课件44张PPT。5.1 交变电流 第五章 交变电流 交变电流(交流AC):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.直流电(DC):电流方向不随时间而改变.大小可以改变在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是（ ），属于交变电流的是（ ）ABCDE F一、交变电流的产生:中性面：当线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个位置叫做中性面。
思考：线圈每转动一周，通过中性面几次？没有边切割磁感应线中性面： B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向b到a最大值面 a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线。B⊥S,Φ最大，E=0 ,I=0又见中性面没有边切割磁感应线B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向a到b最大值面 a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线。a. 磁通量Φ为0
b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大 （1）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）（2）最大值面（线圈垂直中性面）结论：a. 磁通量Φ最大b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变d. 线圈转动一周电流方向改变两次 设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B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．1、用函数表达式描述交变电流交变电流的描述2、变化规律 （总结）
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势令则有 e为电动势在时刻t的瞬时值，
Em为电动势的最大值．一般为所以：e=BL1ωL2sinωtE=2BL1vsinωtV=ωL2/2二．交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线） e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）电路中的电压按正弦规律变化 电流 通过R时： 电路中的电流按正弦规律变化三、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲正弦交流电：闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流电为正弦交流电。（两匀一垂直）交流发电机简介1、用一个强磁铁可以判断灯泡中的电流是交流还是直流，请说明你的做法并讲清理由．2、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，当线圈垂直中性面时，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．B3、 交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSinωt，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为：
A. e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt
C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt 答案B4、 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：
t1时刻通过线圈的磁通量为零；
t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；
t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；
每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 答案： D5.2 描述交变电流的物理量一、描述交变电流变化快慢的物理量 1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间. 用T表示，单位是s．
2．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是Hz． 我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次． 描述交变电流的物理量二、描述交变电流大小的物理量 1、最大值：交流电在一个周期内所能达到的最大数值．（1）最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值.
（2）最大值可以表示交变电流的强弱或电压的高低，但不适于用来表示交流产生的效果．
（3）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值2、有效值
（1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念．
（2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值．
（3）特点：交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的3、有效值与最大值之间的关系 任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．例题、如图所示为一交变流电得i-t图象，问此交变电流的有效值多大？４、交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值．５、有效值与平均值
交变电流的平均值是交变电流图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，与交流的方向，时间长短有关。
在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值
在计算通过导体某一截面的电量时，只能用交变电流的平均值． 1、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． 2、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ε＝ 、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． 项固与练习3、如图所示，某一交流电随时间变化图线，它的电流的最大值Im=( )A，电流的有效值I=( )A，交流电的周期T=( )s，频率f=( )Hz，交流电流的瞬时值表达式i=( )。4.0252.820.044sin50πt项固与练习项固与练习 4、下列说法正确的是：
A．交变电流在一个周期内电流方向改变两次．
B．交变电流的有效值总是最大值的 倍．
C．因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同．
D．若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最小值是-10A ． 分析：线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，对于正弦式交变电流有效值是最大值的 倍，对其他的交变电流不一定有这样的关系，交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零．正确： A 项固与练习5、一个灯泡上面写着“220V 40W”。当它正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？项固与练习6、有一个电热器，工作时的电阻为50Ω。接在电压为u=Umsinωt的交流电源上，其中Um=311V，ω=100πs-1.该用电器消耗的功率是多大？项固与练习作业题1、在两个阻值相同的电阻上分别通以如图所示的正弦交变电流和方形波电流，它们的峰值和周期都相同，则两电阻在相同时间内产生的热量之比为（ ）2、一电热器接在10V的直流电源上,产生一定大小的热功率,把它改接到交流电源上,要使产和的热功率是原来的一半,如果忽略电阻值随温度的变化,则交流电压的最大值是( )
(A)5.0V (B)7.1V
(C)14V (D)10V3、把标有“36V 40W”字样的灯泡接在一个交流电源上，它的实际电功率为20W，则该交流电源电压的最大值为（假定灯泡的电阻不随温度变化） V. 4、一交流电压U＝314sin314t，加在一个“220V，40W”的白炽灯泡上，请问：（1）这个灯泡能正常发光吗？（2）如果用多用电表交流档去测量通过这个灯泡的电流，读数应该是多大？（3）写出电流瞬时值的表达式． 课件9张PPT。表征交变电流的物理量 高二物理组 复习： 1、产生正弦交流电的条件？2、中性面的定义及特点？3、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈内的感应电动势e随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．t1时刻通过线圈平面的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈平面的磁通量最大
C．t4时刻通过线圈平面的磁
通量的变化率的绝对值最大
D．每当感应电动势e变换方
向时，通过线圈平面的磁通
量的绝对值都为最大新课：一、描述交流电的物理量：1、最大值：（1）最大值出现的位置：磁场与线圈平行，即磁通量为零。（2）表达式：说明： 最大值与转轴的位
置，与线圈的形状无关。2、有效值：（1）意义：描述交流电做功或热效应的物理量。 （2）定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值。（3）具体定义方法： 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，如果他们在相同时间内产
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。（4）正弦交流电的有效值与最大值的关系：(5)说明：A、以上公式只适用于正弦或余弦交流电；B、在电路计算时用有效值。C、交流用电器的额定电压和额定电流指的是
有效值； D、交流电流表和交流电压表的读数是有效值。E、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值（6）注意：峰值（最大值）、有效值、平均值
在应用上的区别。 3、交流电的瞬时值：（1）条件：匀强磁场、线圈匀速转动。正弦交流电：余弦交流电：从中性面（磁场与线圈垂直）
开始计时线圈与磁场平行开始计时4、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。（2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。（3）角频率：线圈在匀强磁场中转动的角速度。 （4）关系：一个周期内电流方向改变两次。二、应用举例：例1、某交流电压随时间的变化规律如图1所示，则
此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF
的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；
若将该电压加在一阻值为1K的纯电阻用电器上，用
电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电
路中保险丝的额定电流不能低于______A。2、如图所示，交流电压的有效值等于________V。 3、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热
功率是P，当电压为u=10sin10tV的交流电源
上，它的发热功率是 。 思考是心灵的窗户！课件11张PPT。5.3电感和电容对交变电流的影响复习：1、描述交变电流的物理量有那些？瞬时值、有效值、最大值、周期、频率2、产生正弦交流电的条件？3、如图所示三种电压有何不同?若加在同一纯电阻两端,产生的电功率是否相同？ 若将上述三种电压加在自感线圈和电容器两端会有何不同？ 思考：一、电感线圈对交变电流的作用： 1、电感对交流有阻碍作用 （1）演示实验：电感对交流电的影响.asfA、实验现象分析：接直流的亮些，接交流的暗些． B、实验结论：电感对直流电没有阻碍作用而对交流电有。 2、感抗：表示电感对交变电流的阻碍作用的大小。感抗的大小与自干线圈的自感系数、交变电
流的频率有关：自感系数越大、交流的频率越高,线圈的感抗越大。3、特性：通直流、阻交流，通低频、阻高频。4、应用举例：低频扼流圈和高频扼流圈 A、构造：线圈绕在铁心上，匝数多，电阻小。 （1）低频扼流圈B、作用：“通直流、阻交流” 。（2）高频扼流圈 A、构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少 B、作用：“通低频，阻高频”。二、电容对交变电流的影响 （1）演示实验：电感和电容对交流电的影响电容对交流电的影响.asf1、交流电流能通过电容（3）实验结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用。 通入直流电，灯泡不亮，说明直流电不能通过电容器，接入交流电时，灯泡亮了，说明交流能够通过电容器。 （2）实验现象：实验2：2、实验现象分析：——电容通交隔直的原因在上述实验中除去电容电感和电容对交流电的影响电容对交流电的影响.asf
实验现象：灯亮了些。 电容器通过充电和放电电路中就有了电流，表现为交流通过了电路。3、电容器对交变电流的阻碍作用 实验结论：电容器对交流电路存在阻碍作用。4、容抗与交变电流的频率和电容器的电容有关，交变电流的频率越高电容器的电容越大，容抗越小。 5、特性：通交流、隔直流，通高频、阻低频。通直流 阻交流 通低频，阻高频 电容：通交流 隔直流 通高频 阻低频电感：例题：如图所示，线圈的自感系数和电容器的电容都很小（如L=1mH，C=200pF），此电路的重要作用是
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，输出高频交流
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流解析： 因线圈自感系数很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样直流和低频成分能顺利通过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，最终输出的是低频交流和直流．
所以，正确选项为D．课件14张PPT。5.4 变压器复习描述交流电的物理量
有效值的定义
电感对交流电的影响
电容对交流电的影响
自感的定义
互感的定义1.几种常见的变压器3）铁芯1）原线圈：跟电源相连（也叫初级线圈）2）副线圈：跟负载相连（也叫次级线圈）原线圈副线圈铁芯3.变压器的工作原理 把交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不但穿过原线圈，也穿过副线圈，所以也在副线圈中激发感应电动势。如果副线圈两端连着负载，副线圈中就会产生感应电流。若从能的转化角度看，变压器是怎样转化和传输能量的？ 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化． 在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象。
互感现象是变压器工作的基础。有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用。 现在，由于在材料和技术上采取了许多有效措施，实际变压器的效率都很高，特别是大型变压器，效率可达97%-99.5%，所以理论研究时我们把它当成100%－－理想变压器(即没有能量损失的变压器)。理想变压器：磁感线全部集中在铁芯
线圈导线无电阻
铁芯不产生涡流
线圈感抗无穷
副线圈空载时原线圈i是零2）理论分析法原线圈 E1=副线圈 = 所以：结论：原、副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。 而4.原.副线圈两端电压的关系由能量守恒有所以P2=U2I2P1=U1I1P2P1=U1U2I1I2n2n1==结论：原.副线圈中的电流之比跟它们的线圈匝数成反比。小结：变压器三种关系电压：电流：功率： P1=P25.几种常用的变压器1）自耦变压器2）调压变压器3）互感器电流互感器练习：如图，一台理想变压器，原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻若把原线圈接在220V交流电源上，则电压表示数为____V,电流表示数为_____A440.44若上面接的是44V直流电源呢？电压表示数____V,电流表示数_____A00小结1.变压器的结构和符号4.理想变压器的工作规律：2.变压器的工作原理：电磁感应3理想变压器原副线圈的相同量课件22张PPT。三峡水电站5.5、电能的输送输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。 电站站址 用户（负载）远距离能源丰富，有利开发能源缺乏，用电量大内陆沿海电能输送的优点：方便、节约输送电能的基本要求是：
可靠、保质、经济
可靠：是指保证供电线路可靠地工 作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小需要远距离输电面临的问题25A250V150V6250W3750W1、为什么输电线上有电能损失？ 由于输电线长，电阻不能忽略，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.（1)减少导线电阻一、输电线上的功率损失2、如何减少电能损失？（2）减小输电线中的电流①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.
②减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离.
③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。但太粗会增加导线质量，增加输电成本，既不经济又架设困难。（1)减少导线电阻，由电阻定律知（2）减小输电线中的电流
阅读并回答教材45页“思考与讨论”中的问题。 练习： 输送10kw的电功率，采用100V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求
（1）输电线中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的电压是多少？
（2）输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？
（3）如果采用1000V电压输电，输电线损失的功率是多少？ 提高输电电压，是减少电能损失的行之有效的办法思考：是不是输电电压越高越好？为什么？思考：若输电电压提高100倍，则输送过程中损失的功率变为原来的多少倍？输送功率P是一定的由P=UI减少I增加U讨论：能不能由I=P/U减小p来 减小电流？输送距离送电电压送电方式100KW以下几百米以内220V低压送电几千千瓦
～几万千瓦几十千米
～上百千米35kv
或者110kv高压送电10万千瓦以上几百千米以上220kv或更高超高压送电输送功率我国目前采用的远距离输电方式
110kv 220kv 330kv 500kv二、远距离输电原理图升压变压器降压变压器功率关系：电压关系：?P?U、用 户U1 I2P1U2U3U4I1P2n1n2n4n3I3I4电流关系：P3P4发电厂U2= ?U +U3P1=P2 , P2= ?P+P3 , P3=P4I2=I3发电站升压变压器高压输电降压变压器用户交流高压输电的基本环节三、电网供电 采用电网供电的优点：
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。作出示意图1.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至
学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为
I，学校得到电压为U2，下列4个计算输电线
损耗的式子中，不正确的是（ ）
A、 B、
C、 D、2.某发电站的输出功率为104kw，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处供电。已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10-8Ω?m，导线横截面积为1.5×10-4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电线路上的电压损失。3．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时那么
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比4．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高n倍则
A．输电导线上损失的电功率不变 B．输电导线的电压损失不变 C．输电导线的电功率损失原来的1/n倍 D．输电导线的电功率损失是原来的1/n2倍 E．输电导线的电压损失是原来的1/n倍 F．输电导线的电压损失是原来的1/n2倍5．一发电机组的输出电压为500v输出功率为160kw通过升压变压器后向远处输送，已知输电线的总电阻为5Ω，要使输电线上损失的功率不超过发电机组输出功率的5％那么升压变压器原副线圈的匝数比不能超过何值。 小结1.输电导线的功率损失分析
减小电阻(受条件制约)
高电压输电(应用广泛)
P损=I2R=P2R线/U2送
2 .简单输送电路的计算和步骤
画出供电示意图
以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析.
各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系.
