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9-3
發電機與交流電
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? 發電廠的簡介
? 交流發電機的結構
? 交流發電機的感應電動勢
? 直流發電機的結構
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應2
核能發電廠
2014 核能二廠參訪
核分裂
產生熱能
純水被加熱成水蒸氣
發電機
渦輪
http://blog.udn.com/geshela/25221589
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應3
火力發電廠
台電月刊 煤
產生熱能
純水被加熱成水蒸氣
發電機
渦輪
http://linlinpon.pixnet.net/blog
廢氣
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應4
交流發電機原理
5 2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應
http://blog.udn.com/geshela/25221589
http://linlinpon.pixnet.net/blog
感應電動勢
? 封閉線圈繞軸旋轉
? 線圈磁通量改變
均勻磁場
為什麼「旋轉」
就產生「電」
→應電流
交流發電機原理
線圈的磁通量
產生變化
產生 感應電
動勢
場磁鐵
集電環
線圈(電樞)
置於 磁場中的
線圈,藉由外
力旋轉 產生 應電流 力學能 轉成 電
能
Serway 普物教材
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應6
交流發電機原理
場磁鐵
集電環
線圈(電樞)
產生 應電流
怎麼計算感應電動勢
Serway 普物教材
2018/4/8 2018高叁选修教材-颁贬9-电磁感应7
交流發電機的感應電動勢
O’
O
S’
S
?
?線圈面積為A 線圈法向量
均勻磁場
角速度?
t=0,
線圈法向量與磁場
方向平行
? = 0
= ? ? ?
磁通量, ? ? = ? ? ?
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應8
交流發電機的感應電動勢
O’
O
S’
S
?
線圈面積為A
線圈
法向量
均勻磁場
角速度?
t秒,
線圈法向量與磁場
方向 夾角
? = ? ? ?
= ? ? ? ? cos(??)
磁通量, ?′ ?= ? ? ?
?
?
?
?
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應9
交流發電機的感應電動勢
O’
O
S’
S
?
線圈面積為A
線圈
法向量
均勻磁場
角速度?
轉動過程中,B與A
是不變的,只有角
度改變
? = ? ? ?
= ? ? ? ? cos(??)?′ ?
?
= ? ? ?? ?
? = ? lim
??→0
?? ?
??
依據法拉第定律可以
寫出:
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應10
交流發電機的感應電動勢
O’
O
S’
S
?
線圈面積為A
角速度?
?
? = ? lim
??→0
?? ?
??
依據法拉第定律可以
寫出:
= ? lim
??→0
?? ? [cos?(? + ??) ? cos??]
??
? = ???? ? ???(??)
線圈有N匝
? = ????? ? ???(??)
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應11
交流發電機的感應電動勢
?
時間t?3?/4?/2?/4
? =
?
2 ? = ? ? =
3?
2
? = 0 ? = 2?
?????
????
?
→交流電? = ????? ? ???(??)
2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應12
直流發電機
13 2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應
直流發電機是將交流發電機中兩個圓形的集電環改成兩個半圓形狀的換向器
直流發電機交流發電機
發電機與電動機(馬達)的比較
14 2018/4/8 2018高三選修教材-CH9-電磁感應
發電機 電動機(馬達)
功用 力學能轉換成電能 電能轉換成力學能
主要的構造
場磁鐵、電樞、集電環或換向器、電
刷
場磁鐵、電樞、換向器、電刷
種類 可輸出交流或直流兩種電流
輸入直流電源
(若使用交流電源,須先整流)
原理
電磁感應
(由磁通量的變化產生應電流)
電流的磁效應(載電流導線在穩定磁
場中受磁力作用)
方向的判斷 由冷次定律以決定應電流的方向 由右手開掌定則決定電樞轉動的方向
相關的公式 ? = ????sin?? = ????sin? ? = ????sin?
15 2018/4/8 2018 高三選修物理-CH9-電磁感應
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參考資料
1.鄭呈因,龍騰課堂講義
2.維基百科
3.龍騰版高三選修物理課本
4.南一版高三選修物理課本
5.相關影片僅供教學用,且不超過5分鐘。
6.多數圖片來 Google search

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