交變電流章節(jié)復(fù)習(xí)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

交變電流第1頁交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性改變電流簡稱：交流（AC）直流電流：方向不隨時(shí)間改變電流（DC）了解：方向隨時(shí)間作周期性改變電流一、交變電流概念第2頁二、交變電流產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)模型第3頁第4頁將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖第5頁兩個(gè)特殊位置：第一特殊位置：SB中性面特點(diǎn)：2、導(dǎo)體邊不切割磁感線1、磁通量最大Ф=Фmax所以，E感=0，i感=0即：此時(shí)線圈中無電流！—中性面第6頁特點(diǎn)：2、導(dǎo)體邊垂直切割磁感線1、磁通量為最小，Ф=0第二特殊位置：SB線圈中有感應(yīng)電流方向：D—C—B—A第7頁（3）在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？丙轉(zhuǎn)到丁呢？（4）線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最小（沒有電流）？線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最大？由a→b由b→a線圈轉(zhuǎn)到甲、丙位置時(shí)線圈中沒有電流；轉(zhuǎn)到乙、丁位置時(shí)線圈中電流最大！第8頁過程分析在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙過程中，ab邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？由a→b在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁過程中，ab邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？由b→a第9頁線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最?。]有電流）？線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最大？線圈轉(zhuǎn)到甲、丙位置時(shí)線圈中沒有電流；線圈轉(zhuǎn)到乙、丁位置時(shí)線圈中電流最大！線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，多少次經(jīng)過中性面?電流方向改變多少次?兩次第10頁

1.中性面：垂直磁場方向平面．（1）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，穿過線圈磁通量最大φ=BS，但△φ/△t=0最小，（ab和cd邊都不切割磁感線），線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零．（2）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次．2.線圈平行與磁感線時(shí)，φ=0,△φ/△t最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。第11頁思索：在線圈旋轉(zhuǎn)至任何一個(gè)非特殊位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)怎樣計(jì)算？（V垂直以線圈從中性面轉(zhuǎn)動(dòng)為t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過t時(shí)間V第12頁1、正弦交變電流圖象eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt三、交變電流圖像和改變規(guī)律第13頁三、交變電流圖像和改變規(guī)律2、交變電流改變規(guī)律(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):(2)感應(yīng)電流:(3)外電路電阻兩端電壓:e=nBsωsinωt=Emsinωt(從中性面開始計(jì)時(shí))i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(從中性面開始計(jì)時(shí))u=Umsinωt(從中性面開始計(jì)時(shí))e=nBsωcosωt=Emcosωt(從B∥S開始計(jì)時(shí))i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(從從B∥S開始計(jì)時(shí))u=Umcosωt(從從B∥S開始計(jì)時(shí))第14頁三、交變電流圖像和改變規(guī)律3、交變電流種類(1)正弦交流電(2)示波器中鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中矩形脈沖(4)激光通信中尖脈沖第15頁四、交流發(fā)電機(jī)1、結(jié)構(gòu)2、種類①用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈（叫電樞）②用來產(chǎn)生磁場磁極①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）不論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)部分叫定子第16頁1．在如圖所表示幾個(gè)電流隨時(shí)間改變圖線中，屬于交變電流是，屬于正弦交變電流是。tiABCDABDA第17頁2一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間改變規(guī)律如圖所表示，下面說法中正確是()：T1時(shí)刻經(jīng)過線圈磁通量為零；T2時(shí)刻經(jīng)過線圈磁通量絕對(duì)值最大；T3時(shí)刻經(jīng)過線圈磁通量改變率絕對(duì)值最大；每當(dāng)e變換方向時(shí)，經(jīng)過線圈磁通量絕對(duì)值都為最大。D第18頁復(fù)習(xí)1、什么是交流電？2、正弦式交流電規(guī)律？從中性面開始計(jì)時(shí)：電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表示式：e=Emsinωt電流瞬時(shí)值表示式：i=Imsinωtabcd從平行面開始計(jì)時(shí)：電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表示式：e=Emcosωt電流瞬時(shí)值表示式：i=Imcosωt其中：Em=NBSω=NφmωIm=Em/R總以下幾個(gè)情況若B、N、S、ω相同，則Em相同：第19頁2.1、如圖所表示，有一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中分別繞O1、O2軸以一樣角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么此線圈在以O(shè)1、O2為軸分別旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場垂直時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電流之比為A、1∶2B、2∶1C、1∶4D、4∶1E、1∶1O1acdbO1O2B第20頁5.2表征交變電流物理量第21頁一、描述電流改變快慢物理量1．周期：交變電流完成一次周期性改變所需時(shí)間2．頻率：1s內(nèi)交變電流完成周期性改變次數(shù)我國工農(nóng)業(yè)及生活用電周期為0.02s，頻率為50Hz，電流方向每秒改變100次．第22頁二、描述交變電流大小物理量線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大值：2、最大值(峰值)：1、瞬時(shí)值0t/sU/VUm電壓最大值電壓瞬時(shí)值第23頁甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水初溫相同．若直流電源用10分鐘把水燒開，而第二次用交流電時(shí)也用10分鐘把水燒開3．有效值第24頁我電流是恒定3A我10分鐘把水燒開我10分鐘也把水燒開！我電流是改變我電流有效值是3A第25頁3．有效值（1）定義：使交變電流和直流經(jīng)過相同阻值電阻，假如它們?cè)谙嗟葧r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，就把這一直流數(shù)值叫做這一交變電流有效值．（熱效應(yīng)相同）（2）說明：①交變電流有效植依據(jù)電流熱效應(yīng)來要求，與電流方向無關(guān)，計(jì)算電功和熱量必須用有效值②有效值普通與所取時(shí)間長短相關(guān)，在無尤其說明時(shí)是以一個(gè)周期時(shí)間來確定有效值．③交流電壓表和電流表經(jīng)過交流電時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效直流，所以讀出就是交流有效值，而且電表指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)。注意：電容器耐壓值是交流最大值。第26頁(4)普通用電器上標(biāo)注額定值是有效值，而電容器上標(biāo)注是最大值4．平均值：計(jì)算經(jīng)過某導(dǎo)體截面電量一定要用平均值。(3)．正弦（或余弦）交變電流有效值與最大值之間關(guān)系第27頁課堂練習(xí)1、以下說法正確是（）A．電流在一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次．B．電流有效值是最大值倍．C．因?yàn)橛行е当硎窘涣鳟a(chǎn)生平均效果，所以有效值與平均值相同．D．若正弦交變電流最大值是10A，則它最小值是-10A．AB2、某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間關(guān)系，如圖所表示，假如其它條件不變，僅使線圈轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢(shì)最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ〢．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08sB第28頁3、一個(gè)電阻接在10V直流電源上，它發(fā)燒功率是P，當(dāng)接到電壓為u=10sinωtV交流電源上，它發(fā)燒功率（）A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB4、如圖表示一交流電流隨時(shí)間改變圖像，此交變電流有效值是多大？5A第29頁5.圖中兩交變電流經(jīng)過相同電阻R。求：（1）分別寫出它們有效值、周期和頻率。（2）計(jì)算它們?cè)赗上產(chǎn)生功率之比。第30頁7、如圖所表示，矩形線圈匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中，求：(1)經(jīng)過電阻R電量q；(2)電阻R上產(chǎn)生焦耳熱Q第31頁6.如圖所表示，線圈面積是0.05㎡，共有100匝；線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1／πT，當(dāng)線圈以300r/min轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求：(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式；(2)線圈轉(zhuǎn)過1／30s時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值多大；當(dāng)t＝1／30s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值第32頁(3)電路中電壓表和電流表示數(shù)各是多少。電動(dòng)勢(shì)有效值為電流表示數(shù)電壓表示數(shù)(4)線圈每轉(zhuǎn)過一周，外力所做功。第33頁例1：某交流電壓隨時(shí)間改變規(guī)律如圖所表示，則此交流電頻率是_____Hz，交流電壓有效值等于____V例2：圖為一交流隨時(shí)間改變圖像，求此交流有效值

例3：電路兩端交流電壓u=Umsin314t(V)，在t=0.005s時(shí)電壓為10V，則此時(shí)接在電路兩端電壓表讀數(shù)是_____V例4：一交流電壓u=15sin100πt(V)，將該交流電壓加在一電阻上時(shí)，產(chǎn)生電功率為25W，求該電阻R阻值。有效值：E、I、U第34頁5.3電感和電容對(duì)交變電流影響第35頁一、電感對(duì)交變電流妨礙作用1.演示試驗(yàn)現(xiàn)象：

2.感抗（1）反應(yīng)電感對(duì)交變電流妨礙作用大小。（2）影響感抗大小原因接直流亮些，接交流暗些．

結(jié)論：電感對(duì)直流電沒有妨礙作用對(duì)交流電卻有自感系數(shù)越大、交流頻率越高，線圈感抗越大。*詳細(xì)關(guān)系：交變電流頻率越高，燈越暗第36頁4、應(yīng)用：（a）低頻扼流圈：（b）高頻扼流圈：3、特征：通直流、阻交流；通低頻、阻高頻低頻扼流圈和高頻扼流圈

A、結(jié)構(gòu)：線圈繞在鐵芯上，匝數(shù)多B、作用：“通直流、阻交流”A、結(jié)構(gòu)：線圈繞在鐵氧體芯上，匝數(shù)少B、作用：“通直流、通低頻，阻高頻”第37頁2.容抗（1）反應(yīng)電容對(duì)交流妨礙作用（2）影響容抗大小原因

電容越大，交流頻率越高，電容器對(duì)交流妨礙作用就越小，容抗越小。3.應(yīng)用（1）隔直電容：隔直流，通交流。（2）高頻旁路電容：讓高頻交流信號(hào)經(jīng)過電容，而將低頻信號(hào)送到下一級(jí)。作用：通高頻，阻低頻。*公式：通交流、隔直流，通高頻、阻低頻第38頁小結(jié)：通直流，阻交流

通低頻，阻高頻

電容對(duì)交變電流作用：通交流，隔直流

通高頻，阻低頻電感對(duì)交變電流作用：低頻扼流圈（L大）高頻扼流圈（L?。└糁彪娙萜鞲哳l旁路電容器（C小）第39頁例1、如圖所表示，從ab端輸入交流含有高頻和低頻成份，為了使R上盡可能少地含有高頻成份，采取圖示電路，其L作用是________________，C作用是__________。解析：因L有“通低頻、阻高頻”特點(diǎn)，所以L作用是阻擋高頻成份；而經(jīng)過L后還有少許高頻成份，利用C“通高頻、阻低頻”特點(diǎn)，使絕大部分高頻成份從C流過。第40頁練習(xí)1、如圖所表示，線圈L自感系數(shù)和電容器電容C都很?。ㄈ鏛＝100μH，C＝100pF）。此電路主要作用是---------（）A．阻直流、通交流，輸出交流B．阻交流、通直流，輸出直流C．阻低頻、通高頻，輸出高頻交變電流D．阻高頻、通低頻，輸出低頻交變電流和直流電D第41頁例2、如圖所表示，當(dāng)交流電源電壓（有效值）U＝220V、頻率f＝50Hz時(shí)，三只燈A、B、C亮度相同（L無直流電阻）。（1）將交流電源頻率變?yōu)閒＝100Hz，則（

）（2）將電源改為U＝220V直流電源，則（）A．A燈比原來亮B．B燈比原來亮C．C燈和原來一樣亮D．C燈比原來亮

ACBC第42頁送電過程在輸電過程中，電壓必須進(jìn)行調(diào)整。第43頁5.4變壓器第44頁變壓器的結(jié)構(gòu)閉合鐵芯原線圈副線圈第45頁1、示意圖(1)閉合鐵芯(絕緣硅鋼片疊合而成)(2)原線圈(初級(jí)線圈)其匝數(shù)用n1表示與交變電源相連(3)副線圈(次級(jí)線圈)其匝數(shù)用n2表示

與負(fù)載相連(4)輸入電壓U1

輸出電壓U2一、變壓器結(jié)構(gòu)原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽第46頁2、符號(hào)問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？

變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈接交變電壓U1后，副線圈是否產(chǎn)生電壓U2？n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯鐵芯與線圈相互絕緣第47頁原線圈接交流電在鐵芯中產(chǎn)生改變磁通量副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在鐵芯中產(chǎn)生改變磁通量二、變壓器工作原理——互感現(xiàn)象副線圈有交流電原線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)第48頁——互感現(xiàn)象變壓器經(jīng)過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了：電能→磁場能→電能轉(zhuǎn)化(U1、I1)(改變磁場)(U2、I2)二、變壓器工作原理原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽0ett1t2t3t4若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2?=0第49頁三、理想變壓器——沒有能量損失變壓器P入＝P出輸入功率等于輸出功率第50頁原、副線圈中經(jīng)過磁通量一直相同(無漏磁),所以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：若不考慮原副線圈內(nèi)阻有:

U1=E1

U2=E2

四、理想變壓器變壓規(guī)律I1U2U1n1n2I2R~原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽第51頁1、n2

>n1

U2>U1——升壓變壓器2、n2<n1

U2<U1——降壓變壓器理想變壓器原副線圈端電壓跟它們?cè)褦?shù)成正比第52頁理想變壓器輸入功率等于輸出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出五、理想變壓器變流規(guī)律理想變壓器原副線圈電流跟它們?cè)褦?shù)成反比此公式只適合用于一個(gè)副線圈變壓器第53頁1、變壓器輸入功率由輸出功率決定，計(jì)算輸入功率和輸出功率都用(此公式適用只有一個(gè)副線圈)需要尤其引發(fā)注意是2、區(qū)分負(fù)載和負(fù)載電阻值。以上功率表示式中R表示負(fù)載電阻阻值，而不是“負(fù)載”?！柏?fù)載”表示副線圈所接用電器實(shí)際功率。在同一電壓下，R越大，負(fù)載越??；R越小，負(fù)載越大。這一點(diǎn)在審題時(shí)要尤其注意。第54頁例．遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖如圖所表示，若發(fā)電機(jī)輸出電壓不變，在線路正常工作情況下，當(dāng)用戶用電器總功率增大時(shí)，以下判斷正確是A．升壓變壓器原線圈中電流保持不變B．降壓變壓器輸出電壓升高C．降壓變壓器輸出電壓降低D．輸電線上損耗電功率減小發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器用戶輸電線第55頁解：這是實(shí)際用電問題。發(fā)電機(jī)輸出電壓、升壓、降壓變壓器、輸電線都已確定。相當(dāng)于等效電路中電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻不變。正常工作時(shí)內(nèi)阻遠(yuǎn)小于外電阻，所以用戶用電器總功率增加，一定是負(fù)載總電阻減小，引發(fā)結(jié)果是各處電流增大、功率增大，輸電線電壓損失增大，降壓變壓器初級(jí)、次級(jí)電壓都降低。選C。第56頁1、理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=4:1,當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí),圖中電流表A1示數(shù)12mA,則電流表A2示數(shù)為()A．3mAB．0C．48mAD．與負(fù)載R值相關(guān)B六、課堂練習(xí)第57頁2、一臺(tái)理想變壓器原線圈匝數(shù)為4400匝,與220V電源相連,當(dāng)副線圈接入額定電壓為36V燈泡時(shí),能夠正常發(fā)光.則變壓器副線圈匝數(shù)為()A、36匝B、72匝C、720匝D、1440匝C第58頁3.2、如圖所表示，一理想變壓器給負(fù)載供電，已知變壓器輸入電壓不變，假如負(fù)載電阻滑動(dòng)觸頭向上移動(dòng)，則圖中各交流電表讀數(shù)及輸入功率P改變情況正確是A、V1、V2不變，A1增大，A2減小，P增大B、V1、V2不變，A1、A2增大，P增大C、V1、V2不變，A1、A2減小，P減小D、V1不變，V2增大，A1減小，A2增大，P減小A1A2RV1V2u第59頁【解析】因輸入電壓不變，線圈匝數(shù)不變，所以變壓器輸出電壓不變；滑動(dòng)觸頭向上移動(dòng)時(shí)，負(fù)載電阻增大，所以輸出電流減小,輸出功率減小，從而輸入電流、輸入功率也隨之減小。【總結(jié)】分析這類問題時(shí)要利用不變量來確定各變量之間關(guān)系，通常因?yàn)樨?fù)載改變將引發(fā)電流改變、功率改變。需要注意是，不要認(rèn)為輸入功率一定是不變(輸入