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科学素养教案

发布时间:2013-11-26 10:36:10  

爱迪生遇到特斯拉

一、 引入

电能的出现让我们的时代多姿多彩,生活中处处离不开电,不知道你注意到没有,生活中的电流有两种,一种是直流电一种是交流电,说道这两种电流我们就必须要说两个人:爱迪生和特斯拉。

爱迪生发明灯泡以后最先将直流电带入了人们的生活,随着灯泡照明的应用越来越多,直流电出现一个问题:不能用一台发电机给多用户供电,这样就要求每个家庭安装一台直流发电机,其主要原因是输电线上的电能损耗太大。回忆:输电线路上电能损耗由哪些因素决定?

如果我们提高了输电电压,减小了输电电流就可以减小输电线上的电能损耗。什么仪器可以升高电压呢?(变压器)

变压器主要由两个线圈和闭合磁路组成,输入端线圈叫原线圈,输出端线圈叫副线圈,我们现在给输入端输入直流电,观察输出电压并请记录结果。

下面我们给输入端输入交流电压,并请记录说出结果 变压器输入稳恒直流电,输出电压为0

如何解决这个问题呢?——特斯拉采用交流电解决了这个问题。 我们在改变线圈匝数,在观察输出电压情况。

变压器输入交流电输出电压可以改变 ,改变线圈匝数可以改变输出电压。

我们说说特斯拉这个人,他原本是爱迪生公司的员工,因为爱迪

生没有兑现给他5万美元的承诺,特斯拉离开了爱迪生的公司,成立了自己的公司,开始研究交流电,交流电与直流电斗争开始。爱迪生对交流电这个新生事物的态度:爱迪生说,只要我活着就不允许我的公司的电器使用交流电。而且爱迪生发型了一本册子《当心》来宣传交流电的危险。在一次世博会的开幕式上,特斯拉用一台交流发电机同时点亮了90000盏灯泡,震慑全场,这至少相当于给10000户家庭供电,在当时这是直流电根本做不到的,交流电打败了直流电,爱迪生只好将爱迪生通用电气公司更名为通用电气公司,拿掉了自己的名字。那么什么是交流电呢?

一、交流电

1、实验观测什么是交流电。

(1)直流电DC(2)交流电AC 的电流——时间图像 ①、电压调节到5v左右。

②、电流传感器200mA量程

③ 、先观测直流电的电流——时间图线,然后锁定图像,再观察

交流电的电流——时间图。

④ 、对比两个图像,总结什么是交流电。

交流电: 。

2、如何获得交流电呢?

如图所示我们让螺线管与电流传感器组成闭合回路,将条形磁铁在螺线管中快速插入、拔出,观察电流时间图像。

得到电流为:

我们现在应用的交流电是通过交流发电机产生,交流发电机基本原理: 闭合线圈在磁场中转动。

观察这台发电机的输出电流

交流电利用变压器可以改变电压,通过升高电压,降低输电线上的电能损耗,所以高压输电选择了交流电。爱迪生在遇到困难时,没有积极的寻求解决办法,面对交流电这个新生事物的出现采取了抵制而导致了失败。由此可见我们不能否定新生事物的出现,即使爱迪生这样的大发明家也不能阻止科技的进步。而特斯拉将交流供电系统的专利无偿提供给世界使用,这也加快了交流电的推广。

但是我们还要关注到,在交流电得以应用到现在一百多年里,直

流电一直没有退出历史的舞台,直流电还能赢得春天吗?

直流电为什么没有退出历史的舞台?

二、 直流电的春天

1、直流电优势

①我们出行不可能随身携带交流发电机,但可以携带电池,方便。 ②实验观察:电镀实验

给金属片镀铜,采用交流电和直流电对比结果。

电镀实验:交流电 ,直流电 说明:有些工作只有直流电才能完成,交流电不能替代。 除此以外,数码产品必须用直流电。

2、直流电能不能进行远距离输电呢?

阅读材料1回答。

直流输电方式在同等条件下可以比交流输电减少功率损失 高温超导低压直流输电将来一定能够实现

?直流输电是未来的趋势,我们怎么获得直流电呢?

3、获得直流电

演示实验:交流发电机稍作改变即可。

一百多年前输电网络选择了交流电,现在来看直流输电是趋势,这说明旧的事物存在一定有存在的道理,我们要挖掘优点发挥它的潜能。

如果直流输电技术上的问题全部解决了交流电会不会被直流电取代呢?

三、直流电能取代交流电吗?

请大家观察下面的实验现象,思考后回答

1、观察电容器在交流电和直流电条件下的工作情况。

①、电流传感器量程200mA

②、 先观测直流电的电流——时间图线,然后锁定图像,再观察交流电的电流——时间图。

③、对比两个图像,说明了什么?

结论:

。 同一个电器元件在不同的条件下,显现的特性可能不同 根据不同的需求我们可能就要选取交流电或者直流电。

2、就像只有直流电能够完成电镀实验一样,在某些工作中必须由交流电来完成:

无线电传输如声音,开关信号,按键控制信号,图像信号等都是低频信号(基带信号或调制信号),无法进行远距离传输。必须把这些信号加载到由振荡器产生的高频(交流)信号(载波)上,才能通过天线向外发射信号。

四、交流电变直流电

由此可见:交流电和直流电各自有各自的特点,不可能完全被领一种取代,不管我们采用哪一种电流输电,都可能遇到需要转换为另外一种电流,怎么转换呢?

实验观察:

①、直流电条件下观察电流——时间图像。

②、直流电条件下改变电流方向后观察电流——时间图像。对比两次图像说明什么?

二极管具有单向导电性

③、这个特性就可以将交流电转换为直流电。

实验观察交流电条件下电流——时间图像。

2、直流电也可以转换为交流电。我们暂时不做介绍。

了解了这些知识以后,我们畅想一下:

1、如果爱迪生穿越到今天,他最想说什么呢?

2、阅读材料2畅想:阅读爱迪生与特斯拉的故事,对你有什么启示?

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