交變電流整章

1、交變電流整章第1頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日第五章 交流電交變電流2 描述交變電流的物理量電感和電容對(duì)交變電流的影響變壓器電能的輸送 2007考試說(shuō)明1 交變電流.交變電流的圖像2 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值 3 理想變壓器 4 遠(yuǎn)距離輸電 第2頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日一教學(xué)的思考1教學(xué)的難點(diǎn)2教學(xué)的重點(diǎn)3考試的熱點(diǎn)有效值的概念,遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程的有關(guān)計(jì)算.交流電的變化規(guī)律及其應(yīng)用,理想變壓器的應(yīng)用.交流電的變化規(guī)律及其應(yīng)用.第3頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日教學(xué)的時(shí)間安排第1單元 5.1 交變電流

2、 （1學(xué)時(shí)） 5.2 描述交變電流的物理量（1學(xué)時(shí)） 習(xí)題課 （1 學(xué)時(shí)）第2單元 5.3 電感和電容對(duì)交變電流的影響（1學(xué)時(shí)）第3單元 5.4 變壓器 （2學(xué)時(shí)） 5.5 電能的輸送 （1學(xué)時(shí)） 第4頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路及教學(xué)建議 1、交變電流2、描述交變電流的物理量3、電感和電流對(duì)交變電流的影響4、變壓器5 、電能的輸送第5頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（

3、二）過(guò)程與方法1掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。2培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的重要性重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析。難點(diǎn)：交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。 第一節(jié)、交變電流第6頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日5.1 交變電流一.交變電流的產(chǎn)生過(guò)程 教材并沒(méi)有直接給出線圈在各個(gè)位置時(shí)電流的方向,而是以問(wèn)題的方式引導(dǎo)學(xué)生自己分析.1.理論探究第7頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月

4、20日，8點(diǎn)52分，星期日建議:將一個(gè)周期內(nèi)的四個(gè)位置和四個(gè)過(guò)程的電流大小、方向從中性面起依次以問(wèn)題的形式展現(xiàn),讓學(xué)生對(duì)交變電流的產(chǎn)生過(guò)程有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)（1）圖5.1-3中，甲圖所示時(shí)刻線圈中電流為多大？在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？到乙圖所示時(shí)刻，線圈中電流大小有何特點(diǎn)？（2）在線圈由乙轉(zhuǎn)到丙的過(guò)程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？到丙圖所示時(shí)刻，線圈中電流大小有何特點(diǎn)？第8頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日（3）在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過(guò)程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？到丁圖所示時(shí)刻，線圈中電流大小有何特點(diǎn)？ （

5、4）在線圈由丁轉(zhuǎn)到甲的過(guò)程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？第9頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)第10頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日(2)二.交變電流的變化規(guī)律 教材中未對(duì)交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式作理論推導(dǎo)，建議在實(shí)際教學(xué)中對(duì)交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)。給出交流電和直流電的概念.(強(qiáng)調(diào)方向的區(qū)別)在課后的問(wèn)題與練習(xí)中有兩道題用到Em=NBS第11頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日(1)定義:與磁感線垂直的平面。(2)強(qiáng)調(diào):線圈處于中性面位置時(shí)，穿過(guò)線圈最大，但I(xiàn)=0。線圈越過(guò)中性面，線圈中感應(yīng)

6、電流方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。1.中性面第12頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日2交變電流的變化規(guī)律(1)若線圈有N匝時(shí)，相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，e=NBL1L2sint， 令Em=NBL1L2=NBS=Nm， 叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值，e叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，電流的最I(lǐng)m=Em/(r+R) ，電壓的瞬時(shí)值i=Imsint(3)根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時(shí)值U=Umsint。第13頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間 關(guān)系圖像3.交流電的

7、圖像此處可與t圖相比較第14頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日三幾種常見(jiàn)的交變電波形第15頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日 第二節(jié). 描述交變電流的物理量 （一）知識(shí)與技能1理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系。2理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國(guó)生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。（二）過(guò)程與方法能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問(wèn)題。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情重點(diǎn)：交變電流有效值概念。難點(diǎn)：交變電流有效值概念及計(jì)算。 第16頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，

8、5月20日，8點(diǎn)52分，星期日一周期和頻率：二交變電流的峰值（Em，Im，Um）交變電流的峰值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，可以用來(lái)表示交變電流的電流或電壓變化幅度。電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過(guò)耐壓值，電容器可能被擊穿。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實(shí)際中通常用有效值表示交變電流的大小。注意對(duì)轉(zhuǎn)速與頻率的理解第17頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日問(wèn)題情景第18頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日三.有效值（E、I、U）、定義：讓交變電流和直流電通過(guò)同樣的電阻，如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)

9、產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫(xiě)字母U、I、E表示有效值。強(qiáng)調(diào)（）上面三式僅適用于正弦（或余弦）交流電（）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。（）交變電流表（電壓表或電流表）所測(cè)值為有效值。（）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。（）僅在熱效應(yīng)上等效，并非在所有方面都等效2正弦交流電有效值和最大值的關(guān)系第19頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日注意區(qū)分交流電的“四值”、最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值第20頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日第三節(jié). 電感和電容對(duì)交變電流的影響 （一）知識(shí)與技能1理解為什么電感對(duì)交變電

10、流有阻礙作用。2知道用感抗來(lái)表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)。3知道交變電流能通過(guò)電容器.知道為什么電容器對(duì)交變電流有阻礙作用。4知道用容抗來(lái)表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小.知道容抗與哪些因素有關(guān)。（二）過(guò)程與方法1培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的思維習(xí)慣。2培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過(guò)的知識(shí)去理解、分析新問(wèn)題的習(xí)慣。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。重點(diǎn)1電感、電容對(duì)交變電流的阻礙作用。2感抗、容抗的物理意義。難點(diǎn)1感抗的概念及影響感抗大小的因素。2容抗概念及影響容抗大小的因素。 第21頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日一電

11、感對(duì)交變電流的阻礙作用演示電阻、電感對(duì)交、直流的影響。實(shí)驗(yàn)電路如下圖甲、乙所示：說(shuō)明：由于電感線圈中通過(guò)交變電流時(shí)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流變化，對(duì)交變電流有阻礙作用.電感對(duì)交變電流阻礙作用大小用感抗來(lái)表示.線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大.第22頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日、感抗的利用（1）低頻扼流圈自感系數(shù)很大。對(duì)低頻交變電流有很大的阻礙作用。即“通直流、阻交流”。（2）高頻扼流圈自感系數(shù)小。對(duì)低頻交變電流阻礙小，對(duì)高頻交變電流阻礙大。即“通低頻、阻高頻 、線圈的作用：線圈有“通直流、阻交流”或“通低頻，阻高頻”特征、感抗：電感對(duì)交流電的阻礙作用的大

12、小、影響感抗的因素：自感系數(shù)，交流電頻率。線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大。第23頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日二、交變電流能夠通過(guò)電容器演示電容對(duì)交、直流的影響。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了流，表現(xiàn)為交流通過(guò)了電容器。 第24頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日、電容器的作用：電容器具有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特點(diǎn) 、容抗：電容對(duì)交流電的阻礙作用的大小、影響容抗的因素：電容，交流電頻率。電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小三.電容器對(duì)交變電流的阻礙作用本節(jié)內(nèi)容不用做太多的應(yīng)用訓(xùn)練電容

13、越大,在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越??；交變電流的頻率越高，充放電進(jìn)行得越快，充放電電流越大，容抗越小.第25頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日四.變壓器 （一）知識(shí)與技能1知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。2理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系和電流與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問(wèn)題。（二）過(guò)程與方法在探究變壓比、電流比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。2培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。重點(diǎn)：探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。難點(diǎn)：探究變

14、壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。第26頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日一.變壓器的原理、構(gòu)造：變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈構(gòu)成的。一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈（初級(jí)線圈），另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（次級(jí)線圈）。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。、畫(huà)出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)，如下圖示：用可拆變壓器向?qū)W生展示變壓器的構(gòu)造第27頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日、變壓器的原理：互感現(xiàn)象時(shí)變壓器工作的基礎(chǔ)。通過(guò)互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個(gè)線圈傳輸給另一個(gè)線圈。第28頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，

15、星期日二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系、利用可拆變壓器，學(xué)生電源，多用電表，導(dǎo)線若干，探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系注意事項(xiàng)：（1）連接好電路后，同組同學(xué)分別獨(dú)立檢查，然后由老師確認(rèn)，電路連接無(wú)誤才能接通電源。（2）注意人身安全。只能用低壓交流電源，可使用電源電壓為V（3）使用多用電表交流電壓檔測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程測(cè)試，然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。第29頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456原線圈匝數(shù)n1n1n1n1n2n2n2副線圈匝數(shù)n2n1n12 n1n2n22 n2副線圈輸出電壓U2結(jié)論取U16V2電壓與匝數(shù)的關(guān)系 讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論第30頁(yè)

16、，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日、理想變壓器：沒(méi)有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。只適用于理想變壓器。實(shí)際上變壓器的工作效率都很高，可近似當(dāng)成理想變壓器處理。 三、理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率相等：P出=P入四、電流與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器只有一個(gè)副線圈，則原副線圈中的電流I1與I2 ，據(jù)P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行理論探究第31頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日思考一：升壓變壓器，n2n1，降壓變壓器，n2n1。升壓變壓器，I2I1。思考二：在繞制升壓變壓器原副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗

17、一些好，還是細(xì)一些好？降壓變壓器呢？因?yàn)樯龎鹤儔浩鳎琁2I1，所以副線圈導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗一些。自學(xué)了解：電壓互感器和電流互感器的作用和原理五應(yīng)用第32頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日第五節(jié).電能的輸送 （一）知識(shí)與技能1知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過(guò)程。2知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑，會(huì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電的有關(guān)計(jì)算3了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。（二）過(guò)程與方法通過(guò)思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1培養(yǎng)學(xué)生遇到問(wèn)題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。2介紹我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國(guó)建設(shè)的熱情。重點(diǎn)：找出影響遠(yuǎn)距離輸

18、電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。難點(diǎn)：理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓U。第33頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)52分，星期日一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1.減小輸電線的電阻根據(jù)電阻定律電阻定律可知r= ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法：減小材料的電阻率.銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線.減小輸電線的長(zhǎng)度L不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離. 增加導(dǎo)線的橫截面積.近距離輸電可適當(dāng)增大橫截面積。對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電，若增加導(dǎo)線的橫截面積，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且架線困難。 2.減小輸電電流 在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=UI可知，要減小輸電線中的電流I，必須提高輸電電壓U，這就是采用高壓輸電的道理。根據(jù)功率損失的表達(dá)式P