课件43张PPT。第五章 交变电流第一节 交变电流第五章 交变电流学习目标
1.知道什么是交变电流，以及它与直流电的区别．
2．了解交流电的产生过程，会推导正弦式交流电的表达式．
3．会用数学函数表达式和图象描述交流电．第五章 交变电流一、交变电流
1．交变电流的定义：大小和方向都随时间_____________的电流，简称交流．
2．直流：________不随时间变化的电流．
周期性变化方向[做一做] 1.在下列i-t图象中，哪些表示的是交流电，哪些表示的是直流电？
提示：甲、乙所描述的电流的大小和方向都随时间做周期性变化，是交流电；丙、丁所描述的电流的方向不随时间变化，是直流电．二、交变电流的产生
1．典型模型
在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴__________的线圈里产生的是交变电流．实验装置如图所示．
匀速转动2．产生过程(在下面横线上填：“ABCD”或“DCBA”)．
ABCDDCBAABCDDCBA(1)在_____、____位置时线圈中没有电流，在____、___位置时线圈中电流最大．(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)
(2)结论：产生电流的大小和方向是________ (选填“不变”或“变化”)的．
3．中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场______时所在的平面．
甲丙乙丁变化垂直[判一判] 2.(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．( )
(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大．( )
(3)当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流．( )
提示：线圈在磁场中转动且有磁通量的变化才能产生交变电流，(1)错误.当线圈中的磁通量最大时产生的电流为零，(2)错误．当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流，(3)正确．三、交变电流的变化规律
1．正弦式交变电流的表达式
瞬时电动势：e＝Emsin ωt，
瞬时电压：u＝_____________，
瞬时电流：i＝___________.
式中Em、Um、Im分别表示电动势、电压、电流的_______ ．
Umsin ωtImsin ωt峰值2．正弦式交流电的图象(如图所示)
[判一判] 3.(1)教室的照明电路中所用的是正弦式电流．
( )
(2)电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式电流．( )
(3)正弦式电流的瞬时值是时刻变化的．( )
提示：家庭和教室电路中所用的都是正弦式电流，(1)正确．电子技术中也常用到其他形式的交流，(2)错误．正弦式电流的瞬时值是按正弦规律变化的，(3)正确．
中性面及其垂直位置的特性比较线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行最大零零最大零最大零最大改变不变特别提醒：(1)线圈每经过中性面一次，线圈中感应电流就要改变方向．
(2)线圈转一周，感应电流方向改变两次． (2014·河南平顶山高二检测)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
[思路探究] (1)线圈转动过程中，哪两个边切割磁感线？
(2)图中位置时Φ为多少？转过90°时，Φ又为多少？
B[解析] 从题图乙可以看出，t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改变，A错误，B正确；t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电流均为最大，故C、D均错误．
借题发挥
当线圈处于中性面位置时，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；当线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大．1．(2014·石家庄二中高二检测)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( )
A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B．当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零
C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次
D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线CD解析：线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度方向与磁感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻变化．垂直于中性面时,穿过线框的磁通量为零，切割磁感线的两边的速度方向与磁感线垂直，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最大．故选CD.1．瞬时值表达式的推导
交变电流的变化规律分析2．瞬时值表达式：e＝NBSωsin ωt(中性面开始计时)
特别提醒：(1)瞬时值表达式与开始计时的位置有关．
①若线圈从中性面开始计时，e＝Emsin ωt.
②若线圈从与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcos ωt.
(2)峰值与开始计时的位置、线圈转动的时间、线圈形状、转轴的位置均无关．[思路探究] (1)线圈平面通过中性面时开始计时与线圈平面平行磁感线时开始计时有何不同？
(2)平均感应电动势用哪个公式求解？
[答案] (1)314sin(100πt)V (2)200 V (3)157 V借题发挥
求解交变电流瞬时值时可分三步：
(1)确定线圈从哪个位置开始计时，进而确定表达式是正弦还是余弦形式；
(2)确定线圈转动的角速度ω及线圈匝数n、磁感应强度B、线圈面积S等；
(3)识记Em＝nBSω，解题中可直接代入，不必推导．按表达式e＝Emsin ωt或e＝Emcos ωt代入Em及ω的具体数值．
解析：交变电流的瞬时值表达式e＝Emsin ωt，其中Em＝NBSω，当ω加倍而S减半时，Em不变，故C正确．C1．对交变电流图象的认识
如图所示，正弦式交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线．
正弦式交变电流的图象2．交变电流图象的应用
从图象中可以解读到以下信息：
(1)交变电流的最大值Im、Em、周期T.
(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻．
(3)找出线圈平行于磁感线的时刻．
(4)判断线圈中磁通量的变化情况．
(5)分析判断e、i、u随时间的变化规律．
特别提醒：(1)对于图象一定先明确各个坐标轴所表示的物理量．
(2)将图象中的特殊点与线圈的特殊位置对应起来．
(3)将图象的变化与线圈在磁场中的运动情况结合起来进行分析，更好地理解图象的物理意义． (2014·北师大附中高二检测)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e随时间t的变化如图所示．下面说法中正确的是( )
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都最大
[思路探究] (1)0时刻线圈处于什么位置？
(2)e、i方向在哪个位置变化？D[解析] t1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A、C错误；t2时刻感应电动势最大,线圈位于与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每经过一次中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，故选D.方法总结
分析交变电流图象时要注意
一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义．一定要把图象与线圈在磁场中的位置对应起来．
二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通关系．例如可借助磁通量的变化图线与电动势的变化图线是否是互余关系来分析问题．
三判：在此基础上进行正确的分析和判断．
3．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是( )
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达到最大
C．t＝0.02 s时刻感应电动势达到最大
D．该线圈相应的感应电动势图象如题图乙所示B方法技巧——关于线圈转动过程的分析技巧
线圈在磁场中转动产生交变电流，而线圈在磁场中的情况千变万化，故线圈在磁场中转动过程的分析要注意以下三点：
第一，明确线圈的转轴与磁场的位置，这将关系到线圈的磁通量是否发生变化；
第二，明确线圈的转轴与线圈的位置，总电动势是两部分电动势的和，这将关系到两部分电动势的大小和方向；
第三，要对整个转动过程进行全程分析，不能想当然地去判断而得出结论．[范例] (2014·武汉高二检测)如图所示,单匝矩
形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,
线圈轴线OO′与磁场边界重合．线圈按图示方
向匀速转动．若从图示位置开始计时，并规定
电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图中的( )
A[解析] 若从图示位置开始计时，在线圈转动90°的过程中，只有ab边切割磁感线，相当于向右切割，故感应电流的方向为a→d→c→b→a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分A、B项表示的都是正确的；在线圈转动90°到180°的过程中，只有cd边切割磁感线，相当于向左切割，故感应电流的方向为a→d→c→b→a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分B项表示的方向是不正确的；再按同样的方法继续分析可以得到A项是正确的．[名师点评] 线圈在磁场中转动产生交变电流，实际上就是导体切割磁感线产生动生电动势,其大小用E＝BLvsin θ计算,其方向可用右手定则或楞次定律来判断，关键分析清楚哪部分切割、在哪段时间内切割，过程分析清楚，问题就解决了.
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本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件42张PPT。第三节 电感和电容对交变电流的影响第五章 交变电流学习目标
1.通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路．
2．通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用．
3．简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用．第五章 交变电流一、电感器对交变电流的阻碍作用
1．实验探究相等亮些暗些阻碍2．感抗
(1)物理意义：表示电感对交变电流的_________的大小．
(2)影响感抗大小的因素：线圈的___________越大，交流电的_________越高，感抗越大．
3．感抗的应用
阻碍作用自感系数频率较小较小直流交流低频高频[想一想] 1.低频扼流圈对高频交变电流能起到较大的阻碍作用吗？高频扼流圈对低频交变电流呢？
提示：低频扼流圈是指即使交流电的频率较低，这种线圈的感抗也很大，对低频交流电的阻碍作用也很大，同一线圈的感抗，随交流电的频率增大而增大，所以低频扼流圈对高频交变电流的阻碍作用更大，能起到较大的阻碍作用.同理高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用较小.
二、电容器对交变电流的阻碍作用
1．交变电流能够通过电容器
(1)实验电路(如图)．
(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通_______电源，灯泡不亮；接通_________电源，灯泡亮．
(3)实验结论：__________电流能够通过电容器，______不能通过电容器．直流交流交变直流2．容抗
(1)如果把电容器从电路中取下来，使灯泡与交流电源直接相连，灯泡比接有电容器时更亮，表明电容对交变电流有_______作用．
(2)物理意义：表示电容对交变电流的_________的大小．
(3)影响容抗大小的因素：电容器的电容_______，交流的频
率______，容抗就越小．
(4)特性：电容器具有“隔直流、________”的作用．
阻碍阻碍作用越大越高通交流[判一判] 2.(1)电感对交变电流有阻碍作用是因为电感线圈存在电阻．( )
(2)电容对交变电流有阻碍作用是因为电容器存在电阻．
( )
(3)感抗、容抗和电阻一样，电流通过时电能转化为内能．
( )
(4)扼流圈是利用电感线圈对交变电流的阻碍作用来工作的．
( )
提示：交变电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，(1)错误；交变电流通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，(2)错误；电流通过电阻时，在电阻上产生热能，电流通过线圈、电容器时并不产生热能，(3)错误；扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出感应电动势，从而来阻碍电流的变化，(4)正确．
对感抗的认识3．电感线圈在电路中的应用
(1)“通直流、阻交流”：这是对两种不同类型的电流而言，因为恒定电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用；交变电流时刻改变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交变电流有阻碍作用．
(2)“通低频、阻高频”：这是对不同频率的交变电流而言，因为交变电流的频率越低，感抗也就越小，对电流的阻碍作用越小，可以通过；频率越高，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大．
4．线圈(扼流圈)的分类
根据线圈对不同频率交流电的阻碍作用分类：
(1)低频扼流圈：
①构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈．
②特点：匝数多、自感系数L大、电阻很小．它对低频交变电流会产生很大的阻碍作用，而对直流的阻碍作用则较小，故低频扼流圈的作用是“通直流、阻交流”．(2)高频扼流圈：
①构造：它的线圈是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心．
②特点：匝数少，自感系数L小．它只对高频交变电流有较大的阻碍作用，而对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小，故高频扼流圈的作用是“通直流、通低频、阻高频”．
特别提醒：(1)电感器的感抗是由于变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关．
(2)电感器的感抗不仅与线圈本身的自感系数有关，还与交变电流的频率有关，电流的频率越大感抗越大．BC借题发挥
感抗与线圈的自感系数和交变电流的频率成正比，在交流电路中它相当于一个电阻，交变电流频率越高，感抗越大．
1．如图所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是(L的直流电阻与R相同)( )
A．直流成分只能从L通过
B．交流成分只能从R通过
C．通过R的既有直流成分又有交流成分
D．通过L的交流成分比通过R的交流成分必定要少
解析：线圈具有通直流阻交流的作用，L的直流电阻与R相同，对交流的阻碍作用要大于电阻R，多数交流成分通过R，故选C、D.CD1．交变电流“通过”电容器
把交流电源接到电容器两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，在电路中形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，在电路中形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了持续电流，好像是交流电“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．电容器对交变电流的导通和阻碍作用的分析2．电容器对交变电流阻碍的原因
当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容器进行“充放电”，电容器在充放电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动，其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用．
3．影响电容器容抗大小的两因素
(1)电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时的阻碍作用力就小，所以容抗就小．
(2)交变电流的频率越高，充电和放电的时间就短，相同电路电容器上聚集的电荷就少,电容器所达到的电压就小,排斥充电和放电的电场力就小，从而阻碍作用就小，所以容抗就小．(2)“通高频、阻低频”．在电子技术中，从某一装置输出的交流电常常既有高频成分，又有低频成分．若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置．具有这种“通高频、阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器，如图所示．
特别提醒：(1)当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流．(2)电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．(3)电容器有“通高频、阻低频，通交流、隔直流”的特性．
如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率增加时( )
A．电流表示数增大
B．电压表示数增大
C．灯泡变暗
D．灯泡变亮
[解析] 由频率增大可知,容抗减小，电流增大，电灯两端电压增大,电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故选AD.AD规律总结
电容器对交流电的阻碍作用大小(容抗)与电容大小和交流电频率都有关．电容越大，容抗越小，频率越高，容抗越小．
2.如图所示，接在交流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．增大电容器两板间的距离，灯泡变亮
C．减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗
D．使交变电流频率减小，灯泡变暗ACD解析：把电介质插入电容器,C变大，容抗变小，灯泡变亮；增大电容器两板间的距离，C变小，容抗变大，灯泡变暗；减少电容器两板间的正对面积,C变小,容抗变大，灯泡变暗；频率减小，电容对交变电流的阻碍作用变大，灯泡变暗，D正确．电容器在电路中特点为“通交流，隔直流；通高频，阻低频”．故选ACD.
电阻、感抗、容抗的对比定向移动的自由电荷与不动离子间的碰撞电感线圈的自感现象阻碍电流的变化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反抗作用对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流，如交变电流有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流．对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈本身的自感系数和交流的频率决定由电容的大小和交流的频率决定电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转化特别提醒：(1)电感器和电容器在交变电流的电路中，电压和电流有效值的分配关系同恒定电流的电路．
(2)电感器、电容器接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗．
(3)三种阻碍，其本质不同，特点不同．
如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中所接元件可能是
( )
A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈
B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻
C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻
D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器
[思路探究] 电阻、电容器与电感线圈三者对交变电流的阻碍作用有什么不同？与交变电流的频率有什么关系？C规律总结
分析电阻、电感、电容对交变电流阻碍作用的技巧
(1)电阻对交变电流的阻碍作用不随频率的变化而变化，电感对交变电流的阻碍作用随频率的增大而增大，电容对交变电流的阻碍作用随频率的增大而减小．
(2)电容器和电感器的容抗和感抗，在交变电流的电路中的分压和分流，都可以看成电阻．
(3)电容器和电感器的分压和分流关系，符合恒定电流电路的规律．
3．如图所示，当交流电源电压恒为220 V，频率恒为50 Hz时，三只灯泡LA、LB、LC的亮度相同，若将交流电的频率改为100 Hz，则( )
A．LA灯最暗
B．LB灯最暗
C．LC灯最暗
D．三只灯泡的亮度依然相同
解析：当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，所以LA灯变暗，LB灯变亮，LC灯亮度不变，故A正确．A方法技巧——电感和电容在电子电路中的应用
[范例] “二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则( )
A．甲扬声器是高音扬声器
B．C2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器
C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流
[答案] D本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件36张PPT。第二节 描述交变电流的物理量第五章 交变电流学习目标
1.知道交变电流的周期和频率及与线圈角速度之间的关系．
2．理解电流的有效值是与热效应有关的量，能区别有效值与平均值．
3．掌握交变电流有效值与峰值的关系．会进行有关有效值的计算．
4．知道相位的概念．
第五章 交变电流一、周期和频率
1．物理意义
描述交变电流__________的物理量．
2．周期
交变电流完成一次周期性变化所需的时间；用T表示，单位是秒(s)．
3．频率
交变电流在1 s内完成周期性变化的次数；用f表示，单位是______ (Hz)．变化快慢赫兹2πf[做一做] 1.一交变电流的电压表达式为u＝20sin 314t V，求这个交变电流的电压峰值、周期和频率.
答案：20 V 0.02 s 50 Hz二、峰值和有效值
1．峰值
(1)定义：交变电流的电流或电压所能达到的____________
(2)意义：用来表示电流的______或电压的________ ．
(3)应用：电容器所能承受的电压要__________ (选填“高于”或“低于”)交流电压的峰值．
最大数值．强弱高低高于2．有效值
(1)定义：让交变电流和恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交流的_____________内它们产生的热量_______，这个恒定电流的电流、电压，叫做这个交流电的有效值．
(2)定义方法：“有效”指的是电流在一个周期内的_______
(选填“化学效应”或“热效应”)相等．
(3)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值．
交流电压表和交流电流表测量的也是_________ .以后提到的
交变电流的数值，若没有特别说明，都指___________ .
一个周期相等热效应有效值有效值3．有效值与峰值的关系
对于正弦交变电流，有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系：I＝________＝0.707Im，U＝_________＝0.707Um.
[判一判] 2.(1)有效值就是平均值．( )
(2)有效值是峰值的0.707倍．( )
(3)教室中电路的电压220 V指的是有效值．( )
提示：有效值是相对于热效应相等提出来的，而平均值是相对于时间提出来的，(1)错误．对于正弦式交流电这个关系是成立的，但对于其他波形的交流电一般不适用，(2)错误．教室中电路的电压220 V指的是有效值，(3)正确．
三、相位
1．相位：是反映交流电任何时刻状态的物理量，在函数y＝Asin(ωt＋φ)中，________称为相位．
2．相位差：两支交流电的相位之差．
ωt＋φ有效值的理解与计算特别提醒：铭牌上表示的和电表测量的都是有效值，电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．
如图表示一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值的
强度为－Im，则该交变电流的有效值为________．
[思路探究] (1)前半个周期产生的热量为多少？
(2)后半个周期产生的热量为多少？1．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值是多少？
答案：5 A交变电流的四值对比交变电流某一时刻的值e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt分析线圈某一时刻的受力情况最大的瞬时值确定用电器的耐压值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流交变电流图象中图线与时间轴所围面积与时间的比值计算通过电路截面的电荷量(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？
[思路探究] (1)由图示位置开始计时，瞬时值表达式是正弦还是余弦？
(2)求电荷量要用交流电的四值中的哪个值？求功率呢？
B思维建模——发电机模型
(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I.
[建模感悟] (1)模型概述：线框在外力作用下在磁场中旋转，做切割磁感线的运动，这样的装置就可看做发电机模型.线框可以是矩形，也可以是圆形或其他形状.
(2)模型特点和规律：
①线框在磁场中受外力作用转动，产生感应电动势，机械能转化为电能.
②产生的感应电动势的方向由右手定则判断.
③注意回路中感应电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值的计算，求解电热要用有效值.)
本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件36张PPT。第五节 电能的输送第五章 交变电流学习目标
1.了解交变电流从变电站到用户的输电过程．
2．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，理解高压输电的道理．
3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算．
第五章 交变电流一、输送电能的基本要求
1．可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障．
2．保质：保证电能的质量——________和_______稳定．
3．经济：输电线路建造和运行的费用低、电能损耗少．
电压频率[想一想] 1.电能有哪些优点？
提示：(1)电能便于转化且转化效率高；
(2)便于输送且快捷；
(3)电压便于调节、使用方便.二、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失ΔP＝______，I为输电电流，R线为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的______：在输电距离一定的情况下，为了减小______，应当选用__________的金属材料，还要尽可能增加导线的___________ ．
(2)减小输电导线中的______，为减小输电_______，同时又
要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电________ ．I2R线电阻电阻电阻率小横截面积电流电流电压[判一判] 2.(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失．( )
(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少电路的发热损耗．( )
(3)高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好．( )
三、电网供电
1．远距离输电基本原理：远距离输电的基本电路如图所示．
在发电站内用_______变压器_______，然后进行远距离输电，在用电区域通过______变压器降压降到所需的电压．
升压升压降压2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成的全国性或地区性的输电网络．
3．电网送电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益．
(2)减少_______的风险，调济不同地区电力供需的平衡，保障供电的________ ．
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．
断电质量[判一判] 3.(1)一般发电机组输出电压在10 kV左右，符合远距离输电的要求．( )
(2)现在世界各国普遍采用一个电厂与一批用户“一对一”的供电方式．( )
(3)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益．( )
提示：一般发电机组输出电压在10 kV左右，不符合远距离输电的要求，一般要升压到几百千伏后再向远距离输电，(1)错；现在世界各国不采用一个电厂与一批用户“一对一”的供电方式，而是通过电网向用户供电，(2)错；采用电网送电使电能更容易输送，故采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益，(3)对．远距离输电损耗的产生及减损方法2．输电线上的电压损失
(1)电压损失ΔU
输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图所示．
(2)造成电压损失的因素
①输电线电阻造成电压损失．
②输电线的感抗和容抗造成电压损失．特别提醒：(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR.
(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率．
(2014·北京六中高二检测)某发电厂通过远距离向某学校输电,输送的电功率为P，从发电厂至学校的输电导线总电阻为r，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是( )
A．输送的电压越高，输电线上的电流越大，输电线路上损失的电压越大
B．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比
D．输电导线总电阻r两端的电压等于输送的电压
B1．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的
用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则
下列说法正确的是( )
A．输电线上输送的电流大小为2×105 A
B．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C．若输电线上损失电压为5 kV，则输电线上损失的功率为9×104 kW
D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻B1．解决远距离输电问题时，应首先画出输送过程图(如图所示)
2．输电过程
电路被划分为三个独立的回路，每个回路均可以应用串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁．远距离输电电路的分析与计算特别提醒：(1)升压变压器副线圈的电流等于降压变压器原线圈的电流．
(2)升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的
电压．
(3)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍．
(2014·苏州高二测试)发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，求：
(1)用户得到的电压和功率．
(2)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.
[答案] (1)219.6 V 4.392×104 W (2)36 kW 180 V规律总结
解决这类问题，无论是否要求画出输电过程示意图，都要首先画出示意图，标明相关物理量，这样能帮助理清物理量间的关系，以防出错误．
2．一台交流发电机的输出功率为50 kW，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%.为满足用电需求，该输电线路所用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？答案：6∶125 235∶11 470盏规范答题——远距离输电的综合应用
[答案] (1)12 kW (2)3∶25 95∶11[名师点评] 发电机将机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给负载.发电机的电能向用户输送时，为了减少在输电线上电能的损失，应采用高压输电，因此在发电机输出端采用升压变压器，而在输电终端即用户处又要用降压变压器进行降压.构建远距离高压输电的模型，抓住能量守恒这条线索，是解决发电——输电——用电类问题的关键.本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件32张PPT。第四节 变压器第五章 交变电流学习目标
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器．
2．理解变压器的工作原理．
3．掌握理想变压器的电压与匝数的关系，并能用它来分析解决相关问题．
4．掌握理想变压器的功率关系，并能导出原、副线圈的电流关系．第五章 交变电流一、变压器的原理
1．构造
由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与电源连接的线圈叫__________，与负载连接的线圈叫____________ ．
2．原理
______现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的_________也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生_____________ ．
3．作用
改变交变电流的________ ．原线圈副线圈互感磁场感应电动势电压[想一想] 1.如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？
提示：不能.变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生.
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器
没有____________的变压器叫做理想变压器．
3.两类变压器
副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_______变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫_______变压器．
能量损失电压比匝数比降压升压[判一判] 2.(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．( )
(2)理想变压器是一个理想化模型．( )
(3)学校中用的变压器工作时没有能量损失．( )
提示：实验和理论分析都表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，(1)对．理想变压器和我们以前学过的质点、点电荷一样也是一个理想化模型，(2)对．实际生活中使用的变压器工作时都有能量损失，(3)错．
理想变压器及变压、变流原理2．工作原理
原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电．从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化．
5．功率关系
对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出．
特别提醒：(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用；
(2)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的；
(3)变压器不能改变交变电流的周期和频率；
(4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0.
如图所示，理想变压器的交流输入电压U1＝220 V，有两组副线圈，其中n2＝36匝，标有“6 V 9 W”、“12 V 12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：
(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；
(2)原线圈中电流I1.
[思路探究] (1)副线圈为两个时，理想变压器电压、电流、功率关系式是什么？
(2)电灯正常发光是什么含义？[答案] (1)1 320匝 72匝 (2)0.095 AB变压器工作时的制约关系及变压器的动态分析4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.
特别提醒：(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率．
(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．
如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
[思路探究] (1)副线圈两端电压UMN由哪些量决定？
(2)原线圈中的电流由哪些量决定？
(3)接通S时，负载电阻如何改变？电阻R上的电压如何改变？BCD借题发挥
(1)对于电压的大小，条件充分时只需根据原线圈电压及原、副线圈的匝数确定．
(2)P1、P2、I1、I2的判断往往都与R的大小有关，对P1、I1的确定，需从P2、I2入手．
(3)各物理量的制约关系：在变压比一定时，当输入电压一定，则输出电压一定，当负载变化时，输出电流变化，输出功率变化，则输入电流、输入功率也相应变化．
2．(2014·成都七中高二月考)如图所示为一理想变压器，S为
单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线
圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大ABD真题剖析——理想变压器原、副线圈基本量的关系
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