课件20张PPT。第一节 交变电流第五章 交变电流直流电(DC) 电流方向不随时间而改变一、交变电流(AC)交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.演示：二、交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析. (甲) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
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b到a(乙)a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，(丙)B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，
感应电流方向a到b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某一角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？
2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？
3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？
回答问题：4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。 1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零．
（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次． 三．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 ）所以令则有 e为电动势在时刻t的瞬时值，
Em为电动势的最大值（峰值）．=NB ωS成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （1）电动势按正弦规律变化（2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦规律变化 电流 通过R时： 四、交流电的图像 五、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)激光通信中的尖形脉冲1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3、交变电流的变化规律：
（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值
i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值 小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动１、交变电流： 和 都随时间
做 的电流叫做交变电流．
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 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做 ．线圈平面每经过 中性面一次，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 ．大小方向周期性变化正弦规律感应电流中性面两次４、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中的感应电动势的峰值是Em，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Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为 ．
e= Emsinωti= (Em/R)·sinωt
５、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．旋转磁极式旋转电枢式转子定子水轮机蒸汽轮机课件17张PPT。第二节 描述交变电流的物理量第五章 交变电流一、知识回顾(一)、交变电流： 大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。 其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电。 （二）、正弦交流的产生及变化规律 1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。3、规律： 从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。用Em表示峰值NBSω则e=Em sinωt电压u=Um sinωt (1)函数表达式：(2)在纯电阻电路中1、表征交流电变化快慢的物理量U/VT周期T：交变电流完成一次周期变化所用的时间频率f：1秒内完成周期性变化的次数T = 1/f
ω = 2π/T = 2πf二、新课教学：周期和频率交流电也用周期和频率来表示变化的快慢 T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢，T越小，f越大，交流电变化越快。 我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f＝________Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1内电流的方向变化__________次。0.02503141002、表征交变电流大小的物理量①瞬时值： 对应某一时刻的交流的值 ，用小写字母表示，e , i , u②峰值： 即最大的瞬时值 ，用大写字母表示，Um Ｉm EmEm= NsBω Ｉm=Em/ R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为 Em=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。表征交流电大小的物理量瞬时值：交变电流某一时刻的值最大值：交变电流的最大瞬时值③有效值：ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是注意：非正弦（或余弦）交流的有效值和峰值之间无此关系，但可按有效值的定义进行推导 。说明1、
交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。保险丝的熔断值为有效值，电容器的击穿电压为峰值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。说明2、
在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 求电量用平均值。说明3、
交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。④平均值：求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 【例1】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）A．400V，0.02s B．200V, 0.02s
C．400V, 0.08s D．200V, 0.08s 解析：从图中看出，该交流电的最大值和周期分别是：Em＝100V，T＝0.04s，而最大值Em＝NBSω，周期T＝2π／ω；当线圈转速加倍时，ω’＝2ω，故Em’＝2Em＝200V，T’＝T／2＝0.02s.故选B。【例2】如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？ 解析：交流的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流的有效值为I，根据交流有效值的定义，有：所以：【例3】图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。解析： （1）图甲为正弦交流电，其有效值I1＝Im／ ＝3.55A，周期T1＝0.4s，频率f1＝2.5Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值为5A，周期T2＝0.4s，频率f2＝2.5Hz。 （2）由公式P＝I2R得：
P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2【例4】如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；解析： 在此过程中，穿过线圈磁通量变化所用时间
产生的平均电动势为
平均电流为 通过R的电量 （2）电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4， 课件12张PPT。第三节 电感和电容对交变电流的影响第五章 交变电流引入：
在直流电路中，电压 、电流和电阻的关系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用．但是如果电路中包括电感、电容，情况就要复杂了．一、电感对交变电流的阻碍作用1.演示实验:现象： 2.感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素接直流的亮些，接交流的暗些． 结论：电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有 自感系数越大、交流的频率越高，
线圈的感抗越大。交变电流频率越高，灯越暗4、应用：（a）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：分析P41图5.3-33、特性：通直流、阻交流，通低频、阻高频。低频扼流圈和高频扼流圈 A、构造：线圈绕在铁心上，匝数多，感抗大B、作用：“通直流、阻交流” 。A、构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，感抗小 B、作用：通过低频，阻高频。二．电容对交变电流的阻碍作用1. 演示实验：（1）实验现象： 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。
电容器对交流电路存在阻碍作用，且电容越大、频率越高，阻碍作用越小。
（2）实验结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用。 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)、实验现象分析：——电容通交隔直的原因2.容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素 电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。3.应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。通交流、隔直流，通高频、阻低频。小结：通直流 ，阻交流
通低频， 阻高频 电容对交变电流的作用：通交流 ，隔直流
通高频 ，阻低频电感对交变电流的作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容器高频旁路电容器（C小）例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是________________，C的作用是__________。 解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。P42说一说例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则 （ ）
（2）将电源改为U＝220V的直流电源，则 （ ）
A．A灯比原来亮 B．B灯比原来亮
C．C灯和原来一样亮 D．C灯比原来亮 AC BC练习1、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L＝100μH，C＝100pF）。此电路的主要作用是---------（ ）
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，输出高频交变电流
D．阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D练习2、如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（ ）BCA．与甲灯串联的元件X是电容器
B．与乙灯串联的元件Y是电容器
C．与甲灯串联的元件X是电感线圈
D．与乙灯串联的元件Y是电感线圈
课件19张PPT。第四节 变压器第五章 交变电流 但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？ 一、变压器的构造1.示意图原线圈副线圈铁芯2.构造：（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.3.电路图中符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？铁芯与线圈互相绝缘二、变压器的工作原理------互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（ U2、I2）转化。原线圈副线圈铁芯互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。若给原线圈接直流电压，U副线圈电压U2 ？闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型------理想变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。无磁损无铜损无铁损理想变压器研究原副线圈两端电压关系的实验三、理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1??/ ?tE2=n2??/ ?tE1/n1= E2/n2原线圈回路有：U1? E1=I1r1≈ 0则U1=E1副线圈回路有： E2=U2 +I2r2 ≈U2则U2=E2若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2
则：U1/U2= n1/n2理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器n2 A、也能正常发光
B、较另三个灯暗些
C、将会烧坏
D、不能确定
L3L4
L1U1L2例3.一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I2＝1A，I3＝4A，求原线圈中的电流。 解析：对于理想变压器，输入功率与输出功率相等，则有I1n1＝I2n2＋I3n3I1＝（I2n2＋I3n3）／n1＝（1×60＋4×600）／1100＝2.24A小结：
1.变压器的结构和工作原理
2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律
3.理想变压器的变压和变流规律课件13张PPT。第五节 电能的输送第五章 交变电流 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 电能的输送是一个理论性和技术性很强的系统工程。 如何减小输电线上的功率损失1.减少输电线的电阻选用电阻率小的金属作导线材料。（一般用铝或铜）增大导线的横截面缩短距离2.减小输电线上的电流思考：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？再思考：是不是输电电压越高越好？为什么？输送功率P是一定的由P=UI减少I增加Ur讨论：能不能由I=P/U减小p来 减小电流？低压输电线路：
输电电压220V------输电功率100kW以下， 距离为几
百米以内。高压输电线路：
输电电压35kV或110kV------输电功率100kW以下，
距离为几十千米到上百千米。超高压输电线路：
输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距
离为几百千米以上。
330KV、500KV、750KV试试看 一般说，发电厂发出的电只有几千伏，若要进行几百公里的传输，你能设计出简单的远距离输电电路吗？讨论一下，画出简单示意图！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输电线路示意图功率关系：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如何减少输电中的功率损失？25A250V150V6250W3750W知识运用作出示意图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，学校输入电压为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、课堂练习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。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.
