水利发电机

水利发电机

一、参考大纲：

人教版物理九年级全一册第20章第5节——磁生电。

[教材链接]（http://www.czwlzx.com/jazx/24425.html

二、该软件中包含的教学重点、难点：

1、生活中，神奇的电流是如何产生的？水利发电机的原理。

2、在什么情况下，磁能生电。

3、电磁感应现象是什么。

4、切割磁感线方向与产生的电流方向的关系。

5、切割磁感线的方向不变，磁感线方向与产生电流方向的关系。

6、发电机的结构，什么是转子？什么是定子？

7、大型发电机一般都是线圈不动，磁极旋转。

8、发电机为了得到更大的磁场，会用电磁铁来替换永磁体。

9、重力势能、机械能、电能。

10、“切割磁感线”的正确理解

三、为什么要用虚拟现实互动技术来做电动机课题：

1、水利发电机知识属于应用课，学生受空间想象能力所限，不容易看懂书上的图形，更难通过静止的图形想象连续的运动过程。

2、利用虚拟现实技术，可模拟直接分析三峡大坝坝内运行中的电动机机组。

3、可以控制变量法，观察分析，导线运动方向、磁感线方向与产生电流方向的关系。

4、可简化发电机内部结构，演示转子线圈切割磁感线的过程。

5、可直接穿入大坝、机组内部观察高水位的水重力势能推动发电机导水叶，转化为机械能，导水叶带动发电机转动，转化为电能的过程。

四、软件知识结构树：

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五、Layout

5.1 讲解模式

sc01：

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对白：

我们用一个开关、一个电流表，一个马形磁铁、一根导体及一些导线组成一个电路，闭合开关。
移动导体，使其切割磁感线，通过观察电流表的指针，我们发现产生了电流，这个现象叫做电磁感应现象。
记录此时产生的电流方向，然后导体反向运动切割磁感线，再观察产生的电流方向是否有变化。
接着导体切割磁感线运动方向不变，我们翻转马形磁铁，改变磁感线方向，再次记录下产生的电流的方向。

实验证明：感应电流的方向受导体切割磁感线的方向和磁感线本身的方向有关。

sc02:

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对白：

现在我们把这个装置演变一下，是否发现这个电路装置很像电动机原理的实验电路，不过电动机原理的实验电路是靠电能转化为机械能，利用电流使线圈转动，而这个电路是我们人为转动线圈，结果在这个电路中产生了电流，机械能转化为了电能。

sc03:

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对白：

利用磁可以转化为电的原理，我们在长江建起了三峡大坝，利用水流带动发电机转动。

sc04:

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对白：

水利发电机组，主要由转子和定子组成，一般个头比较大，所以通常情况下都是转动定子，而且为了有足够大磁场，我们使用电磁铁来铁环永磁铁。

sc05:

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对白：

首先大坝上下游有较大的水位差，上游的水具有了重力势能，上游水的重力势能转化为发电机的机械能，带动发电机的轴承转动，轴承带动发电机的定子转动，从而将机械能转化为了电能，供我们使用。

5.2互动模式

界面1：

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说明：主要验证导体的运动方向、运动速度与产生电流大小、方向的关系。

界面2：

generator_inface3.jpg

说明：

1.实验目的，使畜电池，储存满电流。

2.电磁铁消耗电流，产生磁场，线圈切割磁感线产生电流。

3.控制“电磁铁电流”滑块，给电磁铁通入适当的电流。

4.为了使线圈切割磁感线，产生更多的电流，我们可以适当增加线圈圈数，以及适当加快线圈的旋转速度。

5.可预览从线圈切割磁感线生成的电流大小、方向。