交变电流的产生和变化规律习题课.docx

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1、交变电流的产生和变化规律习题课交变电流 课题交变电流课型【学习目标】1知道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，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阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关【学习重难点】1、重点：电感和电容对交变电流的影响2、难点：电感和电容对交变电流的影响 【自主学习】新课一、感抗1定义：对电流阻碍作用的大小，用感抗表示2感抗的成因：因为交变电流的随时间周期性改变，这个改变的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍的改变，故线圈对交变电流有阻碍作用

2、，这就是感抗3确定因素：感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的，线圈的自感系数L越，自感作用就越大，因而感抗也就越大；沟通的频率f越，电流的改变率就越大，自感作用也越大，感抗也就越大*事实上进一步探讨可得出线圈的感抗XL与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系：XL2fL说明：通常所讲的直流，常指恒定电流恒定电流流过电感线圈，电流没有改变，因而就不产生自感现象因此，电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗二、低频扼流圈和高频扼流圈1低频扼流圈：自感系数的线圈（约几十亨），线圈电阻较，对直流的阻碍作用较小，这种线圈可以“通，阻”。2高频扼流圈：自感系数较小的线圈（约几个毫亨），对低频交变电流的阻碍

3、作用较而对高频交变电流的阻碍作用很，可以用来“通，阻”。三、交变电流能够“通过”电容器（1）电流事实上并没有通过电容器，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板（2）电容器“通沟通”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压上升时，电容器，电荷向电容器的极板上集聚，形成；当电源电压降低时，电容器，电荷从电容器的极板上放出，形成电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为沟通“通过”了电容器四、容抗1定义：对沟通的阻碍作用的大小，用容抗来表示2成因：电容器接入沟通电路中后，极板上的电荷形成了二极板间的电压，这电压和电源电压相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用，

4、即形成了容抗3确定因素：沟通电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比容抗与交变电流的频率和电容的关系为XC，即沟通电的频率越大，电容越，电容器对交变电流的阻碍作用越小，容抗越说明：电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、元件及机壳间当沟通电频率很高时，电容的影响会很大五、电感和电容在电路中的作用1电感的作用是：“通、阻、通、阻”2电容的作用是：“通、直流、通、阻”【疑难辨析】电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区分与联系电阻电感器电容器产生的缘由定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的改变电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的

5、抗拒作用在电路中的特点对直流、沟通均有阻碍作用只对改变的电流如沟通有阻碍作用不能通直流，只能通改变的电流对直流的阻碍作用无限大，对沟通的阻碍作用随频率的降低而增大确定因素由导体本身（长短、粗细、材料）确定，与温度有关由导体本身的自感系数和沟通的频率f确定由电容的大小和沟通的频率确定电能的转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电流的能与电场能往复转化【问题思索】为什么交变电流能够通过电容器？电容器的两级板之间是绝缘的，不论是恒定电流还是交变电流，自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体（电介质）。通常所说的交变电流“通过”电容器，并非有自由电荷穿过了电容器，而是在沟通电源的作

6、用下，当电压上升时，电容器充电，电容器极板上的电荷量增多，形成充电电流，当电压降低时，电容器放电，电容器极板上的电荷量削减，形成放电电流，由于电容器反复不断地充电和放电，使电路中有持续的交变电流，表现为交变电流“通过”了电容器。【例题解析】【例1】一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一沟通电源相连接，如图所示一块铁插进线圈之后，该灯将：（）A变亮B变暗C对灯没影响D无法推断【解析】线圈和灯泡是串联的，当铁插进线圈后，电感线圈的自感系数增大，所以电感器对交变电流阻碍作用增大，因此电路中的电流变小，则灯变暗。【答案】B【说明】早期人们正是用变更插入线圈中铁芯长度的方法来限制舞台灯光的亮暗的。【例2】如图

7、4所示，接在沟通电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是A把电介质插入电容器，灯泡变亮B增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C减小电容器两极板间的正对面积 高二物理怎样产生交变电流导学案 2.怎样产生交变电流导学案宝鸡石油中学牛虹【学习目标】（1）、知道什么是直流,什么是沟通.（2）、驾驭交变电流的产生和改变规律.（3）、驾驭正弦式交变电流的产生原理.【复习巩固】1、导体切割磁感线时产生感应电动势大小的表达式为:E=_.2、运用楞次定律推断感应电流方向的一般步骤是：（1）、明确探讨的闭合回路中_的方向；（2）、明确穿过闭合回路的磁通量是_还是_;（3）、由楞次定律推断出_的方向；（4）、由安培定

8、则推断出_的方向。3、右手定则伸开右手，使拇指与其余四指_，并且都与_在一个平面内。让磁感线从_进入，并使_指向导体运动的方向，这时_所指的方向就是感应电流的方向。【自主学习】一.交变电流1定义：和随时间作周期性改变的电流，叫做交变电流，简称沟通，用符号表示；的电流，叫做直流，用符号表示。2、特点：随时间周期性改变是交变电流的最重要的特征二、中性面1定义：与磁感线的平面叫做中性面2中性面特点：（1）穿过线圈的磁通量最；（2）磁通量的改变率最；（3）电动势e及电流I均为；三.正弦式电流1定义：随时间按规律改变的电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流说明：在我国工农业生产及生活中运用的交变电流都是

9、式交变电流，但并非只有按正弦规律改变的电流才叫交变电流2.正弦式电流的规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）起先转动，则产生的交变电流的瞬时值表达式为iImsint；电动势瞬时值的表达式为e；电压瞬时值表达式为u【预习自测】1、如图中为交变电流，而_就不是交变电流,正弦式交变电流的图象是 2、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时()A线圈平面与磁感线方向平行B线圈平面与磁感线方向垂直C通过线圈的磁通量达到最大值D通过线圈的磁通量为零【自主探究】一:交变流电的产生1、将课本图2-8是沟通发电机的示意图可用下图5-1-1，阅读课本42-43页对沟通发电机的介绍，并结合课本图

10、2-8,小组先沟通探讨以下四个问题：、在线圈由a转到b的过程中，ab边中电流向哪个方向流淌？、在线圈由c转到d的过程中，ab边中电流向哪个方向流淌？、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？、为了具体的理清课本中这四个图的电流大小及方向的改变状况，完成下表的填写：课本图abbbcccdddaa电流方向磁通量及改变2、你依据上表中的信息，能回答下列问题吗？a、线圈在什么位置时，磁通量最大？此时线圈中的电流也是最大吗？b、线圈在什么位置时，磁通量最小？此时线圈中的电流也是最小吗？c、电流方向在什么位置时方向发生改变？总结规律：中性面(1).定义:(2).特点: 针对训练

11、1、关于中性面，下列说法正确的是（）A、中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B、线圈经过中性面时，感应电流为零，感应电动势为零C、线圈经过中性面，电流方向肯定发生改变D、线圈每转一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流方向就变更一次。二:交变电流的改变规律你能将上面a、b、c、d四个立体图转化成平面图(正视图)吗？ 推导：假如设ab边长为L1，ad边长为L2，线圈在匀强磁场中匀速转动的角速度为，AB边到转轴O的距离为L2/2,从上图a的位置起先计时,你能否依据以上条件，推导出线圈在转动过程中，感应电动势随时间改变的表达式？ 同类变式：若从上图b的位置经过时间t，推导出线圈在转动过程中，感

12、应电动势随时间改变的表达式？ 【总结规律】1、产生正弦沟通电的条件是:当线圈在磁场中绕于磁场方向的轴做转动时，线圈中就产生正弦式电流2、假设线圈有N匝，LabLcdL1，LadLbcL2以的角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动，则任一时刻t线圈中的感应电动势为:(1)假定线圈从跟磁感线垂直的平面（即中性面）起先转动，则产生的电动势瞬时值的表达式为e交变电流的瞬时值表达式为i电压瞬时值表达式为u(2)假定线圈从跟磁感线平行的平面起先转动，则产生的电动势瞬时值的表达式为e交变电流的瞬时值表达式为i电压瞬时值表达式为u强调：产生正弦式交变电流的条件推广：转轴只要垂直于磁场就可以了，并不肯定在线圈上；线圈的

13、形态也可以是各种形态。【针对训练】2.有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1，线框绕OO轴以10rad/s的角速度匀速转动，如图垂直于线框平面对里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)写出感应电动势随时间改变的表达式(3)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？ 【课后训练】1如图所示，表示交变电流的图象是2.如下图所示，能够产生交变电流的状况是() 3如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时起先计时，则在02这段时间内()A线圈中的感

14、应电流始终在减小B线圈中的感应电流先增大后减小C穿过线圈的磁通量始终在减小D穿过线圈的磁通量的改变率始终在减小4矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动时产生的沟通电动势为e=Emsint伏，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，则沟通电动势为：e=e=e=e=5如图所示的100匝线圈，ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感应强度=0.1T，角速度5rad/s，则线圈产生的感应电动势最大值为，从中性面起先转动的产沟通电动势瞬时值为e。 电感和电容对交变电流作用 电感和电容对交变电流作用 教学目的： 1、了解电感对电流的作用特点 2、了解电容对电流的作用特点

15、教学重点：电感和电容对交变电流的作用特点 教学难点：电感和电容对交变电流的作用特点 教学方法：启发式综合教学法 教学用具：小灯泡、线圈（有铁芯）、电容器、沟通电源、直流电源 教学过程： 一、引入： 在直流电流电路中，电压、电流和电阻的关系遵从欧姆定律，在沟通电路中，假如电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，试验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用但是假如电路中包括电感、电容，状况就要困难了 二、讲授新课： 1、电感对交变电流的作用： 试验：把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和沟通电源上，视察现象： 现象：接直流的亮些，接沟通的暗些 引导学生得出结论：接沟通的电路中电流小，间接表明电感对沟通有阻碍

16、作用 为什么电感对沟通有阻碍作用？ 引导学生说明缘由：沟通通过线圈时，电流时刻在变更由于线圈的自感作用，必定要产生感应电动势，阻碍电流的改变，这样就形成了对电流的阻碍作用 试验和理论分析都表明：线圈的自感系数越大、沟通的频率越高，线圈对沟通的阻碍作用就越大 应用：日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈，自感系数很大日光灯起动后灯管两端所需的电压低于220V，灯管和镇流器串联起来接到电源上，得用镇流器对沟通的阻碍作用，就能爱护灯管不致因电压过高而损坏 2、交变电流能够通过电容 试验：把白炽灯和电容器串联起来分别接在沟通和直流电路里 现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通沟通电源，灯泡能够发光 结论：直流不能

17、通过电容器沟通能通过沟通电 引导学生分析缘由：直流不能通过电容器是简单理解的，因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了电容器接到沟通电源时，事实上自由电荷也没有通过两极间的绝缘介质，只是由于两极板间的电压在改变，当电压上升时，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；当电压降低时，电荷离开极板，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，表现为沟通“通过”了电容器 学生思索： 运用220V沟通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仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是什么？ 缘由：与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电

18、源中的交变电流能够通过这个“电容器”虽然这一点“漏电”一般不会造成人身危急，只是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保平安，电气设备和电子仪器的金属外壳都应当接地 3、电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、无件、机壳间有时候这种电容的影响是很大的，当交变电流的频率很高时更是这样同样，感也不仅存在于线圈中，长距离输电线的电感和电容都很大，它们造成的电压损失经常比电阻造成的还要大 总结： 电容：通高频，阻低频 电感：通低频，阻高频 高二物理交变电流是怎样产生的学案 高二物理交变电流是怎样产生的学案 备课时间：2022/3/14学科：物理备课组：高二主备老师：方xx备课组长：符xx组员：方

19、xx粟xx老师二次备课教学目标1、相识沟通发电机，了解沟通发电机的构造；2、理解交变电流产生和改变规律，知道中性面的概念；3、能用数学表达式和图像描述正余弦沟通电的改变规律，能正确表达出正弦沟通电的最大值、有效值、瞬时值。教学重点和难点教学重点：1、沟通电产生的物理过程的分析及中性面的点2、沟通电的数学表达式和图像教学难点：沟通电产生的物理过程的分析及中性面的点教学打算、教学资源和主要教学方法沟通发电机试验模型，电流表等；PPT；视察法，探讨法，讲授法。教学过程目标引领展示目标，齐读目标，老师解读目标，学生明确目标活动导学一、沟通发电机的构造和基本种类1、发电机的基本组成：用来产生感应电动势的

20、线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极2、发电机的基本种类：旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机3、转动的部分叫转子，不动的部分叫定子二、交变电流的产生原理演示试验：留意视察电流表打针的偏转状况。1、试验：视察到线圈中电流方向是改变的再视察电流强度与线圈位置的关系试验结论：沟通电的大小和方向是不断改变的，线圈在磁场中每旋转一周，电流表指针就左右摇摆一次，它的大小和方向都随时间做周期性改变。2、中性面中性面在垂直于磁场位置线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大线圈在中性面时，感应电动势和电流都为0每经过中性面一次，方向变更一次三、交变电流的改变规律1、设矩形线圈的ab边长为L1，ad边长为L2在匀强磁场B

21、中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O。2、推导：以线圈经过中性面起先计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）因为： 所以：设则有：3、归纳：电动势按正弦规律改变成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面起先计时电压电流按正弦规律改变电路上的电压电流与时间的改变图象 板书设计交变电流是怎样产生的一、沟通发电机的构造和基本种类二、交变电流的产生原理1、演示试验：视察试验分析试验结论三、交变电流的改变规律电动势按正弦规律改变成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面起先计时电流按正弦规律改变电路上的电压电流与时间的改变图象教学反思 第13页 共13页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页