交变电流教案中学教育高考中学教育中学课件.pdf

《交变电流教案中学教育高考中学教育中学课件.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交变电流教案中学教育高考中学教育中学课件.pdf（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、学习必备 欢迎下载 交变电流 知识网络：课前预习提纲 1、交变电流：和 都随时间做 的交流电叫做交变电流电压和电流随时间按 变化的交流电叫正弦交流电 2、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生 3、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都 磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做 线圈平面每经过 一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变 4、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是m，那么在任一时刻 t 感应电动势的瞬时值 e 为 若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值为 5、交流发电机有两种，即 和 其中转动的部

2、分叫 ，不 动的部 分叫 发电机 转子是 由 、或其它动力机带动 6、交流电的有效值是根据电流的 效应来规定的正弦交流电的有效值与峰值间的关系是 、U 、I 通常所说的交流电的数值，如果没有特别说明，一般都是指交流电的 值 7、我国工农业生产和生活用的交流电频率是 Hz，周期是 s，电流方向每分钟改变 次 学习必备 欢迎下载 交变电流 教学目标：1掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达，2理解最大值与有效值，周期与频率；3知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗 教学重点：交流的基本概念 教学难点：交流电路的分析与计算 教学过程：一、交变电流的产生 1.

3、正弦交流电的产生 tlBlesin22 Em=BS则 e=Emsint 由上式知，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的 根据闭合电路欧姆定律：tREReimsin，令REImm，则 i=Imsint 路端电压 u=iR=ImRsint，令 Um=ImR，则 u=Umsint 如果线圈从平行磁感线位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化 e=Emcost i=Imcost u=Umcost 2中性面 当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面 3正弦交流电的图象

4、 电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图所示 间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分叫不动的部分叫发电机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三

5、角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电容对交变电流的作用学习必备 欢迎下载 二、描述交变电流的物理量 1、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：temsin，tIimsin.应当注意必须从中性面开始。生活中用的市电电压为 220V，其最大值为 2202V=311V（有时写为 310V），频率为50HZ，所以其电压瞬时值的表达式为 u=311sin314tV。【例 1】有一正弦交流电源，电压有效值 U=120V，频率为 f=50Hz 向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为 U0=602V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼

6、不能感到这种忽明忽暗的现象？2、最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，NBSEm（转轴垂直于磁感线）。电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。【例 2】把一电容器 C 接在 220V 的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器 C 的耐压值是多少？3、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律NE t来求，特殊地，当线圈从中性面转过 90 度的过程中，有mEE2.计算平均值切忌用算术平均法即221EEE求解。平均值不等于有效值。【例 3】如图所示，

7、求线圈由图示位置转过 60角的过程中，通过线圈某一横截面的电量.4、有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：mEU21，mII21 间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分

8、叫不动的部分叫发电机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电容对交变电流的作用学习必备 欢迎下载 对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值.用电器上所标电压、电流值也是指有效值.在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。【例 4】如图所示，两平行导轨与水平面间的倾角为 3

9、7，电阻不计，间距 L0.3m，长度足够长，导轨处于磁感应强度 B1T，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.导轨两端各接一个阻值为 R02电阻，另一横跨在导轨间的金属棒质量 m1kg，电阻 r1棒与导轨间的滑动摩擦因数 0.5，当金属棒以平行于导轨的向上初速度 010m/s 上滑，直至上升到最高点过程中，通过上端电阻电量q0.1C（g 取10m/s2），求上端电阻 R0产生的焦耳热？三、感抗和容抗（统称电抗）1、感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”。2、容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”。【例 5】左右两

10、个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号。那么 C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？解：由其表达式 XC=1/2fC【例 6】电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“25V，450F”字样，下列说法中正确的是 A.此电容器在交流、直流电路 25V 的电压时都能正常工作 B.此电容器只有在不超过 25V 的直流电压下才能正常工作 C.当工作电压是直流 25V 时，电容才是 450F D.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过

11、 25V 解：电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作。选 B 四、综合例析【例 7】交流发电机的转子由 B 平行 S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数C1 C2 间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分叫不动的部分叫发电机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率

12、是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电容对交变电流的作用学习必备 欢迎下载 为 14.1V，那么当线圈转过 30时交流电压的瞬时值为V。【例 8】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。【例 9】交流发电机转子有 n 匝线圈，每匝线圈所围面积为 S，匀强磁场的磁感应强度为 B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为 R。当线圈由图中实线位置匀速转动 90到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量 q为多少？R上产生电热QR为多少？外力

13、做的功 W为多少？【例 10】左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 A.110V B.156V C.220V D.311V 五、针对训练 、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）A、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零 u V 1 2 3 4 5 t/10-2s u/

14、V 311 间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分叫不动的部分叫发电机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电

15、容对交变电流的作用学习必备 欢迎下载 2.一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动，产生的交变电动势 e=202sin20t V，由此可以判断（）At=0 时，线圈平面和磁场垂直 Bt=0 时，线圈的磁通量为零 Ct=0.05s 时，线圈切割磁感线的有效速度最小 Dt=0.05s 时，e 第一次出现最大值 3.线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生的交变电流如图所示，则（）A在 A 和 C 时刻线圈平面和磁场垂直 B在 B 和时刻线圈中的磁通量为零 C从 A 时刻到 B 时刻线圈转动的角度为rad D若从 O 时刻到 D 时刻经历的时间为 0.02s，则该交变电流在 1.0s 的时间内方向会改变

16、 100 次 4.一个矩形线框的面积为 S，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 n 转/秒，则（）A线框交变电动势的最大值为 n BS B线框交变电动势的有效值为2n BS C从开始转动经过 1/4 周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS D感应电动势瞬时值为 e=2n BSsin2n t 5.关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是（）A任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系 U=Um/2 B只有正弦式电流才有 U=Um/2的关系 C照明电压 220V、动力电压 380V，指的都是交变电流的有效值 D交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有

17、效值 6.一只氖管的起辉电压为 50V，把它接在 u=50sin314tV 的交变电源上，在一个交变电压的周期内，氖管的发光时间为（）A0.02s B0.01s C0.015s D0.005s 7.对于如图所示的电路，下列说法正确的是（）Aa、b 端接稳恒直流电，灯泡发亮 间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分叫不动的部分叫发电

18、机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电容对交变电流的作用学习必备 欢迎下载 Ba、b 端接交变电流，灯泡发亮 Ca、b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大 Da、b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容减小时，灯泡亮度增大 8.对于如图所示的电路，下列说法正确的是（）A双刀双掷开关 S 接上部时，灯泡亮度较大 B双刀双掷开关 S 接下部时，灯泡亮度

19、较大 C双刀双掷开关 S 接下部，同时将电感线圈的 L 的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变大 D双刀双掷开关 S 接下部，同时将电感线圈的 L 的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变小 9.在图所示的电路中，如果交变电流的频率增大，1、2 和 3 灯的亮度变化情况是（）A1、2 两灯均变亮，3 灯变暗 B1 灯变亮，2、3 两灯均变暗 C1、2 灯均变暗，3 灯亮度不变 D1 等变暗，2 灯变亮，3 灯亮度不变 10.在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于（）A低频扼流圈的自感系数较大 B高频扼流圈的自感系数较大 C低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流

20、，但不能阻碍高频交变电流 D高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流 11.关于电容器通过交变电流的理解，正确的是（）A有自由电荷通过电容器中的电介质 B电容不断的充、放电，与之相连的导线中必须有自由电荷移动，这样就形成了电流 C交变电压相同时，电容越大，电流越大 D交变电压相同时，频率越高，电流越大 12.对于图所示的电路，下列说法正确的是（）间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势

21、的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分叫不动的部分叫发电机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电容对交变电流的作用学习必备 欢迎下载 Aa、b 两端接稳恒直流，灯泡将不发光 Ba、b 两端接交变电流，灯泡将不发光 Ca、b 两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度相同 Da、b 两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，

22、灯泡亮度将会减弱 13.在电子技术中，从前一级装置输出的既有直流成分（工作电流），又有交流成分（信号电流）。如果我们希望输送到后一级装置的只有直流成分，电容器应该和后一级装置 ；如果我们希望输送到后一级装置的只有交流成分，电容器应该和后一级装置 （两空均填“串联”或“并联”）。14.将 u=1102sin100tV的交变电压接到“220V，100W”的灯泡两端，设灯丝的电阻不随温度变化，试求：（1）流过灯泡电流的最大值；（2）灯泡发挥的实际功率。15.一闭合线圈在匀强磁场中做匀角速转动，线圈转速为 240rad/min，当线圈平面转动至与磁场平行时，线圈的电动势为 2.0V。设线圈从垂直磁场瞬

23、时开始计时，试求：（1）该线圈电动势的瞬时表达式；（2）电动势在481s 末的瞬时值。16.如图所示，匀强磁场的磁感强度 B=0.1T，矩形线圈的匝数 N=100 匝，边长ab=0.2m，bc=0.5m，转动角速度=100rad/s，转轴在正中间。试求：（1）从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式；（2）当转轴移动至 ab 边（其它条件不变），再求电动势的瞬时表达式；（3）当线圈作成半径为 r=/1.0的圆形，再求电动势的瞬时表达式。间按变化的交流电叫正弦交流电交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时线圈中就会产生当线圈平面垂直于磁感线时线圈各边都磁感线线圈中没有感应电流这样的位置叫做线圈平面每经过一次感应峰值是那么在任一时刻感应电动势的瞬时值为若线圈电阻为则感应电流的瞬时值为交流发电机有两种即和其中转动的部分叫不动的部分叫发电机转子是由或其它动力机带动交流电的有效值是根据电流的效应来规定的正弦交流电的有的交流电频率是周期是电流方向每分钟改变次学习必备欢迎下载交变电流教学目标掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理正弦式电流的图象和三角函数表达理解最大值与有效值周期与频率知道电阻电感和电容对交变电流的作用