交变电流教案

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1、5.1 交变电流一、教学目的（1）使学生理解交变电流的产生原理，懂得什么是中性面。（2）掌握交变电流的变化规律及表达措施。（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的精确含义。二、教学重点：交变电流产生的物理过程的分析三、教学难点：交变电流的变化规律及应用四、教学措施：引导教学法五、教学用品：多媒体六、教学用时：2学时七、教学过程：新课导入：今天我们开始学习交变电流，交变电流是电磁感应现象的进一步延伸。新课教学：（一）探究手摇交流发电机输出电流的特点：实验一：用手摇交流发电机对小灯泡供电现象：小灯泡一闪一闪地发光结论：电流的大小是周期变化的实验二：用手摇交流发电机对并联的反向的发光二极管供电现

2、象：两个发光二极管轮流发光结论：电流的方向是周期变化的小结：手摇交流发电机的输出电流的大小和方向都随时间做周期性的变化。大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流（AC）方向不随时间变化的电流称为直流（DC） 大小、方向均不随时间变化的电流叫恒定电流。（二）探究交变电流的产生原理：交流发电机的构造：哪些边切割磁感线？（ab和cd）问题讨论：（1）在转动过程中，哪个位置线圈中没有电流，哪个位置线圈中没有电流，哪个位置线圈中电流最大？物理学中把线圈平面垂直与磁感线的位置成为中性面。2、你能判断出线圈从中性面开始逆时针转动一周中，线框中电流方向的规律吗？3、你能总结线圈在转动过程中，电

3、流的方向的变化规律吗？线圈平面每通过中性面时，感应电流的方向就变化一次，线圈转动一周，感应电流的方向变化两次。4、你能定性的分析出线圈从中性面转动半周过程中电流的大小变化规律吗？从中性面开始转动过程中，电流从零逐渐变大到最大，再由最大减小到下一种中性面变为零。（三）定量分析交变电流的变化规律：AB长为L1，BC长为L2，转动的角速度为，磁感应强度为B。AB边产生的感应电动势：AB边的线速度：，当线圈abcd通过中性面时开始计时，是感应电动势的最大值，叫做峰值。由于电动势按正弦规律变化，当负载为电灯等用电器时，负载两端的电压、通过的电流，也按正弦规律变化，这种按正弦函数规律变化的交变电流叫正弦式

4、交变电流，简称正弦式电流。思考：如果从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，那么体现式如何？注意：两个特殊位置的不同特点：（1）线圈平面与中性面重叠时，最大，电流方向发生变化；（2）线圈平面与中性面垂直时，最大，最大，电流方向不变；正弦交变电流是一种最简朴又最基本的交变电流，家庭电路的交变电流就是正弦交变电流。实际中应用的交变电流，不只限于正弦交变电流，它们随时间变化的规律是多种各样的。八、课堂练习例1、发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为311V，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100rad/s,从线圈通过中性面开始计时。（1）写出当时的瞬时体现式。（2）此发电机与外电路

5、构成闭合电路时，总电阻为100，求时的电流。（3）线圈转过180的过程中，电动势的平均值，电动势达到的最大值各是多少？（4）磁通量变化率的最大值是多少？解：（1）从中性面开始计时，（2），时，；（3）线圈通过180过程中，磁通量变化，此时，由法拉第电磁感应定律得这一过程中的平均电动势，而，因此=198（V）当线圈转过90时，即在时刻时电动势最大，（V）（4）电动势最大时，由法拉第电磁感应定律可知磁通量的变化率也最大，九、课后作业：书后练习3、4、5十、课后反思：5.2描述交变电流的物理量一、教学目的1、懂得交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度的关系。2、懂得交变电流和电压的最大值、瞬时值

6、、有效值等及其关系。3、懂得国内供电线路交变电流的周期和频率。二、教学重点：周期、频率的概念，有效值的概念和计算三、教学难点：有效值的概念和计算四、教学教具 ：多媒体教学课件、小灯泡、手摇交流发电机模型、多媒体投影仪五、教学措施：诱思探究教学法六、教学用时：1学时七、教学过程、引入上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动，线圈中会产生正弦交流电。 师问 如何描述线圈中交变电流的变化规律呢?生答 、公式法：从中性面开始计时， 、图象法： 如图所示师问 试拟定期刻，图象坐标与线圈转动位置的相应关系？生答 线圈转过的角度分别为：0、 。教师指出 线圈转动一整圈，交变电流就完毕一种周期性变化。这阐明，

7、线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？、揭示与强化一方面考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？1、交变电流的周期和频率。交变电流跟别的周期性过程同样，是用周期或频率来表达变化快慢的。（1）周期：我们把交变电流完毕一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期。周期用T表达，单位是s。（2）频率：交变电流在1s内完毕周期性变化的次数，叫做交变电流的频率。频率用f表达，单位是Hz。（3）周期和频率的关系是：阐明 国内工农业生产和平常生活中用的交变电流周期是0.02S，频率是50Hz，电流方向每秒钟变化100次。 交变电流的周

8、期和频率跟发电机转子的角速度有关。越大，周期越短、频率越高。演示实验 把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端。当转子的转速由小增大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也由小增大，当转子的转速大到一定限度，由于交变电流的大小和方向变化太快，由于人眼存在视觉暂留的缘故，因此眼睛已不能辨别灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮时看不见一闪一闪的因素。、交变电流的峰值和有效值 （1）交变电流峰值（Im、Em、Um）：指交变电流各个参量一种周期内所能达到的最大值。表达交变电流的强弱或电压的高下。实际中需要考虑。例如：电容器接在交流电路中，应需要懂得交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电

9、压的最大值，否则电容器有也许被击穿。（2）交变电流有效值（I、E、U）：思考与讨论 如图所示的电流通过一种R=1的电阻，它不是恒定电流。(a)、如何计算通电1s内电阻R中产生的热量?解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期中，00.2S内，可当作电流大小为1A的恒定电流，0.2S0.5S内，可当作电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相似。则交流电的热量：（b）如果有一种大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大? 恒定电流的热量： 教师指出 1） 有效值：（抓三个相似）让交流与恒定电流通过相似的电阻，如果它们在一

10、种周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。2） 正弦交流电有效值与最大值之间的关系阐明 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别阐明时都是指有效值。交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。引入有效值的的概念便于把解决恒定电流的某些措施拓展到交流电中。八、课堂练习例1、试写出国内生活用电的规律体现式？学生 V 解析 生活用电的有效值U=220V，频率f=50Hz，因此V，Hz。又体现式可得 。 例2 、如图表达一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值?学生板演做题环节，教师点评解析：交变电流一种

11、周期内产生的热量恒定电流的热量： 由有效值定义知： 解得： A九、课后作业：书后1、2题十、课后反思：5.3电感和电容对交变电流的影响一、教学目的：1、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2、懂得用感抗来表达电感对交变电流阻碍作用的大小，懂得感抗与哪些因素有关。3、懂得交变电流能通过电容器.懂得为什么电容器对交变电流有阻碍作用。二、教学重点：1、电感、电容对交变电流的阻碍作用。2、感抗、容抗的物理意义。三、教学难点：1、感抗的概念及影响感抗大小的因素2、容抗概念及影响容抗大小的因素. 四、教学措施：引导教学法五、教学用品：多媒体六、教学用时：2学时七、教学过程：新课导入：在直流电路中，影响电流

12、和电压关系的只有电阻，而在交流电路中影响电流和电压关系的，除了电阻，尚有电感和电容。通过电感和电容对交变电流影响的分析讨论，我们可以进一步结识到交流与直流的区别。新课教学：（一）电感对交变电流的阻碍作用：演示实验：把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。实验中取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。实验表白电感对交变电流有阻碍作用。思考：为什么电感对交流电有阻碍作用？交流电通过电感线圈时，电流时刻在变化，电感线圈中必然产生自感电动势，阻碍电流的变化，使灯泡变暗。电感对交变电流阻碍作用的大小，

13、用感抗表达。实验：调换电感不同的线圈、变化交变电流的频率。实验表白：线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大。思考：为什么线圈的感抗跟线圈的自感系数和交流电的频率有关呢？感抗是由自感现象引起的，线圈的自感系数L越大，自感作用就越大，因而感抗越大；交流电的频率f越高，电流的变化率越大，自感作用也越大，因而感抗越大。在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是运用电感阻碍交变电流的作用制成的。扼流圈有两种：（1）低频扼流圈；（2）高频扼流圈；（1）低频扼流圈：构造：线圈绕在铁芯上，匝数多（几千甚至超过一万），自感系数很大。虽然交变交流的频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。由于线

14、圈是用铜线绕制的，对直流的阻碍作用较小。通直流、阻交流。（2）高频扼流圈：线圈有的绕在圆柱形的铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百或几十。这种线圈自感系数小，这种线圈对高频交变电流的阻碍作用较大。低频交变电流的阻碍作用较小， 对直流的阻碍作用更小。通低频、通直流，阻高频。（二）电容器对交变电流的阻碍作用：演示实验：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观测灯泡的发光状况。实验现象：接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮了。阐明了直流电不可以通过电容器，交流电可以“通过”电容器。电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交流电可以通过呢？当交流电路中接入电容器时

15、，由于极板的电压作周期性变化，电容器的带电量也会周期性的增大或减小。当电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上汇集，形成充电电流；当电压减少时，电容器放电，电荷从极板上放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，电路中就有了电流，体现为交流“通过”了电容器。强调事实上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。电容对交流阻碍作用的大小用容抗表达。实验：变化电容值 ，变化交流频率现象：电容越大，灯泡越亮；交流频率越高，灯泡越亮；实验表白：电容器电容越大、交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点.实际应用电

16、路如图所示：隔直电容器通交流、隔直流；旁路电容器通高频、阻低频。八、课堂练习例1、如图所示，电路中完全相似的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50Hz的交流电路上，三只灯泡亮度正好相似。若保持交变电压不变，将交变电流的频率提高到60Hz，则发生的现象是（ D ）A、三灯亮度不变B、三灯均变亮C、L1不变、L2变亮、L3变暗D、L1不变、L2变暗、L3变亮解析：频率变高，线圈感抗变大，电容器容抗变小，因此L2变暗，L3变亮。电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L1中的电流不变，因此L1亮度不变。例2、如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很

17、小（如L=1mH，C=200pF），此电路的重要作用是（ D ）A、阻直流通交流，输出交流B、阻交流通直流，输出直流C、阻低频通高频，输出高频交流D、阻高频通低频，输出低频交流和直流解析：由于线圈自感系数L很小，因此对低频成分的阻碍作用很小，这样，直流和低频成分能顺利通过线圈；电容器并联在电路中，起旁路作用。因电容C很小，对低频成分阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频部分阻碍作用很小，被它旁路掉，最后输出的是低频和直流。九、课后作业：书后练习2、3十、课后反思：54 变压器一、教学目的1懂得变压器的构造，理解变压器的工作原理。2理解抱负变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问

18、题。二、教学重点探究变压比和匝数比的关系。三、教学难点探究变压比和匝数比的关系。实验探究法、阅读法、解说法。四、教学措施:引导教学法五、教学工具学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡六、教学用时：2学时七、教学过程（一）引入新课师：在实际应用中，常常需要变化交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。多种用电设备所需的电压也各不相似。电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。交流便于变化电压，以适应多种不

19、同需要。变压器就是变化交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。板书课题变压器（二）进行新课1变压器的原理思考与讨论：师：按上图所示连接好电路，接通电源，观测灯泡与否发光。生：灯泡亮了。师：两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验阐明了什么？生1：当一种线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一种线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。生2：实验阐明，通过互感现象，电源的能量可以从一种线圈传播给另一种线圈。师：变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。一种线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一种线圈跟负载连接，叫副

20、线圈（次级线圈）。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。师：画出变压器的构造示意图和符号，如下图所示：互感现象时变压器工作的基本。在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势。副线圈两端的电压就是这样产生的。因此，两个线圈并没有直接接触，通过互感现象，副线圈也可以输出电流。师：在输入电压一定期，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不同样，变压器由此

21、得名。那么，变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。实验：目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干实验环节：（1）按图示电路连接电路（2）原线圈接低压交流电源6V，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2=n1，n1，2 n1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。（3）原线圈接低压交流电源6V，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1=n2，n2，2 n2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。U16V实验次数123456原线圈匝数n1n1n1n1n2n2n2副线圈匝数n2n1n

22、12 n1n2n22 n2副线圈输出电压U2结论（4）总结实验现象，得出结论。注意事项：（1）连接好电路后，同组同窗分别独立检查，然后由教师确认，电路连接无误才干接通电源。（2）注意人身安全。只能用低压交流电源，电源电压不能超过12V（3）使用多用电表交流电压档测电压时，先用最大量程测试，然后再用合适的挡位进行测量。2电压与匝数的关系师：从实验中可以发现什么规律？生：原、副线圈两端的电压之比等于两个线圈的匝数之比。师：写出数学体现式。生：师：电流通过变压器线圈是会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热。因此，变压器工作时存在能量损失。没有能量损失的变压器叫做抱负变压器。，只合用于抱负变压器。事实

23、上变压器的工作效率都很高，在一般的计算中，可以把实际变压器视为抱负变压器。师：抱负变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？生：由于抱负变压器没有能量损失，因此P出=P入师：若抱负变压器只有一种副线圈，则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系？生：据P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：U2I2=U1I1则：师：上式是抱负变压器只有一种副线圈时，原副线圈中的电流比公式。如果副线圈的电压高于原线圈的电压，这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。那么两种变压器的匝数关系如何？生：升压变压器，n2n1，降压变压器，n2n1。师：两种变压器

24、原副线圈电流的大小关系如何？生：升压变压器，I2I1。师：在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗某些好，还是细某些好？降压变压器呢？生：由于升压变压器，I2I1，因此副线圈导线要比原线圈导线粗某些。师：课后请人们阅读教材47页“科学漫步”，理解互感器的工作原理和应用。（三）课堂总结、点评本节课重要学习了如下内容：1变压器重要由铁芯和线圈构成。2变压器可变化交变电的电压和电流，运用了原副线圈的互感现象。3抱负变压器：没有能量损失的变压器，是抱负化模型。有P输出=P输入 八、课后作业：书后1、2九、教学反思：55 电能的输送 一、教学目的1懂得“便于远距离输送”是电能的长处，懂得输

25、电过程。2懂得减少输电损耗的两个途径。3理解电网供电的长处和意义。二、教学重点找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率损失。三、教学难点理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压U。四、教学措施：自学讨论法、阅读法、解说法。五、教学手段：多媒体课件六、教学用时：2学时七、教学过程 人们常把多种形式能（如水流能、燃料化学能、原子能）先转化为电能再进行传播，这是由于电能可以通过电网来传播.那么电能在由电厂传播给顾客过程中要考虑什么问题？请同窗们带着下列问题看书，然后再回答.1.为什么要远距离输电？电站建在资源丰富的地区，距离顾客远，故需远距离输电.2.输送电能的基本规定是

26、什么？（1）可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。（2）保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。（3）经济，是指输电线路建造和运营的费用低，电能损耗小。3.为什么输电线上有电能损失？ 由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。这是输电线上功率损失的重要因素。 在输电线上有电能损失正是远距离大功率输电面临的重要困难，下面我们重点讨论如何在输电过程中减少电能的损失。一、减少输电损耗的两个途径情景设疑 合伙研讨 假定输电线路中的电流是I，输电电压为U，两条导线的总电阻是r，在图5.5-2中，导线的电阻集中画为一种电阻r.rIU图5.5-2发电厂用户1、

27、如何计算输电线路损失的功率？I2r（参照教材第49页，第2题，与你得出的结论比较） 明确电压损失2、据此，减少输电线上损失的电功率可以有两个途径，分别是：（1）减小输电线的电阻（2）减小输电电流3、在输电电流一定的状况下，如果线路的电阻减为本来的一半，线路上损失的功率减为本来的几分之一？1/2在输电电阻一定的状况下，如果输电电流减为本来的一半，线路上损失的功率减为本来的几分之一？1/44、通过第3步的两项计算，你觉得哪个途径对于减少输电线路的损耗更为有效？减小输电电流5、如何减小输电线的电阻呢？由电阻定律知 r =（1）、减小材料的电阻率.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝

28、作输电线.（2）、减小输电线的长度l不可行，由于要保证输电距离.（3）、增长导线的横截面积，可合适增大横截面积。太粗不也许，既不经济又架设困难。6、如何减小输电电流呢？通过导线的电流I=P/U（1）、减小输送功率P：在实际中不能以顾客少用或不用电来达到减少损耗的目的。（2）、提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到本来的n倍，输电线上的功率损失降为本来的1/n2倍。对比后结论：采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。7、输电电压是不是越高越好？不是。电压越高，对输电线路和变压器的规定越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大

29、小、距离的远近、技术和经济规定等，要根据不同状况选择合适的输电电压。8、国内采用的输电电压有哪几种？有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。二、电网供电 9、大型发电机发出的电压在10kV上下，不符合远距离输电的规定，怎么办？而达到目的地的电压也不符合顾客的规定，怎么办？ 在发电机处用升压变压器升高电压，在顾客处用降压变压器减少电压.国内远距离高压输电状况及远距离高压输电的原理。如下图所示。设发电机的输出功率为P，则功率损失为P= I22R顾客得到的功率为P用= P-P.输电线路上的电压损失为：U= I2R，则U3= U2

30、-U.10、采用电网供电的长处是什么？ 可以在能源产地使用大容量发电机组，减少一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同步，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，这就使得电气化社会的重要能源电力的供应更加可靠，质量更高。三、实例探究例1、在电能输送过程中，若输送电功率一定，则在输电线上的功率损失（ACD）A、随输电线电阻的增大而增大 B、与输送电压的平方成正比C、与输电线上电压损失的平方成正比 D、与输电电流的平方成正比例2、某交流发电机输出功率为5105 W，输出电压为1.0103 V，如果输电线的总电阻R=

31、10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，顾客使用电压U=380 V.（1）画出输电线路的示意图.（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是抱负变压器）分析引导学生画出电路.引导学生写出各部分关系式U1U2=n1n2 I2I1=n1n2U3U4=n3n4I3I4=n4n3U2=U+U3 P1=P+P3 P=I22R解：I1= =500 AP=5%P1=5%5105=2.5104 WP=I22RI2=50 A I4=因此 八、课堂总结通过本节学习，重要学习如下问题：1减少输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途

32、径。远距离输电线路上，P=I2r=，其中（I=）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。2电网供电的长处九、课后作业：练习册十、教学反思：交变电流知识点解说一、教学目的（1）使学生理解交变电流的产生原理，懂得什么是中性面。（2）掌握交变电流的变化规律及表达措施。（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的精确含义。二、教学重点：交变电流产生的物理过程的分析三、教学难点：交变电流的变化规律及应用四、教学措施：讲练教学法五、教学用品：多媒体六、教学用时：2学时七、教学过程： 1. 交流电的产生 （1）交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。 方向随时间变化是交流电的最重要特性。 （2）交流

33、电的产生 平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电。 中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每通过中性面一次感应电流的方向变化一次。线圈每转一周，两次通过中性面，感应电流的方向变化两次。 （3）正弦式交流电的变化规律： 若从中性面位置开始计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化。 图像如图所示： 2. 表征交流电的物理量 （1）描述交流电的大小 瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同步刻交流电的大小和方向。

34、最大值：交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征交流电强弱的物理量。 有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流电在能量方面的平均效果。让交流电与恒定电流通过阻值相似的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值。 多种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。 （2）周期和频率 是用来表达交流电变化快慢的物理量： 3. 变压器 （1）变压器的构造及原理 构造：由一种闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈构成。和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。 工作原理 原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量

35、，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载构成闭合电路，副线圈中也会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种互相感应现象叫互感现象。变压器工作的物理基本就是运用互感现象。 （2）抱负变压器 铁芯封闭性好、无漏磁现象，即穿过原、副线圈的磁通量相等。 线圈绕组的电阻不计，无铜损现象。 铁芯中涡流不计，即铁芯不发热，无铁损现象。 对抱负变压器有：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。 （3）原、副线圈中的电压、电流关系。 功率关系：P1=P2。 4. 远距离输电 远距离输电要解决的核心问题是减少输电线上电能的热损耗。 减少远距离输电过程中电

36、能损失的措施： 若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上热损耗P损=I2R小和增大S的措施减小R，但作用有限：另一是减小输电电流I，在输电功率P一定的输电功率。八、课后作业：单元检测九、课后反思：交变电流习题一、教学目的（1）使学生理解交变电流的产生原理（2）掌握交变电流的变化规律及表达措施。（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的精确含义。二、教学重点：交变电流计算三、教学难点：交变电流的变化规律及应用四、教学措施：讲练教学法五、教学用品：多媒体六、教学用时：2学时七、教学过程：【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=05T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100

37、匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为2rads，外电路电阻R4，求： （1）转动过程中感应电动势的最大值 （2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势 （3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势 （4）交流电电表的示数 （5）转动一周外力做的功 （6）周期内通过R的电量为多少？解析：（1）感应电动势的最大值，mNBS100050122V=314V （2）转过600时的瞬时感应电动势：emcos600=31405 V157 V （3）通过600角过程中产生的平均感应电动势：=N/t=26V （4）电压表达数为外电路电压的有效

38、值： U=R=178 V （5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 WQ（）2（R十r）T099J （6）周期内通过电阻R的电量QTT00866 C 【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。 已知一台单相发电机转子导线框共有N匝，线框长为l1，宽为l2，转子的转动角速度为, 磁极间的磁感应强度为B。 导出发电机的瞬时电动势E的体现式。目前懂得有一种强永磁材料铵铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可以增大到本来的K倍，如果保持发电机的构造和尺寸，转子转动角速度，需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝? (，安徽)解：如图所示，有V=l2/2【例3】. 交流发电机

39、的转子由BS的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30时交流电压的即时值为V。 分析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um=U=20V。而转过30时刻的即时值为u=Umcos30=17.3V。i/A3O t/s-60.2 0.3 0.5 0.6【例4】 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。 分析：该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2=-6A，因此这一种周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有： I=3A【例5】如图所示，（甲）和（乙）所

40、示的电流最大值相等的方波交流电流和正弦交流电流，则这两个电热器的电功率之比PaPb= 解析：交流电流通过纯电阻R时，电功率PI2R，I是交流电流的有效值交流电流的有效值I是交流电流的最大值Im的1/，这一结论是针对正弦交流电而言，至于方波交流电通过纯电阻R时，每时每刻均有大小是Im的电流通过，只是方向在作周期性的变化，而对于稳恒电流通过电阻时的热功率来说是跟电流的方向无关的，因此最大值为Im的方波交流电通过纯电阻的电功率等于电流强度是Im的稳恒电流通过纯电阻的电功率由于 PaIm2RPbI2RIm2R/2 因此，PaPb=21 答案：21 【例6】如图表达一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（ ） A5A； B5A； C35A ；D35A 解析：严格按照有效值的定义，交变电流的有效值的大小等于在热效应方面与之等效（在相似时间内通过相似的电阻所产生的热量相等）的直流的电流值可选择一种周期（002 s）时间，根据焦耳定律，有： I2R002（4）2R001+（3）2R001 解之可得： I5 A 答案：B八、课后作业：预习新课九、教学反思：