时应注意以下几点：电磁感应现象指出的是产生感应电流的条件。感应电流产生的条件有三点：电路是闭合的；导体要在磁场中要做切割磁感线的运动；切割磁感线运动的导体只能是一部分。如果电路不闭合，即使导体切割磁感线，也不会产生感应电流，只在导体两端产生感应电压。依据上述产生感应电流必须满足的条件可知：图(A)中线框不切割磁感线，无感应电流。图(B)中线框的ad和bc边两部分都切割磁感线，并非一部分导体，无感应电流；图(C)中虽只有ab这一部分导体切割磁感线，但电路不闭合，只产生感应电压，而无感应电流；图(D)中bc边不在磁场中，ad边切割磁感线，
13、且电路是闭合的，故有感应电流产生。（6）从能量角度分析电磁感应现象：当使闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，用力移动导体做了功，消耗了机械能，同时在导体中产生了感应电流，实现了机械能向电能的转化。所以，在电磁感应现象中，机械能转化成电能。（五）发电机要点解析1. 知识要点(1)发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。(2)交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。(3)周期性地改变方向的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的交流电，周期是0.02s，频率是50Hz。电流方向不变的电流叫直流电。2. 重点知识释析交流发电机的特点：把机械能转化为电能
14、的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。(1)为什么交流发电机中产生的电流方向是周期性变化的？感应电流的方向是由导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向决定的，感应电流方向的变化也是由其中一个因素的变化所引起的。在旋转线圈式发电机中，磁极是固定的，所以这种发电机中电流方向的变化肯定是由于线圈切割磁感线运动方向的变化所引起的。如图所示，当线圈平面开始转动后，线圈导线ab边和cd边做切割磁感线运动，由于ab边和cd边的运动方向相反，所以两条边中产生方向相反的感应电流。但是，从线圈整体来看，线圈中的电流的绕向是一致的，如从M端流向N端。当线圈转过180后，线圈ab边和cd
15、边的位置正好交换，继续转动切割感线时，两条边的运动方向都与前半周相反，产生的感应电流方向也与前半周相反，此时从线圈整体来看电流的流向就成了从N端流向M端。因此，线圈中产生的感应电流方向前半周朝一个方向，后半周则与其反向。当线圈连续转动时，电流方向将周期性地重复上述的变化，这种周期性变化的电流就是交流电。发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分），滑环两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。为什么大型发电机要采用旋转磁极式的结构？为了使发电机发出很高的电压和很强的电流，大型发电机的线圈的匝数很多
16、，导线也很粗。要使巨方的线圈高速旋转、需要解决的技术问题比较复杂，因此大型发电机采用线圈不动而磁场旋转的方式，即采用旋转磁极式发电机。（六）电能的输送1. 电能输送的过程：发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位。2. 远距离输送电能要用高压电，其目的是可以在不减少输送功率的前提下，有效地减少输送过程中的电能损失。因为当导体中有电流通过时，导体就会发热，根据焦耳定律，产生的热量Q=I2Rt，电能的损失与电流的平方成正比。因此，要减小输电线路中因发热损失的电能，最好的办法是减少输电线路中的电流。在发电机的输出功率一定时，根据P=UI可知，要减小输电电流又不减小输送功率，那只有提高输电电压U。
17、所以，远距离输电要用高电压。（七）电能的优越性1. 电能的应用具有四方面的优越性：电能来源广泛。自然界中存在的各种形式的能，都可以较容易地转化为电能；电能便于输送。只要用电线就可以把电能输送到远方任一用户；电能使用方便。它能够通过用电器很方便地转化为其他形式的能，而且用电器的效率比较高；电能有利于保护环境。电能比较清洁，在管理和操纵方面比较简单，污染少，工作场所容易保持干净。2. 电能与其他形式能量转化的一些关系可表示如下：【典型例题】例1. 如图表示了闭合回路的一部分导体在磁场中运动的情况。其中不会产生感应电流的是（ ）A. A B. B C. C D. D 分析：产生感应电流的条件必须是闭
18、合回路的一部分导体做切割磁感应线运动。图中的(A)、(D)，导体运动时切割了磁感应线，会产生感应电流。而图(B)、(C)，导体运动时没有切割磁感应线，因而不可能产生感应电流。故应选(B)、(C)。例2. 图中，A、B为两个线圈，C为闭合回路的一段导体棒的横截面。闭合开关S，当导体棒向下运动时，导体中有无感应电流产生？为什么？如有，感应电流向什么方向？分析：本题综合运用右手螺旋定则和右手定则来进行发散思维。闭合开关S，用右手螺旋定则判断出线圈A右端为N极，线圈B左端为S极。于是导体棒所在处为磁感应线自左向右的磁场。当导体棒向下运动时，切割了磁感应线，所以有感应电流产生。进一步用右手定则判断，可知
19、感应电流方向垂直纸面向外。例3. 如图所示，闭合开关S，并给轻小线圈abcd通以电流，这时将观察到什么现象？试用学过的物理知识简要地予以解释。分析：这时将观察到轻小线圈abcd绕轴OO转动。这是因为闭合开关S后，线圈处于电磁铁的磁场中，所在处的磁感应线自右向左。当给线圈通电后，磁场对电流会产生力的作用。但因ab、cd两边电流的方向相反，故两边受到磁场作用力的方向也相反。这样，线圈将受到两个大小相等、方向相反，不在一条直线上的力的作用，于是绕OO轴发生转动。例4. 下列情况下通电导线一定会受到磁场的力的作用的是（ ）A. 通电导线放在一螺线管附近B. 在通电导线附近有一导线环C. 通电导线放在一
20、蹄形磁铁的两极之间D. 通电导线放在一蹄形磁铁的两极之间，且与蹄形磁铁两极的连线垂直放置分析：这里要防止误认为“螺线管”周围有磁场；“导线环”即通电导线。事实上，螺线管不通电，周围就没有磁场。(A)中的通电导线放在没有磁场的空间，当然不受磁场的作用力。(B)中，在通电导线附近有磁场，但磁场中放置的只是一个导线环，而不是通电的导线环，故也不会受到磁场的作用力。(C)中，一方是蹄形磁铁，提供磁场；另一方是通电导线。但必须注意，当通电导线与磁感应线垂直放置时，导线受到的磁场的作用力最大；而当通电导线与磁感应线平行放置时，导线受到的磁场的作用力最小为零。(C)不排除后一种情况的可能性，故不符合“一定”
21、受磁场作用力的要求。只有(D)才是应选的答案。例5. 利用_的原理，可以制成电动机。直流电动机的线圈是用_电源供电的。答： 通电线圈在磁场里受力发生转动；直流。例6. 如图是通电导线在磁场中的情况。其中不受磁场作用力的是（ ）分析：通电导线在磁场中若要受到场作用力，除必须有磁场和导线要通电之外，还必须注意通电导线不能与磁场的磁感应线平行放置，那样导线受力将为零。图中的(B)、(C)正好是这种情况，而(A)、(D)通电导线皆与磁场的磁感应线垂直，这时受力最大。因此选(B)、(C)。例7. 在如图所示的发电机工作原理图中，放在水平方向磁场中的矩形线圈逆时针方向转动，当转动到甲图位置时，由于线框_磁
22、感线，因而电路中_，当转到乙、丁两图的位置时，由于ab边切割磁感线的方向_，因而外电路中的电流方向_。分析：当线框转到图甲位置时，线框ab的运动方向水平向左，线框cd的运动方向水平向右，都和磁感线的方向平行，因而此瞬间，两线框都不切割磁感线，不产生感应电流。当转到图乙位置时，ab边的运动方向竖直向下，转到图丁的位置时，ab边的运动方向竖直向上，切割磁感线的方向正好相反，因而在图乙位置时，电流经A流出，而在图丁位置时，电经A流入，即在外电路中是交流电。解：依次填写：不切割；无电流；相反；相反。例8. 在远距离输电时，如果把输出电流减小到原来的，则相同时间内在线路上因发热而损失的电能将是原来损失电
23、能的（ ）A. 100倍 B. 10000倍C. D. 分析：根据焦耳定律，电流通过导体产生的热量Q=I2Rt，线路中的解：选项D正确例9.一座水电站输送的电功率是4800kW，输电线电压是220kV，若输电线总电阻为0.5，那么输电线路损失的电功率是多少？如果改用10kV的电压输电，输电线路上损失的电功率是多少？分析：根据输送功率和输电电压，算出输电电流，即可用公式P=I2R算出输电线上的损失功率。解：当用220kV电压输电时，线路中的电流当用10kV电压输电时，线路中的电流线路上损失的电功率分别为P1=I12R=(21.8)20.5W=273.6WP2=I22R=(480)20.5W=1.
24、15105W答：两情况下线路损失的功率分别是273.6W和1.15105W。说明：通过上述计算可知，当输电线的总电阻一定时，输电电压提高n倍，输电电流就减小n倍，而输电线上损失的电功率则增大n2倍。如【模拟试题】（答题时间：40分钟）一. 填空题1. 丹麦物理学家_首先发现了电流周围存在磁场，英国物理学家_首先发现了电磁感应现象。2. 直流电动机是根据_原理制成的，直流电动机工作时，线圈中电流方向是_的。（选填“变化”或“不变化”）。3. 我国民用交流电的周期是0.02s，由此可知该交流电的频率为_Hz，它表示1s内电流方向改变_次。4. 直流发电机是将_能转化成_能的机器，它是利用_的原理制
25、成的。5. 在图中，导体ab在磁场中向右运动时，电表G的指针不动，这是因为_；使电键S_后，ab向右运动时，电表G的指针发生了偏转，说明电路中有电流产生，这种现象叫做_。 6. 高压输送电能是为了_，输送的过程是发电站_用电单位。二. 选择题7. 下列说法中符合历史事实的是（ ）A. 法拉第实验和奥斯特实验得出的结论是一样的B. 法拉第实验证明，通电导体周围存在磁场C. 奥斯特实验时间在法拉第实验之前D. 奥斯特实验在法拉第实验之后8. 在磁场中的通电导体（ ）A.一定受到磁场力的作用B. 可能受到磁场力的作用C. 一定不受磁场力的作用D. 以上说法均不正确9. 关于通电导体在磁场里受力方向与
26、电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法中错误的是（ ）A. 电流方向改变时，导体受力方向改变B. 磁场方向改变时，导体受力方向改变C. 电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力方向改变D. 电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力方向不变10. 通电线圈在磁场里处于平衡位置时，下列说法中正确的是（ ）A. 磁感线与线圈平面平行，线圈不受力B. 磁感线与线圈平面垂直，线圈不受力C. 磁感线与线圈平面平行，线圈受到平衡力D. 磁感线与线圈平面垂直，线圈受到平衡力11. 直流电动机中，可以使线圈一到平衡位置就自动改变线圈中电流方向的装置是（ ）A. 线圈 B. 铜环C. 换向器 D. 电刷12. 关于
27、交流发电机的原理，下列说法正确的是（ ）A. 利用通电线圈在磁场里转动B. 利用换向器把直流电变为交流电C. 利用通电导体在磁场里受力而运动D. 利用电磁感应现象13. 如图，“”表示闭合电路的一部分导体在磁场中的横截面，箭头表示导体的运动方向。在下列四幅图中，导体中能产生感应电流的是（ ）14. 关于高压输电，若输送的电功率一定，下列说法中正确的是（ ）A. 电压增大到原来的2倍，输送的电能增大到原来的2倍B. 电压增大到原来的2倍，输送的电能增大到原来的4倍三. 计算题15. 输送4800kW的电功率，分别采用120kV高压和240V电压输电，输电线上的电流之比是多少？损失的电功率之比是多
28、少？16. 一台直流电动机的额定功率为500W，正常工作时通过它的电流是2.5A，求该电动机的额定电压。四. 实验题17. 某同学用一台部件齐全的手摇发电机发电时，发现线圈在磁铁中转动时，与发电机相连接的电流表的指针不动。试分析此故障原因。（设电流表是完好的，接线正确无误。）【试题答案】1. 奥斯特，法拉第 2. 通电线圈在磁场中受力发生转动，变化 3. 50，1004. 机械，电，电磁感应 5. 电路不闭合，闭合，电磁感应 6. 减小能量损失，升压变压器，高压输电线，降压变压器 7. C 8. B 9. D 10. D 11. C 12. D 13. D 14. C 15. I1I2=l50，P1P2=12500 16. 200V 17. 提示：从产生感应电流的条件出发进行分析，可能的故障有：线圈断路，电刷与铜环接触不良。另外，若线圈内部短路，也可能造成发电机外部无电流。