描述交变电流的物理量

复习回顾(一)交变电流：

大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。（二）正弦交流电的产生及变化规律

当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。1、产生：2、中性面：3、规律：

函数表达式：从中性面开始计时在纯电阻电路中的负载:电流:

电压:电动势:一、周期和频率：1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。3、角频率(圆频率)：线圈在匀强磁场中转动的角速度。2、频率：一秒内完成周期性变化的次数。T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢4、关系：2023/11/251、有效值：EUI（1）定义：

根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与峰值的关系：二、峰值和有效值(3)说明：A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；

C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值E、电容器的耐压值是指峰值

例3.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。

练习2：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。B、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。（2）注意：峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别。A、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。2、平均值：（1）定义：交变电流的图像中，图像与横轴所围面积与时间的比值

例5.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；(2)

电阻R上产生的焦耳热Q

在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4，

练习4：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q．(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截面的电量q．

小结1、最大值（峰值）：

EmUm

Ｉm

２、瞬时值：

uie3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。5、有效值：EUI

（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。5.3《电感电容对

交变电流的影响》教学目标

（一）知识与技能1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。3．知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。4．知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。（二）过程与方法1．培养学生独立思考的思维习惯。2．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。（三）情感、态度与价值观培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。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。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。教学方法：实验法、阅读法、讲解法。教学手段：双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6V、0.3A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103μF、15V”与“200μF、15V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪一、电感对交变电流的阻碍作用1、感抗:(1)意义:反映电感对交流阻碍作用的大小电感对交流电有阻碍作用(2)决定因素自感系数越大、频率越高,感抗越大一、电感对交变电流的阻碍作用fLXLp2=1、感抗:(1)意义:反映电感对交流阻碍作用的大小2、特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频3、应用：高频扼流圈低频扼流圈构造作用线圈绕在铁心上,匝数多，感抗大线圈绕在铁氧体上,匝数少，感抗小通直流、阻交流通低频，阻高频

请同学们分析一下，低频扼流圈对高频交流电是否有显著的阻碍作用？高频扼流圈对低频交流电是否有显著的阻碍作用？思考与讨论有无二、电容对交变电流的阻碍作用电容器有“通交流，隔直流”的作用。1、容抗:(1)意义:反映电容对交流阻碍作用的大小二、电容对交变电流的阻碍作用IIII(2)决定因素电容越大、频率越高,容抗越小电容大一次充电量大;频率高单位时间内充电次数多.所以电流大，容抗小。1、容抗:(1)意义:反映电容对交流阻碍作用的大小2、特性：通交流、隔直流；通高频、阻低频3、应用（1）隔直电容：隔直流，通交流2、特性：通交流、隔直流；通高频、阻低频3、应用（1）隔直电容：隔直流，通交流（2）高频旁路电容：通高频，阻低频思考与讨论隔直电容一般电容较大还是较小?高频旁路电容一般电容比较大还是比较小?隔直电容(C大)高频旁路电容(C小)

使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘．但是，有时候用手触摸外壳时仍会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管也会发光，这是为什么呢？思考与讨论通直流，阻交流

电容对交变电流的作用：通交流，隔直流电感对交变电流的作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容（C大）高频旁路电容（C小）通低频，阻高频通高频，阻低频5.3电感和电容对交变电流的影响小结感抗和容抗跟电感和电容本身有关，还跟交流的频率有关。fLXLp2=例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是__________，C的作用是__________。

解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，因此C的作用是使高频成分流过。P38说一说练习1、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L＝100μH，C＝100pF）。此电路的主要作用是（）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，输出高频交变电流D．阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（）（2）将电源改为U＝220V的直流电源，则（）A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮AC

BC练习2、如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（）A．与甲灯串联的元件X是电容器B．与乙灯串联的元件Y是电容器C．与甲灯串联的元件X是电感线圈D．与乙灯串联的元件Y是电感线圈BC自感系数较大的线圈镇流器结构和作用：启动时提供瞬时高压正常工作时降压限流镇流器5.4《变压器》教学目标

（一）知识与技能1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。（三）情感、态度与价值观1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2．培养学生实事求是的科学态度。教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：探究变压比和匝数比的关系。教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯36V扫描仪12V防身器3000V手机充电器4.2V4.4V5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V9V12V彩色电视机显像管十几万伏

但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？

2023/11/25几种常见的变压器n1U1原线圈（初级线圈）：跟电源相连，用绝缘线绕成的n2U2副线圈（次级线圈）：跟负载相连，用绝缘线绕成的闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。一、变压器的构造注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。问题：①变压器原线圈和副线圈电路是否相通？

②变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈两端的交流电压U2是怎样产生的？

U1U2

∽n1n2∽结构示意图n1n2电路中的符号(不相通）原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量副线圈产生感应电动势副线圈中如有电流在铁芯中产生变化的磁通量原线圈产生感应电动势二、变压器的工作原理互感现象是变压器工作的基础二、变压器的工作原理------互感现象强调：

①原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的，且穿过它们的磁通量始终相等。

②从能量的角度看，显然变压器不能产生电能，只是通过交变磁场传输电能。

原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽思考：若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2

情况怎样？U2＝0问题1：原、副线圈不套在闭合铁芯上，是否仍然存在互感现象？问题2：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？（铁芯的作用是什么？）（仍存在）如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽2023/11/25

如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。理想变压器

实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%~99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。2023/11/25三、理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/t若不考虑原副线圈的内阻有

U1=E1

U2=E2

原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽

理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比n2>n1U2>U1-----升压变压器n2<n1U2<U1-----降压变压器2023/11/25四、理想变压器的变流规律1.理想变压器输出功率应等于输入功率即:U1I1=U2I2P出=P入2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。一、变压器的构造

1．构造：

2．示意图

3．电路图中符号二、变压器的工作原理——互感现象

1、变压器只能改变交流电的电压和电流

2、能量转化：电能→磁场能→电能

3、理想变压器P入＝P出三、理想变压器的变压规律

U1/U2=n1/n2四、理想变压器的变流规律：

I1/I2=n2/n1

小结

练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数为12mA，则电流表A2的示数为（）

A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关B1803A

练习2、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数n2=_____，通过原线圈的电流I1=______。(1)U1=220V,U2=36V,U1/U2=n1/n2(2)I2=P2/U2=660/36A,I1/I2=n2/n1或P1=P2=660W,I1=P1/U1AV~R1R2SA.U增大、I增大、PR1增大C.U减小、I减小、PR1减小D.U不变、I减小、PR1不变B.U不变、I减小、PR1

增大

练习3、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I和用电器上R1的功率PR1将分别（）D

思考：变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系是怎样的？

练习4、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4:1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相等。ab端加一交流电压U后，（1）两电阻消耗的功率之比为多少？（2）两电阻两端电压之比为多少？（3）B电阻两端电压为多少？n1n2BAUab（1）1:16（2）1:4

（3）

UB=174UU1I1I2n1n2U2R

变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P22.U1由电源决定；3.U2由U1和匝数比决定；

U2＝n2/n1·U14.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝数比决定；

I1＝n2/n1·I2六、有多个副线圈的理想变压器的问题

一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：例、一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I2＝1A，I3＝4A，求原线圈中的电流。2.24A练、如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流I1。n3n2n1（1）n2

＝1320匝n3=72匝（2）I1=0.095A例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n1:n2＝2：1.在不接负载的情况下，则（）A．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110VBD

练习、一理想变压器如图所示，在n1两端接交流电U1＝220V，n1为4400匝，n2为1100匝。若要使U3＝U2，求n3。

n3＝2200匝练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1（）A、也能正常发光B、较另三个灯暗些C、将会烧坏D、不能确定n2n1L3L4L1L2A五、几种常用变压器1.自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？

自耦变压器的原副线圈共用一个线圈2.互感器

A电流互感器电压互感器V

使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数

使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数钳式电流仪5.5《电能输送》教学目标

（一）知识与技能1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。2．知道降低输电损耗的两个途径。3．了解电网供电的优点和意义。（二）过程与方法通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力（三）情感、态度与价值观1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。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与电压损失。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ΔU。教学方法

自学讨论法、阅读法、讲解法。教学手段

多媒体课件大亚湾核电站秦山核电站三峡水电站新疆风力发电

需要电能的地方分布很广，而电站相对来说比较集中，因此要把电站的电能向外输送，有的需要输送到远方，这就涉及电能的输送问题．电能的应用具有四方面的优越性①电能来源广泛。②电能便于输送。③电能使用