高中物理 第五章 交變電流課件 新人教版選修3-2.ppt

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1. 交變電流 2. 描述交變電流的物理量 ? 習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述 3 電感和電容對(duì)交變電流的影響 4 變壓器,,第五章 交變電流,5 電能的輸送 本章總結(jié)提升,,第五章 交變電流,第五章 交變電流,1 交變電流,1 交變電流,1 交變電流│ 三維目標(biāo),三維目標(biāo),【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)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．,1 交變電流│ 三維目標(biāo),【過程與方法】 (1)掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖像法)． (2)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力．,1 交變電流│ 三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思想．,1 交變電流│ 重點(diǎn)難點(diǎn),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】 交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析． 【難點(diǎn)】 交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用．,1 交變電流│ 教學(xué)建議,教學(xué)建議,1．交流電與直流電有許多相似之處，也有許多不同之處．學(xué)習(xí)中我們特別要注意的是交流電與直流電的不同之處，即交流電的特殊之處．這既是學(xué)習(xí)、了解交流電的關(guān)鍵，也是學(xué)習(xí)、研究新知識(shí)的重要方法．在與已知的知識(shí)做對(duì)比中學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)特點(diǎn)的方法，是物理課學(xué)習(xí)中很有效、很常用的方法．在學(xué)習(xí)交變電流之前，應(yīng)幫助學(xué)生理解直流電和交流電的區(qū)別，其區(qū)別的關(guān)鍵是電流方向是否隨時(shí)間變化，同時(shí)給出了恒定電流的定義——大小和方向均不隨時(shí)間變化.,1 交變電流│ 教學(xué)建議,2．對(duì)于交變電流的產(chǎn)生，課本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的講述方法．為了有利于學(xué)生理解和掌握，教學(xué)中要盡可能用示波器或模型配合講解．教學(xué)中應(yīng)注意讓學(xué)生觀察教材中的線圈通過4個(gè)特殊位置時(shí)電表指針的變化情況，分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，使學(xué)生對(duì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流的變化有比較清楚的了解．有條件的，還可以要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)，自己進(jìn)行分析和判斷．,1 交變電流│ 教學(xué)建議,3．用圖像表示交變電流的變化規(guī)律，是一種重要方法，它形象、直觀、學(xué)生易于接受．要使學(xué)生在已有的圖像知識(shí)的基礎(chǔ)上較好地掌握這種表述方法，更要讓學(xué)生知道，交變電流有許多種，正弦電流只是其中簡單的一種．課本中用圖示的方法介紹了常見的幾種交變電流，以開闊學(xué)生思路，但不要求引伸．,1 交變電流│ 教學(xué)建議,4．在這一節(jié)中學(xué)生要第一次接受許多新名詞，如交變電流、正弦電流、中性面、瞬時(shí)值、最大值(以及下一節(jié)的有效值)等等．要讓學(xué)生明白這些名詞的準(zhǔn)確含義．特別是對(duì)中性面的理解，要讓學(xué)生明確，中性面是指與磁場(chǎng)方向垂直的平面．當(dāng)線圈位于中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向要改變．,1 交變電流│ 教學(xué)建議,5．課本上介紹的交變電流的產(chǎn)生，實(shí)際上是正弦交流電的產(chǎn)生．以矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)為模型，以線框通過中性面為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，得到電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間滿足正弦變化的交變電流．這里可以明確指出，電動(dòng)勢(shì)的最大值由線框的匝數(shù)、線框面積、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度共同決定．,1 交變電流│ 教學(xué)建議,6．課本將線框的位置與產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)起來，意圖是幫助學(xué)生建立起鮮明的形象，把物理過程和描述它的物理量對(duì)應(yīng)起來．教師可以通過一些問題的提出，幫助學(xué)生理解有關(guān)內(nèi)容，例如，如果在線框轉(zhuǎn)到線框平面與磁感線平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，它產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像應(yīng)是什么樣的？,1 交變電流│ 新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】 1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為人類進(jìn)入電氣化時(shí)代打開了大門．今天我們使用的電燈、微波爐等家用電器中的交流電是怎樣產(chǎn)生的并且怎樣送到我們的家庭中來的呢？這就是這一章要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，先看“交變電流的產(chǎn)生”．,新課導(dǎo)入,1 交變電流│ 新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】 情境導(dǎo)入 利用電壓傳感器(或電流傳感器)可以在熒光屏上繪出電壓(或電流)隨時(shí)間變化的圖像．這種大小和方向都隨時(shí)間周期性變化的電流，叫作交變電流，那么，交變電流是怎樣產(chǎn)生的？它和我們前面學(xué)習(xí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象有什么關(guān)系？這些將是我們這一節(jié)要研究的問題.,1 交變電流│ 知識(shí)必備,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)一 交變電流定義 ______和______都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡稱交流(AC)；______不隨時(shí)間變化的電流稱為直流(DC)．___________都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流．,大小,方向,方向,大小和方向,1 交變電流│ 知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)二 交變電流產(chǎn)生原理 1．正弦式交變電流產(chǎn)生的方法：線圈在______磁場(chǎng)中繞_____于磁感線的軸______轉(zhuǎn)動(dòng)． 2．交變電流的變化規(guī)律 (1)正弦式交變電流：按______規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝__________． (2)當(dāng)正弦式交變電流的負(fù)載為燈泡等用電器時(shí)，負(fù)載兩端的電壓u、流過的電流i也按________變化，即u＝_______，i＝________．,勻強(qiáng),垂直,勻速,正弦,Emsin ωt,正弦規(guī)律,Umsin ωt,Imsin ωt,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一 交變電流的產(chǎn)生 [想一想] 1.閱讀教材中的“做一做”，回答問題： 當(dāng)線圈快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我們能觀察到兩個(gè)二極管交替閃爍，這說明了什么？ 2．分析教材中交流發(fā)電機(jī)的示意圖，回答下列問題： (1)請(qǐng)分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，線圈中的電流方向的變化情況． (2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有最大值和最小值時(shí)線圈分別在什么位置？,【答案】 1.手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流方向在周期性變化． 2．(1) (2)線圈轉(zhuǎn)到乙、丁瞬間，AB邊與CD邊都垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；轉(zhuǎn)到甲、丙瞬間，AB邊與CD邊不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最?。?1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．中性面：與磁感線______時(shí)的平面． 2．當(dāng)線圈平面位于中性面時(shí)，線圈中的磁通量______，線圈中的電流______，且線圈平面經(jīng)過中性面時(shí)，電流方向就發(fā)生______，故線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變______．,垂直,最大,為零,改變,兩次,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例1 (多選)矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且在線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是( ) A．當(dāng)線框位于中性面時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．當(dāng)穿過線框的磁通量為零時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 C．每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電流方向就改變一次 D．線框經(jīng)過中性面時(shí)，各邊切割磁感線的速度為零,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),CD [解析] 線框位于中性面時(shí)，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時(shí)切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零，即此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應(yīng)電流的方向在此時(shí)改變．線框垂直于中性面時(shí)，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，也可以說此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率最大．C、D選項(xiàng)正確．,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二 交變電流的變化規(guī)律 [想一想] 如圖511所示，線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω.經(jīng)過時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt.設(shè)ab邊長為L1，bc邊長為L2，線圈面積S＝L1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則：,圖5-1-1,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？ (2)整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？ (3)若線圈有N匝，則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．若線圈從中性面開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝__________；若線圈從位于與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝_________，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式與________________有關(guān)． 2．交變電流的電動(dòng)勢(shì)的峰值Em＝_______．,開始計(jì)時(shí)的位置,Emsin ωt,Emcos ωt,NBSω,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例2 有一個(gè)10匝正方形線框，邊長為20 cm，線框總電阻為1 Ω，線框繞OO′軸以10π rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖512所示，垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，OO′軸垂直于磁場(chǎng)方向．,圖5-1-2,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)該線框產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少？ (2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？ (3)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式(從圖示位置開始計(jì)時(shí))．,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)三 交變電流的圖像 [想一想] 正弦式交變電流的圖像一定是正弦曲線嗎？,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】不一定，根據(jù)計(jì)時(shí)起點(diǎn)不同，它也可能是余弦曲線．,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．正弦式交變電流的圖像是______或______曲線． 2．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，線圈中感應(yīng)電流(電動(dòng)勢(shì))的變化和磁通量的變化可互相推知．,正弦,余弦,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例3 處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab邊垂直．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合，如圖513所示，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定沿a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則圖514中能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖像是( ),圖5-1-4,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),圖5-1-5,1 交變電流│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),C [解析] 線圈在磁場(chǎng)中從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的交流電．對(duì)于圖示起始時(shí)刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運(yùn)動(dòng)，速度方向和磁場(chǎng)方向垂直，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值最大；用右手定則判斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，與規(guī)定的正方向相同．所以C對(duì)．,1 交變電流│ 備用習(xí)題,備用習(xí)題,1．(多選)如圖所示的圖像中屬于交流電的有( ),,,1 交變電流│ 備用習(xí)題,ABC [解析]根據(jù)交變電流的定義知，是否屬于交變電流關(guān)鍵是看電流方向是否發(fā)生變化，而不是看電流大?。?1 交變電流│ 備用習(xí)題,2．(多選)如圖所示，矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ad＝bc＝l1，ab＝cd＝l2.從圖示位置起該線圈以角速度ω繞不同轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則( ),,1 交變電流│ 備用習(xí)題,1 交變電流│ 備用習(xí)題,CD [解析]以O(shè)1O1′為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量不變，不產(chǎn)生交變電流．無論以O(shè)O′為軸還是以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都是Bl1l2ω.由于是從與磁場(chǎng)平行的面開始計(jì)時(shí)，故產(chǎn)生的是余弦式交變電流，C、D正確．,1 交變電流│ 備用習(xí)題,3．有一個(gè)正方形線圈，匝數(shù)為10匝，邊長為20 cm，線圈總電阻為1 Ω，線圈繞OO′軸以10π rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，問：,,1 交變電流│ 備用習(xí)題,(1)該線圈產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)的峰值、電流的峰值分別是多少？ (2)若從中性面位置開始計(jì)時(shí)，寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式． (3)線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過30時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？,1 交變電流│ 備用習(xí)題,1 交變電流│ 備用習(xí)題,4．線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示，由圖中信息可以判斷( ),,1 交變電流│ 備用習(xí)題,A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B．在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 C．從A～D過程線圈轉(zhuǎn)過的角度為2π D．若從O～D過程歷時(shí)0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次,1 交變電流│ 備用習(xí)題,1 交變電流│ 備用習(xí)題,,1 交變電流│ 備用習(xí)題,A．線圈中的電流最大 B．穿過線圈的磁通量為零 C．線圈所受的安培力為零 D．線圈中的電流為零,1 交變電流│ 備用習(xí)題,1 交變電流│ 自我檢測(cè),自我檢測(cè),1．(交變電流的產(chǎn)生)圖515為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，說法正確的是( ),圖5-1-5,1 交變電流│ 自我檢測(cè),A．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向改變一次 B．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流 C．圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b D．線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零,1 交變電流│ 自我檢測(cè),C [解析] 線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時(shí)電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次．線圈處于圖示位置時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b；線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈處于豎直位置時(shí)，磁通量為零，但磁通量的變化率最大．只有C正確．,1 交變電流│ 自我檢測(cè),1 交變電流│ 自我檢測(cè),【答案】D,1 交變電流│ 自我檢測(cè),3．(交變電流的圖像)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流的圖像如圖516所示，由圖像可知( ),圖5-1-6,1 交變電流│ 自我檢測(cè),A．在t1、t3時(shí)刻線圈處于中性面位置 B．在t2、t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 C．從t1時(shí)刻到t4時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π D．若從0時(shí)刻到t4時(shí)刻經(jīng)過0.02 s，則在1 s內(nèi)交流電的方向改變100次,1 交變電流│ 自我檢測(cè),D [解析] t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電流最大，線圈位置與中性面垂直；t2、t4時(shí)刻感應(yīng)電流為零，線圈在中性面，磁通量最大．從t1時(shí)刻到t4時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為.從0時(shí)刻到t4時(shí)刻經(jīng)過0.02 s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期T＝0.02 s，在1 s內(nèi)交流電的方向改變100次．D正確．,2 描述交變電流的物理量,2 描述交變電流的物理量,2 描述交變電流的物理量│ 三維目標(biāo),三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】 (1)知道交變電流和電壓的最大值、瞬時(shí)值、有效值等及其關(guān)系． (2)知道交變電流的周期和頻率，以及它們之間的關(guān)系． (3)知道我國供電線路交變電流的周期和頻率．,2 描述交變電流的物理量│ 三維目標(biāo),【過程與方法】 (1)用等效的方法得出描述交變電流的有效值． (2)通過演示實(shí)驗(yàn)和例題分析使學(xué)生正確理解并掌握有效值、最大值的概念． (3)學(xué)會(huì)觀察實(shí)驗(yàn)，分析圖像，由感性認(rèn)識(shí)到理性思考的思維方式．,2 描述交變電流的物理量│ 三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】 通過對(duì)描述交變電流的物理量的學(xué)習(xí)，體會(huì)描述復(fù)雜事物的復(fù)雜性，樹立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)事物的態(tài)度．,2 描述交變電流的物理量│ 重點(diǎn)難點(diǎn),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】 有效值的概念和計(jì)算． 【難點(diǎn)】 有效值的概念和計(jì)算．,2 描述交變電流的物理量│ 教學(xué)建議,教學(xué)建議,1．要讓學(xué)生知道，由于交變電流的電壓、電流等的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，就需要多一些物理量來描述它不同方面的特性．如：周期和頻率表示交變電流周期性變化的快慢，最大值表明交變電流在變化過程中所能達(dá)到的最大數(shù)值，反映了交變電流的變化范圍．,2 描述交變電流的物理量│ 教學(xué)建議,2．交變電流的有效值表示交變電流產(chǎn)生的平均效果，是教學(xué)的重點(diǎn)，也是教學(xué)的難點(diǎn)．首先要使學(xué)生明白引入有效值的必要：由于交變電流的大小和方向隨時(shí)間變化，它產(chǎn)生的效果也隨時(shí)間而變化，而實(shí)用中常常只要知道它的平均效果就可以了，為此引入有效值的概念；進(jìn)而讓學(xué)生知道怎樣衡量交變電流的平均效果，即用與交變電流有相同熱效應(yīng)的直流來表示交變電流的平均效果，從而明確有效值的物理意義．,2 描述交變電流的物理量│ 教學(xué)建議,3．要讓學(xué)生知道，提到交變電流的電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，如果不加特別說明，通常指的都是交變電流的有效值，電表測(cè)量的數(shù)值，也都是有效值． 正弦電流的有效值和最大值的關(guān)系，課本中是直接給出的，不要求證明．它十分有用，應(yīng)要求學(xué)生記?。€要讓學(xué)生明確地知道，這一關(guān)系只對(duì)正弦式電流成立，對(duì)其他波形的交變電流并不成立．,2 描述交變電流的物理量│ 新課導(dǎo)入,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】 上節(jié)課講了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，在線框中產(chǎn)生了正弦交流電． [師問]如何描述它？ [生答] 1．公式法：從中性面開始計(jì)時(shí)，得出 瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e＝Emsin ωt，其中Em＝NBSω. 瞬時(shí)電流i＝Imsin ωt. 瞬時(shí)電壓u＝Umsin ωt.,2 描述交變電流的物理量│ 新課導(dǎo)入,2．圖像法：如圖所示．,,2 描述交變電流的物理量│ 新課導(dǎo)入,[教師指出]交變電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，只用電壓、電流描述不全面．下面學(xué)習(xí)描述交變電流特征的其他物理量．,,2 描述交變電流的物理量│ 新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】 情景導(dǎo)入 我們家庭用的交流用電器銘牌上標(biāo)稱的“額定電壓：220 V”“頻率：50 Hz”“額定功率：1000 W”等是怎么回事？有什么意義？這就是我們這一節(jié)將要研究的內(nèi)容．,2 描述交變電流的物理量│ 知識(shí)必備,知識(shí)必備,1．交變電流完成________________所需的時(shí)間叫周期，單位是秒．周期越大，交變電流變化越慢，在一個(gè)周期內(nèi)，電流的方向變化________．交變電流在1 s內(nèi)完成__________________叫頻率，單位是赫茲，簡稱赫，符號(hào)為Hz.頻率越大，交變電流變化________．周期T與頻率f的關(guān)系為________或________． 2．交變電流的有效值根據(jù)_______________來規(guī)定，即讓交變電流和恒定電流分別通過__________________，如果在__________________它們產(chǎn)生的________相等，就把這一恒定電流的數(shù)值叫作這一交變電流的有效值．,兩次,一次周期性變化,越快,周期性變化的次數(shù),交流的一個(gè)周期內(nèi),電流的熱效應(yīng),大小相同的電阻,熱量,2 描述交變電流的物理量│ 知識(shí)必備,3．在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系為E＝_____＝________，U＝_____＝________，I＝_____＝________． 4．交變電流u＝Umsin(ωt＋φ)中的______叫交變電流的相位，t＝0時(shí)交變電流的相位為___，是交變電流的______．兩支交變電流的相位之差叫它們的________，頻率相同的兩交流電相位差為______．,相位差,初相位,ωt＋φ,常數(shù),φ,0.707Em,0.707Um,0.707Im,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一 交變電流的周期和頻率 [想一想] 請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，回答下列問題． (1)什么叫交變電流的周期？什么叫交變電流的頻率？ (2)頻率和周期之間的關(guān)系是什么？,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．交變電流完成一次____________所需的時(shí)間叫交變電流的周期，用T表示．交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的______叫交變電流的頻率．用符號(hào)f表示，且周期和頻率__________． 2．我國電網(wǎng)使用的交變電流頻率f＝_____ Hz，周期T＝______ s.,周期性變化,次數(shù),互為倒數(shù),50,0.02,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例1 一個(gè)正弦交變電流圖像如圖521所示．由圖像可知其周期T＝________，頻率f＝________．,圖5-2-1,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),0.02 s 50 Hz [解析] 由題圖可以較容易地看出T＝0.02 s，則f＝50 Hz.,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二 峰值和有效值 [想一想] 如圖522所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝32 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，R1＝11 Ω，R2＝4 Ω，電容器規(guī)格為“10 V 500 μF”，閉合開關(guān)．,圖5-2-2,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)判斷電容器是否會(huì)被擊穿． (2)計(jì)算1 min內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的熱量． (3)若供電電源為交變電流e＝32sin 100πt(V)，內(nèi)阻仍為1 Ω，則(1)、(2)兩問題的結(jié)論變化嗎？,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．交變電流的電壓、電流能達(dá)到的__________叫峰值，若交流電接入純電阻電路中，則電流及外電阻兩端的電壓的最大值仍然可以用閉合電路歐姆定律來確定，即Im＝________，Um＝________． 2．使用交變電流的用電器，其最大耐壓值應(yīng)大于其使用的交流電壓的________．,最大數(shù)值,最大值,ImR,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),3．確定交變電流有效值的依據(jù)是______________． 4．在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系為：E＝______＝__________，U＝______＝__________，I＝_____＝___________．,0.707Um,0.707Im,0.707Em,電流的熱效應(yīng),2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例2 圖523表示一交變電流隨時(shí)間的變化圖像，其中電流正值為正弦曲線的正半周，則該交流電的有效值為多少？,圖5-2-3,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．求電荷量時(shí)要用交變電流的平均值． 2．求電功、電功率時(shí)用交變電流的有效值,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例3 如圖524所示，矩形線圈的匝數(shù)為N，面積為S，電阻為R，在水平向右的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖示位置線圈平面與磁場(chǎng)平行，線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中，求通過線圈某一橫截面的電荷量．,圖5-2-4,2 描述交變電流的物理量│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,1．一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，由圖可知( ),備用習(xí)題,,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,A．該交流電的電壓的有效值為100 V B．該交流電的頻率為25 Hz C．該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin 25t V D．并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動(dòng),2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,B [解析]根據(jù)圖像可知，該交流電的電壓的最大值為100 V，周期為410－2 s，所以頻率為25 Hz，A錯(cuò)誤，B正確；因ω＝2πf＝50π rad/s，所以u(píng)＝100sin 50πt (V)，C錯(cuò)誤；交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時(shí)值，不隨時(shí)間變化，D錯(cuò)誤．,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,2．一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示．已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示，則( ),,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,A．電壓表的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,4．在方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線圈的匝數(shù)為n＝100匝，邊長為20 cm，電阻為10 Ω，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f＝50 Hz，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T. (1)求外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率． (2)轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30時(shí)，求線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的大小． (3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成30夾角的過程中，求通過線圈橫截面的電荷量．,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,2 描述交變電流的物理量│ 備用習(xí)題,2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),1．(交變電流的周期和頻率)圖525是一個(gè)正弦式交變電流的圖像，下列說法正確的是( ),自我檢測(cè),圖5-2-5,2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),A．周期是0.2 s，電流的峰值是10 A B．周期是0.15 s，電流的峰值是10 A C．頻率是5 Hz，電流的有效值是10 A D．頻率是0.2 Hz，電流的有效值是7.07 A,2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),2．(峰值和有效值)(多選)圖526是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的( ),圖5-2-6,2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V),2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),3．(交變電流的平均值和有效值的區(qū)別)如圖527所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，求：,圖5-2-7,2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),(1)通過電阻R的電荷量q； (2)電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q.,2 描述交變電流的物理量│ 自我檢測(cè),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 知識(shí)必備,知識(shí)必備,1．線圈在______磁場(chǎng)中繞______于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，瞬時(shí)值表達(dá)式e＝__________ (從中性面開始計(jì)時(shí))． 2．交變電流的最大值Em＝________，即最大值由線圈匝數(shù)n、_______________、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω及___________決定，與_____________、轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)．,垂直,勻強(qiáng),NBS ω,Emsin ω t,線圈的形狀,磁感應(yīng)強(qiáng)度B,線圈面積S,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 知識(shí)必備,3．線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的平均電動(dòng)勢(shì)要用___________________計(jì)算，即E＝_____． 4．正弦交流電的有效值U＝______，I＝_____．其他非正弦交流電的有效值根據(jù)______________求解．,電流的熱效應(yīng),法拉第電磁感應(yīng)定律,,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一 交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的應(yīng)用 n 匝橫截面積為S的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，若從中性面開始計(jì)時(shí)，則e＝Emsin ωt，若從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí)，則e＝Emcos ωt，其中Em＝nBSω.,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二 交變電流的圖像 正弦交流電的圖像是一條正弦曲線，從圖像中可以得到以下信息： 1．交變電流的最大值Im、Em、周期T. 2．可確定線圈位于中性面的時(shí)刻，也可確定線圈平行于磁感線的時(shí)刻． 3．判斷線圈中磁通量的變化情況． 4．分析判斷i、e隨時(shí)間變化的規(guī)律．,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例2 將阻值為5 Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上，電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖X42所示，下列說法正確的是( ),圖X-4-2,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)三 交變電流有效值的計(jì)算 計(jì)算交變電流的有效值一般有以下兩種情況： 1．對(duì)于按正(余)弦規(guī)律變化的電流，可先根據(jù)Em＝nBSω求出其最大值，然后根據(jù)E＝求出其有效值，則有關(guān)電功、電功率的計(jì)算及各種交流儀表讀數(shù)等相應(yīng)的問題可得到解決． 2．當(dāng)電流按非正(余)弦規(guī)律變化時(shí)，必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)求解，且時(shí)間一般取一個(gè)周期．,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例3 有兩個(gè)完全相同的電熱器，分別通以如圖X43甲和乙所示的峰值相等的方波交變電流和正弦交變電流．求這兩個(gè)電熱器的電功率之比．,圖X-4-3,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)四 交變電流的“四值” 交變電流的“四值”，即最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值，分別在不同情況下使用． 1．在研究電容器的耐壓值時(shí)，只能用最大值． 2．在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值，交流電表指示的也是有效值． 3．在研究交變電流通過導(dǎo)體截面的電荷量時(shí)，只能用平均值． 4．在研究某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí)，只能用瞬時(shí)值．,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例4 如圖X44所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，邊長L＝10 cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r＝1 Ω，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝2π rad/s，外電路電阻R＝4 Ω，求：,圖X-4-4,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (4)交流電壓表的示數(shù)； (5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力所做的功； (6)周期內(nèi)通過R的電荷量是多少？,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),自我檢測(cè),1．(交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的應(yīng)用)圖X45是一個(gè)多匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像，根據(jù)圖像可知( ),圖X-4-5,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),A．此交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝200sin 0.02t(V) B．此交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝200sin 100πt(V) C．t＝0.01 s時(shí)，穿過線圈的磁通量為零 D．t＝0.02 s時(shí)，穿過線圈的磁通量的變化率最大,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),【答案】B,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),2．(交變電流的圖像)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖X46甲所示．已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示，則( ),圖X-4-6,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),A．電壓表V的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的熱量為24.2 J,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),3．(交變電流有效值的計(jì)算)圖X47是一交變電壓隨時(shí)間變化的圖像(兩段圖像均為完整正弦曲線的)，求此交變電壓的有效值．,圖X-4-7,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),4．(交變電流的“四值”)如圖X48所示，單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的OO′軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝100 rad/s，已知從圖示位置轉(zhuǎn)過時(shí)，線圈中電動(dòng)勢(shì)大小為10 V.,圖X-4-8,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),(1)求交變電動(dòng)勢(shì)的峰值； (2)求交變電動(dòng)勢(shì)的有效值； (3)求與線圈相接的交流電壓表的示數(shù)． (4)設(shè)線圈電阻為R＝1 Ω，取走電壓表，線圈接一外電阻R外＝9 Ω，求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過角度過程中通過導(dǎo)線某一截面的電荷量q.,習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述│ 自我檢測(cè),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響,三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】 (1)了解電感器和電容器對(duì)交變電流的導(dǎo)通和阻礙作用． (2)定性了解電感器和電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小與什么因素有關(guān)．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 三維目標(biāo),【過程與方法】 (1)通過探究實(shí)驗(yàn)，嘗試應(yīng)用科學(xué)的方法研究物理問題，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用． (2)通過探究感抗和容抗的大小與哪些因素有關(guān)，獲得實(shí)驗(yàn)探究過程的體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】 通過實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)過程，誘發(fā)學(xué)生對(duì)探究物理規(guī)律的興趣．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 三維目標(biāo),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】 電感和電容對(duì)交流電路和直流電路的作用是不同的． 【難點(diǎn)】 電容和頻率對(duì)容抗的影響．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 重點(diǎn)難點(diǎn),教學(xué)建議,新課程標(biāo)準(zhǔn)中，本節(jié)課對(duì)知識(shí)和技能的要求并不高，但學(xué)生對(duì)容抗和感抗的理解有一定的困難．在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，一般都是通過演示實(shí)驗(yàn)觀察電感和電容對(duì)交變電流的阻礙作用，再進(jìn)行一些理性的講解，使學(xué)生了解感抗和容抗的大小與哪些因素有關(guān)，教材對(duì)演示實(shí)驗(yàn)要求簡單，更沒有演示感抗和容抗的大小與哪些因素相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶，學(xué)生缺少主動(dòng)性，更談不上發(fā)展創(chuàng)新思維了．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 教學(xué)建議,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】 1．復(fù)習(xí)提問：在日光燈電路中，自感線圈起到什么作用？ 學(xué)生思考、回答…… 2．在這個(gè)事例中，我們已經(jīng)領(lǐng)略了某些元件在交流電路中的奇妙作用，其規(guī)律也比電阻元件要復(fù)雜得多．今天，我們將拓寬這方面的介紹．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】 電阻、電感、電容是交流電路中三種基本元件． 師：演示 在如圖所示的電路中，如果交變電流的頻率增大，1、2和3燈的亮度變化情況是怎樣的？,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 新課導(dǎo)入,,在直流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻．在交流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的，除了電阻外，還有電感和電容．電感和電容對(duì)交變電流的影響是怎樣的呢？ 這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)電感、電容對(duì)交變電流的影響．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 新課導(dǎo)入,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 知識(shí)必備,知識(shí)必備,1．_______對(duì)交變電流阻礙作用的大小叫感抗，線圈的自感系數(shù)______，交流的頻率______，感抗就越大． 2．_______對(duì)交變電流阻礙作用的大小叫容抗，電容器的電容______，交流的頻率______，容抗就越大．,越大,電容器,越低,電感器,越高,越小,學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一 電感器對(duì)交變電流的阻礙作用 [想一想] 教材中的第一個(gè)“演示”實(shí)驗(yàn)，兩燈亮暗情況不一樣，請(qǐng)你結(jié)合學(xué)過的自感現(xiàn)象分析： (1)產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？ (2)改變自感系數(shù)以及交流電的頻率會(huì)改變線圈的阻礙作用嗎？ (3)影響感抗的因素是什么？,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．線圈的自感系數(shù)______，交變電流的頻率______，感抗越大． 2．在電工和電子技術(shù)中使用的扼流圈，就是利用電感器對(duì)交變電流的阻礙作用制成的，扼流圈可分為兩大類： 低頻扼流圈，匝數(shù)為______甚至超過_______，作用：_______________．高頻扼流圈，匝數(shù)為______或______，作用：________________________．,越大,越高,通直流，通低頻，阻高頻,幾十,幾百,通直流，阻交流,幾千,一萬,例1 (多選)在如圖531所示的電路中，L為電感線圈，燈泡的電阻恒定，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u＝220 sin 100πt(V)．若保持電源電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列說法正確的是( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),圖5-3-1,A．電流表示數(shù)增大 B．電壓表示數(shù)增大 C．燈泡變暗 D．燈泡變亮,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二 電容器對(duì)交變電流的阻礙作用 [想一想] 如圖532甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，觀察燈泡的發(fā)光情況．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),圖5-3-2,(1)分析電容器通交流的原因． (2)若把圖乙中電容器去掉，變成圖丙所示電路，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？說明了什么？ (3)在圖乙中，改變電源頻率和電容器的電容，燈泡亮度會(huì)有什么變化？,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】(1)把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電源給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，電荷從極板上流出，在電路中形成放電電流．電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流“通過”了電容器，但實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)． (2)燈泡變得更亮，說明電容器對(duì)交流有阻礙作用． (3)電容變大時(shí)，燈變亮；頻率增大時(shí)，燈變亮．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)] 1．電容______，交變電流的頻率______，容抗越?。?2．電容器對(duì)交變電流阻礙作用的實(shí)質(zhì)：當(dāng)交變電流“通過”電容器時(shí)，電容器______或______，使電容器兩極板間形成跟原電壓_________的電壓，阻礙電流變化． 3．電容器在電路中常見的作用有兩種： 隔直電容器：通交流，隔______． 高頻旁路電容器：通高頻，阻_____．,越大,越高,充電,放電,方向相反,直流,低頻,例2 (多選)圖533甲、乙兩圖是電子技術(shù)中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“～～～”表示，交流低頻成分用“～”表示，直流成分用“—”表示．關(guān)于兩圖中負(fù)載電阻R上得到的電流特征是( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),圖5-3-3,A．圖甲中R得到的是交流成分 B．圖甲中R得到的是直流成分 C．圖乙中R得到的是低頻成分 D．圖乙中R得到的是高頻成分,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),AC [解析] 當(dāng)交變電流加在電容器上時(shí)，電容器有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性，甲圖中電容器隔直流，R得到的是交流成分，A正確，B錯(cuò)誤；乙圖中交流高頻成分能通過電容器，電容器阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯(cuò)誤．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)三 電感、電容、電阻在電路中的特點(diǎn)比較 [要點(diǎn)總結(jié)] 1．電阻對(duì)交流、直流有相同的阻礙作用，交流頻率變化時(shí)，阻礙作用不變． 2．電感器通直流、阻交流，通低頻、阻高頻． 3．電容器通交流、隔直流，通高頻、阻低頻．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),例3 如圖534所示，電路中完全相同的三只燈泡L1、L2、L3分別與電阻R、電感器L、電容器C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上，三只燈泡亮度恰好相同．若保持交變電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),圖5-3-4,A．三燈亮度不變 B．三燈均變亮 C．L1亮度不變、L2變亮、L3變暗 D．L1亮度不變、L2變暗、L3變亮,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),D [解析] 當(dāng)交變電流的頻率變大時(shí)，電感器的感抗變大，電容器的容抗變小，因此L3變亮，L2變暗．因?yàn)殡娮柙谥绷骱徒涣麟娐分衅鹣嗤淖饔?，所以L1亮度不變．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),備用習(xí)題,1．(多選)如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路中，若直流電壓和交變電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開關(guān)，下面敘述正確的是( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 備用習(xí)題,,A．S擲向a、b時(shí)燈較亮，擲向c、d時(shí)燈較暗 B．S擲向a、b時(shí)燈較暗，擲向c、d時(shí)燈較亮 C．S擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出時(shí)燈變亮 D．S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時(shí)，燈變暗,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 備用習(xí)題,AC [解析]線圈對(duì)恒定電流無感抗，對(duì)交變電流有感抗；當(dāng)交流電頻率減小時(shí)，感抗變小，燈變亮，并且有鐵芯時(shí)感抗更大，故鐵芯抽出時(shí)燈變亮．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 備用習(xí)題,2．如圖所示，在電路兩端加上正弦交流電，保持電壓有效值不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈L1變亮，燈L2變暗，燈L3亮度不變，則M、N、L中所接元件可能是( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 備用習(xí)題,,A．M為電阻，N為電容器，L為電感線圈 B．M為電感線圈，N為電容器，L為電阻 C．M為電容器，N為電感線圈，L為電阻 D．M為電阻，N為電感線圈，L為電容器,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 備用習(xí)題,C [解析]在交流電的電壓有效值不變的情況下，若交流電的頻率增大，則線圈的感抗增大，電容器的容抗減小，電阻的阻值不變，故與電感線圈串聯(lián)的燈變暗，與電容器串聯(lián)的燈變亮，與電阻串聯(lián)的燈亮度不變，C正確．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 備用習(xí)題,自我檢測(cè),1．(電感器對(duì)交變電流的阻礙作用)(多選)對(duì)于扼流圈，以下說法正確的是( ) A．扼流圈是利用電感器阻礙交變電流的作用制成的 B．低頻扼流圈用來“通低頻、阻高頻” C．高頻扼流圈用來“通直流、阻交流” D．高頻扼流圈對(duì)低頻交變電流阻礙作用較小，對(duì)高頻交變電流的阻礙作用很大,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),【答案】AD,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),2．(電感器對(duì)交變電流的阻礙作用)一個(gè)燈泡通過一個(gè)線圈與一交流電源相連接，如圖535所示．一塊鐵插進(jìn)線圈之后，該燈將( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),圖5-3-5,A．變亮 B．變暗 C．沒有影響 D．無法判斷,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),B [解析] 在線圈內(nèi)由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是反抗電流變化．正是這種反抗變化的特性使線圈產(chǎn)生了感抗．加入鐵芯后線圈的自感系數(shù)增大，感抗增大，其兩端的電壓增大，燈泡上的電壓減小，所以燈變暗．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),3．(電容器對(duì)交變電流的阻礙作用)如圖536所示的電路中，正弦交流電源電壓的有效值為220 V，則關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，以下說法中正確的是( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),圖5-3-6,A．等于220 V B．大于220 V C．小于220 V D．等于零,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),C [解析] 雖然交變電流能通過電容器，但也受到阻礙作用，電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)分壓原理可知電阻兩端的電壓小于電源電壓，電壓表測(cè)的是電阻兩端的電壓，C正確．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),4．如圖537所示，三個(gè)相同的燈泡甲、乙、丙足夠耐壓，電源的內(nèi)阻忽略．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S接A時(shí)，三個(gè)燈泡的亮度相同，那么當(dāng)S接B時(shí)( ),3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),圖5-3-7,A．三個(gè)燈泡的亮度相同 B．甲燈最亮，丙燈不亮 C．甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮 D．只有丙燈不亮，乙燈最亮,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),D [解析] 開關(guān)S接A時(shí)，甲、乙、丙三燈所在的支路均有交流電通過，開關(guān)S接B時(shí)，電路處于直流工作狀態(tài)，電容C“隔直流、通交流”，電感L“阻交流、通直流”，R對(duì)交、直流有相同的阻抗．可判斷此時(shí)電路中I丙＝0，I甲不變，I乙增大，又因?yàn)闊襞莸牧炼扔蓪?shí)際功率決定，所以只有丙燈不亮，乙燈最亮，故選項(xiàng)D正確．,3 電容和電感對(duì)交變電流的影響│ 自我檢測(cè),4 變壓器,4 變壓器,三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】 理解變壓器的結(jié)構(gòu)并掌握變壓器的工作原理和工作規(guī)律．,4 變壓器│ 三維目標(biāo),,【過程與方法】 (1)在探究過程中培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作、交流的能力． (2)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與探究的能力．,4 變壓器│ 三維目標(biāo),,【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】 使學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)研究的綜合性，在科學(xué)探究中形成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度．,4 變壓器│ 三維目標(biāo),,重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】 探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系． 【難點(diǎn)】 探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系．,4 變壓器│ 重點(diǎn)難點(diǎn),,教學(xué)建議,學(xué)生通過前面“電磁感應(yīng)”整章的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對(duì)磁生電以及渦旋電流有了基本的掌握，經(jīng)由“交流電”前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，對(duì)交流電的特點(diǎn)也比較清楚，已經(jīng)基本具備了學(xué)習(xí)變壓器這一節(jié)內(nèi)容的必備知識(shí)．但對(duì)變壓器原線圈兩端的電壓與原線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小關(guān)系這一知識(shí)點(diǎn)比較欠缺，在教學(xué)中需作出補(bǔ)充提示．教材是落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要載體，新教材的特點(diǎn)之一是“具有基礎(chǔ)性、豐富性和開放性”，即學(xué)習(xí)內(nèi)容是基礎(chǔ)而豐富的，呈現(xiàn)形式是豐富而開放的．教材對(duì)變壓器原理的表述比較淺顯，在處理時(shí)要將這部分內(nèi)容情境化，將靜態(tài)知識(shí)動(dòng)態(tài)化，利于學(xué)生透徹理解．另外，教材中“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系”建議用控制變量法探究，但控制變量法在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中不利于學(xué)生尋找物理量之間的關(guān)系，因此在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中建議學(xué)生從和、差、積、比幾個(gè)方面試探分析．,4 變壓器│ 教學(xué)建議,,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】 教師活動(dòng)：我們常見的電流通常有兩大類，是哪兩類？請(qǐng)舉例說明． 學(xué)生活動(dòng)：積極思考，列舉實(shí)例．學(xué)生代表發(fā)言，其他同學(xué)補(bǔ)充． 教師活動(dòng)：學(xué)生舉例后，演示課件，增加感性認(rèn)識(shí)． 點(diǎn)評(píng)：問題比較簡單，可由物理基礎(chǔ)較差的同學(xué)(提問)答出，增加其學(xué)習(xí)的興趣． [結(jié)論]交流電、直流電兩種． 教師活動(dòng)：總結(jié)點(diǎn)評(píng)學(xué)生的發(fā)言情況，引出課題．,4 變壓器│ 新課導(dǎo)入,,直流電我們已經(jīng)學(xué)過，但在實(shí)際生活中，我們所遇到的大都是交流電．我們知道，交流電都是從電站發(fā)出，然后經(jīng)過輸電線的輸送，才能到達(dá)用戶．另外，在輸電的過程中，有些同學(xué)可能聽說過高壓或超高壓輸電的說法，那么怎樣才能把電壓升到很高呢？這就是我們這一節(jié)所要重點(diǎn)討論的問題：變壓器．,4 變壓器│ 新課導(dǎo)入,,【導(dǎo)入二】 家庭用電一般是220 V，我們聽的錄音機(jī)一般是幾十伏或幾伏，電視機(jī)高壓包的電壓在10000 V以上，我們是怎樣得到這些不同的電壓的呢？學(xué)習(xí)了變壓器的原理，我們就可以理解這個(gè)問題了．,4 變壓器│ 新課導(dǎo)入,,4 變壓器│ 知識(shí)必備,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)一 變壓器的原理 1．變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的__________組成，與__________連接的線圈叫原線圈，與______連接的線圈叫副線圈． 2．______現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)，變壓器能改變交變電流的_____，不能改變交變電流的_____和_____．,交流電源,兩個(gè)線圈,負(fù)載,互感,電壓,頻率,周期,4 變壓器│ 知識(shí)必備,匝數(shù),反,,學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一 變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系 [想一想] 把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上(如圖541所示)．,4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),,圖5-4-1,連接電路，接通電源，小燈泡能發(fā)光． 請(qǐng)根據(jù)以上現(xiàn)象回答下列問題： (1)兩個(gè)線圈并沒有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？ (2)小燈泡兩端的電壓與學(xué)生電源的輸出電壓相等嗎？,4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),副線圈,原線圈,互感現(xiàn)象,周期,頻率,n1∶n2∶n3∶……,4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),P入＝P出,U1I1＝U2I2,P入＝P出,U1∶U2∶U3∶…∶Un＝n1∶n2∶n3∶…∶nn,例2 一臺(tái)理想變壓器，其原線圈有2200匝，副線圈有440匝，副線圈接一個(gè)100 Ω的負(fù)載電阻，如圖544所示．,4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),,圖5-4-4,(1)當(dāng)原線圈接在44 V直流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為________V，電流表示數(shù)為________A. (2)當(dāng)原線圈接在220 V交流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為________V，電流表示數(shù)為________A，此時(shí)輸入功率為________W，變壓器效率為________．,4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),4 變壓器│ 學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)三 含理想變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析 [要點(diǎn)總結(jié)] 理想變壓器原、副線圈有關(guān)物理量的決定關(guān)系 (1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2，這是因?yàn)檩敵鲭?