课件50张PPT。 公里旁，旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去…… 这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。电，每时每刻都在为人类做着巨大贡献。 来自发电厂的电有什么特征？我们怎样才能更好的利用它？这节课我们就来学习与此相关的内容。第一节 交变电流（1）知识与技能
掌握交变电流的产生即变化规律。
会用公式和图像表示交变电流。
掌握正弦交变电流的变化图像．（2）过程与方法
通过实验了解交流发电机的构造，掌握正弦交变电流的产生原理．
通过体验培养学生观察实验能力和思维能力。（3）情感态度与价值观
通过学习体验探究现象与生活中物理知识的乐趣。 教学重点 正弦交流电产生的原因及其变化规律 交变电流的产生原理
教学难点 交变电流的产生原理本 节 导 航 1.交变电流
2.交变电流的产生
3.交变电流的变化规律1.交变电流转子定子【演示1】观察小灯泡的发光情况“亮”、“闪”亮:说明有电流通过灯泡 闪:通过灯泡电流大小是变化 线框中产生的感应电流强度大小是变化的【演示2】观察二极管的发光情况交替发光 通过二极管的电流方向是周期性变化的线框中产生的感应电流方向是变化的恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流直流电(DC)：方向不随时间变化的电流 交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化。简称交流（AC）交变电流在生产生活中有广泛应用(2)(1)(3)(4)(5)（1）（2）（5） 观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流？2.交变电流的产生交变电流(交流电)的产生线圈在磁场中运动产生交变电流 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.甲乙丁丙戊(甲) 没有边切割磁感应线 中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面。 B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 (乙) a（b）、d（c）边垂直切割磁感线B∥S，φ=0，E最大，I最大 感应电流方向b到a(丙)B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 又见中性面 B∥S，φ=0，E最大，I最大，
感应电流方向a到b丁 B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b戊那么整个连续的过程是怎么样的呢？0最大0反向最大0 假定从E经过负载流向F的电流为正，反之为负，在坐标上标出线圈达到甲、乙、丙、丁四个位置对应的时刻和电流。交流电的图像 真的是这样吗？ ①中性面在垂直于磁场位置。
②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大。
③线圈平面通过中性面时感应电动势为零。
④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次。3.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）（1）电动势按正弦规律变化 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦规律变化 交变电流的变化规律(1)感应电动势: e=nBsωsinωt=Emsinωt (从中性面开始计时) (2)感应电流: i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt (从中性面开始计时)
(3)外电路电阻两端的电压: u=Umsinωt (从中性面开始计时) 开始计时(t=0),线圈位置(初相位)不同,出现正弦与余弦的表达式Em= nBSω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家庭电路中的正弦交流电流示波器中的锯齿波扫描电压电子计算机中的矩形脉冲激光通信中的尖脉冲 （1）发电机模型一般是两个磁极,每转一周，周期性变化一次
实际发电机通常是四磁极（多极），每转一周周期性变化两次，得到相同频率的交流电时,可以降低转子的角速度 50Hz交流电发电机 其转子 3000r/min 50Hz交流电发电机其转子 1500r/min三峡电厂发电机的多极转子 （2）大型发电机线圈中电流很大，为了不使大的电流通过电刷，实际发电机都是磁铁(电磁铁)旋转（为转子）,而线圈是固定的（定子）.磁铁旋转式发电机模型交流发电机简介（1）发电机的基本组成：
①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）
②用来产生磁场的磁极
（2）发电机的基本种类
①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）
②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动） 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。 （1）交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 （2）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 （3）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。 1.（91年全国高考题）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（ ）D 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为最大D 3 .（1998年全国高考题）一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压为220V的交流电源上。当它对11只并联的“36V、60W”灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知该变压器副线圈的匝数n2= _____，通过原线圈的电流I1= _____A。180 3 1.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________，属于正弦交变电流的是_______。ABCDA B DA 2.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 B 3. 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) 1.解答：磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动。因为通有交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力的大小、方向都随时间做周期性变化，因此灯丝颤动。
2.解答：这种说法不对。 3.解答：6.3×10-2V 4.解答：e= Emsinωt=400sin(314t) 5.解答：e= BSw,电流方向为KNMLK课件57张PPT。 （1）用公式法描述。从中性面开始计时，得出：
瞬时电动势：e =Emsinωt
瞬时电流：i = Imsinωt
瞬时电压：u =Umsinωt
其中Em=NBSω如何描述交变电流的变化规律呢？（2）用图象法描述。如图所示： 除了电流、电压，还有什么物理量可以描述交变电流？第二节 描述交变电流的物理量 （1）知识与技能 知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度ω的关系。 知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。 知道我国供电线路交变电流的周期和频率。（2）过程与方法
用等效的方法得出描述交变电流的有效值。 学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式。 （3）情感态度与价值观
通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。 联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。教学重点 周期、频率的概念，有效值的概念和计算。
教学难点 有效值的概念和计算。 本 节 导 航 1.周期和频率
2.峰值和有效值1.周期和频率 首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？ 交变电流跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。表征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。表征交流电变化快慢的物理量T 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 （3）角频率 ：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度．单位：rad/s.角频率、频率和周期的关系： （1）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。 （2）交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。越大，周期越短、频率越高。 把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端。当转子的转速由小增大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也由小增大，当转子的转速大到一定程度，由于交变电流的大小和方向变化太快，由于人眼存在视觉暂留的缘故，所以眼睛已不能分辨灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮时看不见一闪一闪的原因。 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 0.08sB 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。A2.峰值和有效值 首先考虑用什么物理量来描述交变电流的大小呢？ 交变电流是用峰值和有效值来表示大小的。描述交变电流的大小：
峰值：Em、Im、Um
瞬时值：e、i、u
有效值: E、I、U 交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。 又叫最大值。 用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。 （Em Um Ｉm ） （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，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值。 （2）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 Em= NsBω，电流的最大值Ｉm=Em/R。 （3）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。 例1.如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度。 解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°。由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45°,Im＝14.14／sin45°＝20A,而ω＝2π／T＝314rad/s. 故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A) 如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。（1）怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？
解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期中，0--0.2S内，可看成电流大小为1A的恒定电流，0.2S--0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。
交流电的热量： （2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大? 解析：恒定电流的热量： 甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同．若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开。我的电流是恒定的3A我10分钟把水烧开我10分钟也把水烧开！我的电流是变化的我的电流有效值也是3A交流电的热效果和直流电相同 （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，如果它们在相等时间内产生相等的热量，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值。
（3）特点：交变电流的有效值根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，在计算时，要紧扣电流通过电阻生热或热功率进行计算，“相同时间”至少要取一个周期的时间。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。求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 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。 它是反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为正弦函数时,应当注意必须从中性面开始。
e=NBSωsinω （1）交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值。 （2）交流电流表和交流电压表的读数是
有效值。
（3）在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
（4）对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。有效值与平均值不同 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。瞬时值、最大值、有效值的符号：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间Ts描述交变电流变化的快慢
T=1/f,
ω=2πf单位时间完成周期性变化的次数fHZ同上某一时刻的值e,u,iV,V,A描述某一时刻的情况交变电流的最大值V,V,A描述电压高低和电流强弱Em,Um,Im填表动画：规律分析1动画：规律分析2动画：交流发电机的工作原理图象 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.峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。 4.平均值：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。 1.（1991年全车高考题）在相同的时间内，某正弦交流电通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量，与一电流强度为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则 （ ）ACB 3.（1997年全国高考题）如图所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V。若分别在c、d两端与g、h两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为（ ）
A 220V，220V
B 220V，110V
C 110V，110V
D 220V，0B 1.关于正弦式电流的有效值，下列说法中正确的是（ ）
A 有效值就是交流电在一周期内的平均值。
B 交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的。
C 在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值。
D 对于正弦式电流，最大值的平方等于有效值平方的2倍。 B C D 2.两个相同电阻分别通以下图两种电流，则在一个周期内产生的热量QA∶QB= . 1:2 3.在如图所示电路中，已知交流电源电压U=200sin(100πt)V，电阻R=100。则电流表和电压表的读数分别为（ ）
A 1.41A，200V B 1.41A，141V
C 2A，200V D 2A，141VB 1.解答：100次
2.解答：不能把这个电容器接在交流电压是10V的电路两端。因为，这里的10V电压是指交流电压的有效值，在电压变化过程中的最大值大于10V，超过了电容器的耐压，电容器会被击穿。 3.解答：0.26A 4.解答：T=0.2s f=5Hz Im=0.26A I=7.1A 5.解答：967W课件52张PPT。 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.交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化。简称交流（AC） 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？ 第三节 电感和电容对交变电流的影响（1）知识与技能
知道电感线圈有“通直流阻交流”和电容器有“隔直流通交流”的作用 知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定 能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因 了解电感和电容器在电子技术等方面的应用（2）过程与方法
观察演示实验，理解实验过程中控制变量的方法 通过研究感抗（容抗）与自感系数（电容）的定性关系，获得实验探究过程的体验 通过对电感和电容对交变电流影响的理论分析，体会理论解释实验的成功感受（3）情感态度与价值观
通过实验的互动过程，诱发对探究物理规律的兴趣 简介电感和电容的应用，欣赏物理器件的美妙的应用 通过具实记录观察到的现象和数据，体验实事求是的科学态度教学重点 知道电感线圈和电容器的作用 探究感抗、容抗的大小由哪些因素决定 教学难点 电感线圈和电容器的作用本 节 导 航 1.电感对交变电流的阻碍作用
2.交变电流能够通过电容器
3.电容器对交变电流的阻碍作用 1.电感对交变电流的阻碍作用 如图所示装置：低压交直流电源，小灯泡，3个经过包装的电学元件（根据外面不能判断是何元件）。 （1）将小灯泡直接接到交变电流源上，调节电压使灯泡正常发光
（2）如果将1号电学元件串联入电路中，观察现象（灯泡变暗）
（3）再将2号电学元件串联入电路中，观察现象（灯泡变得更暗）
（4）然后将3号电学元件串联入电路中，观察现象（灯泡仍较暗）演示1： （1）将1号元件接相同电压的直流上，观察现象［与演示1（1）情况相同亮度］
（2）将2号元件接相同电压的直流上，观察现象（比原来变亮）
（3）将3号元件接相同电压的直流上，观察现象（亮了一下不亮）演示2： 小结：1号元件对交直流的影响几乎相同，2号元件对交变电流的影响较大，3号元件对直流电影响很大，且直流电不能通过3号元件。 将这三个元件从暗盒中拿出，分别得出1号元件为电阻、2号元件为电感线圈、3号元件为电容器。 说明：除电阻外，电感、电容对直流和交变电流的影响程度是不同的 。 实验：观察纯电阻电路中，电阻对电流的阻碍作用
现象：电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同。 思考：在直流电路中，影响电流与电压关系的只有电阻，交变电流中影响电流与电压关系的是否只有电阻呢？ 实验：观察电感对交变电流的阻碍作用。
现象：接通直流源时，电灯泡亮一些，接通交流源时电灯泡暗一些。 分析：接交流电源时，由于变化的电流通过电感线圈时发生自感现象，产生阻碍电流变化的自感电动势，使得电路中的电流变得小而平缓，因此灯泡变暗。 实验结论：
（1）电感对交变电流有阻碍作用。
（2）感抗：表示电感对交流电阻碍作用的大小。 线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，阻碍作用越明显，感抗越大。
（3）实际应用：低频扼流圈和高频扼流圈。 低频扼流圈 ①构造：线圈绕在铁心上，匝数多，电阻小。 ②作用：“通直流、阻交流” 。 高频扼流圈 ①构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少。
②作用：通过低频，阻高频。 电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗的大小来表示。那么，感抗的大小可能与哪些因素有关呢？研究感抗与自感系数的关系 将灯泡与线圈串联接入交变电流，线圈的连接分两次，一次是线圈匝数较少，另一次线圈的匝数较多。 现象：灯泡出现由亮变暗的现象。 说明：线圈的自感系数大时，线圈对交变电流的阻碍作用大，感抗大。
提示：线圈的自感系数在其他条件不变的情况下，匝数越多自感系数越大。研究感抗与频率的关系 如果要研究感抗与交变电流频率的关系应该如何办？──在电压不变的情况下选用变频的交变电流源，为了研究方便，我们可选信号发生器来替代。 保持电压不变的条件下，使输出交变电流的频率升高。 实验现象： 观察到灯泡变暗的现象 说明： 线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用越明显，感抗越大
XL=2π?L实验器材：
低频信号发生器、电感、电流表
实验方法：
控制变量法与交变电流电压的关系（将灯泡换成交变电流表） 过程：在交变电流频率、线圈的自感系数不变的条件下，交流的电压加倍，电流加倍。可得出感抗与交变电流电压U无关。
结论：L越大感抗越大、越高感抗越大、感抗与U无关。电感的种类线圈的阻碍作用越大，感抗也越大。即：
通直流，阻交流；
通低频，阻高频。 2.交变电流能够通过电容器演示实验观察电容对交变电流的作用 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。 交流又表现出与直流不同的特性！ 实验结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用。 实验现象分析：接交流电源时，电流并末通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压作用下，电容器交替进行充、放电，电路中就有了电流。交变电流能通过电容器 电容器两极板被绝缘电介质隔开了，为什么有电流通过灯泡？ 交变电流可以“通过”电容器，电容器对交变电流有什么样的作用呢？ 3.电容器对交变电流的阻碍作用电容的种类演示实验观察电容器对交变电流的阻碍作用实验： （1）改变电容值 ，观察灯泡亮暗 （2）改变交流频率，观察灯泡亮暗。 现象： （1）电容越大，灯泡越亮， （2）交流频率越高，灯泡越亮。 （1）电容器对交变电流有阻碍作用。
（2）容抗：表示电容对交流的阻碍作用的大小。
（3）电容越大，交流的频率越高，电容器的阻碍作用越小，容抗越小。 （4）实际应用：通交流、阻直流，通高频、阻低频。实验结论： 容抗的大小不仅与电容器构造有关，而且与通过的交流电（频率）有关。这表现了交流与直流不同的特性。 电容大一次充电量大；频率高单位时间内充电次数多，所以电流大，容抗小电容对交变电流的阻碍作用用容抗来表示 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。 公式： 动画：电感和电容对交变电流的影响 （1） 交变电流的电流与电压的关系不仅与电阻有关，还与电感和电容有关。
（2）电感与电容 电感：“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”。 （3）在电子技术中，电容、电感被广泛运用。 1.（1997年全国，12）如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以 （ ）
A 增大R1????? ? B 减小R1???? C 增大R2??????? D 减小R2AD 2.（08年江苏省统招）如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（ ）
A a先变亮，然后逐渐变暗
B b先变亮，然后逐渐变暗
C c先变亮，然后逐渐变暗
D b、c都逐渐变暗AD 3.（2001年，安徽高考题）一平行板电容器，两板间的距离d和两板面积S都可调节，电容器两极板与电池相连接，以Q表示电容器的电量，E表示两极间的电场强度，则下列说法中正确的是（ ） A 当d增大，s不变时，Q减小E减小 B 当s增大，d不变时，Q增大E增大 C 当d减小，s增大时，Q增大E增大 D 当s减小，d减小时，Q不变E不变 AC 1.在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，又有直流成分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间接入一个电容器（称做隔直电容器）就可以了。电容器应并联还是串联接入电路？如图所示的接法对吗？为什么？ 解答：电容器应串联接入电路，图示接法是正确的。由于电容器串联接入电路，直流成分不能通过，而交流成分可以通过电容器被输出到下一级装置。 2.在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在下一级电路的输入端并联一个电容器就可以达到目的（如图）。具有这种用途的电容器叫做高频旁路电容器。请说明它的工作原理。 解答：电容器对高频成分的容抗小，对低频成分的容抗大，如图这样联接，高频成分就通过“旁路”的电容器，而低频成分输送到下一级装置。 1.解答：三个电流表A1、A2、A3、所在之路分别为：纯电容电路、纯电感电路、纯电阻电路。改换电源后，交流电压的峰值没有变化，而频率增加了。
对于纯电容电路，交流电压峰值不变，则电路两端电压的有效值不变。电容大小C未变，交变电流频率增大，则容抗变小，电流有效值增大，即A1读数增大。 对于纯电感电路，交流电压峰值不变，则电路两端电压的有效值不变。电感大小L未变，交变电流频率增大，则感抗变大,电流有效值减小，即A2读数减小。
对于纯电阻电路，交流电压峰值不变，则电路两端电压的有效值不变。虽然交变电流频率增大，但是对电阻大小没有影响，电阻大小未变，则电流有效值不变，即A3读数不变。 2.解答：由于电容器串联在前级和后级之间，前级输出的电流成分不能通过电容器，而交流成分可以通过电容器被输送到后级装置中，输入后级的成分中不含有前级的直流成分，所以两级的直流工作状态相互不影响。 3.解答：电容器对高频成分的容抗小，对低频成分的容抗大，按照教科书图5.3-8的连接，高频成分就通过“旁边”的电容器，而使低频成分输送到下一级装置。课件52张PPT。 同学们知道平时我们使用的市电的电压是多少吗？而我们的随身听，手机充电器的额定工作电压又是多少呢？让我们看看下面的这张表吧。 在实际使用中，我们常常需要不同电压的交流电。如表所示： 可平常市电的电压是220伏，而平常使用的电压高低不一，那该怎么办呢？我们需要变压器 这节课就让我们来学习变压器的相关知识吧！第四节 变压器 （1）知识与技能
了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。 掌握变压器的变流比和变压比。
了解几种常见的变压器。 （2）过程与方法
理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。 通过体验使学生们了解变压器在生活中的应用。 （3）情感态度与价值观
进行科学态度、科学方法的教育，了解理想化模型在物理学研究中的重要性。 激发学生对科学的兴趣和热情。 在自主实验和逐步探究的学习过程中，培养细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。 教学重点 通过实验探究得到变压器原副线圈电压和匝数的关系。 教学难点 理想变压器电压与匝数关系的分析推导。本 节 导 航 1.变压器的原理
2.电压与匝数的关系1.变压器的原理 (1)铁心
铁心由心柱和铁轭两部分组成。
心柱用来套装绕组，铁轭将心柱连接起来，使之形成闭合磁路。为减少铁心损耗，铁心用厚0.30-0.35mm的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆，以避免片间短路。
按照铁心的结构，变压器可分为心式和壳式两种。心式变压器壳式变压器 （2）绕组 定义：变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线（铜或铝）绕成。
一次绕组:输入电能的绕组。
二次绕组:输出电能的绕组。
高压绕组的匝数多,导线细；低压绕组的匝数少，导线粗。从高,低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组可分为同心式和交迭式。同心式 结构：同心式绕组的高、低压绕组同心地套装在心柱上。 特点：同心式绕组结构简单、制造方便，国产电力变压器均采用这种结构。 交迭式 结构：交迭式绕组的高、低压绕组沿心柱高度方向互相交迭地放置。
特点：交迭式绕组用于特种变压器中。 （3）绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。 （4）油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。
此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。其他部件器身 变压器油 散热器 分接开关 继电保护装置等部件典型的油浸电力变压器 原线圈：变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈。 副线圈：另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈 ，也叫次级线圈。 闭合铁芯:是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。防止涡流造成能量损失。组成图电路图中变压器符号 问题（1）:如果在原线圈上接上恒定电压,副线圈有无电流。为什么?接交变电压呢? 问题（2）：原、副线圈并没有直接连接，为什么副线圈两端的电压表会有读数？
问题（3）：根据分析，原、副线圈即使不套在闭合铁芯上，它们之间仍然存在电磁感应关系，那么为什么说铁芯是变压器的必要组成部分？ 解析（1）：无电流，因为恒定电压产生的磁场不发生变化。当接交变电压时能够产生。 解析（2）：因为电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线连接，副线圈也能够输出电流。 解析（3）：没有铁芯但靠得很近的原、副线圈的确存在互感关系，但它传输电能的效率太差，因为大部分磁感线都流失在线圈外，漏失的磁感线不会在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由于被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯上，大大增强了变压器传输电能的效率。 原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、副线圈中有交变电流而发生了互感现象，使电能可以通过交变磁场从原线圈到达副线圈。变压器电路2.电压与匝数的关系 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。 下面我们通过使用多用电表测量交流电压来定量分析理想变压器的变压规律。 理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁。 （2）原、副线圈不计内阻。 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：当n2 >n1 时，U2>U1当n2 （2）理想变压器特点： 变压器铁芯内无漏磁。 原、副线圈不计内阻。 （3）变压器原、副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。 ＡＣ 2.(07海南卷12题)某发电厂用2.2KV的电压将电能输出到远处的用户，后改为用22KV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为_____ 。要将2.2KV的电压升高到22KV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是_____匝。1001800 3.(07广东卷第7题)如图所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1/n2=1/20,加在原线圈的电压为u1=311sin100πt（V），霓虹灯正常工作的电阻R=440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是（ ）ＢＤ A. 副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mA。 B. 副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10.0mA。 C. I1I2 1.在某交流电路中,有一正在工作的变压器,原副线圈匝数分别为n1=600,n2=120,电源电压U1=220V，原线圈中串联一个0.2A的保险丝,为了保证保险丝不被烧坏,则( )
A. 负载功率不超过44w B. 副线圈电流最大值不能超过1A
C. 副线圈电流有效值不能超过1A D. 副线圈电流有效值不能超过0.2A A C 2.如图所示，在图甲中是两根不平行的导轨，图乙中是两根平行的导轨，其它物理条件都相同，当金属棒MN在导轨上向右匀速运动时，在棒的运动过程中，将观察到：（ ）
A. 两个小电珠都发光，只是亮度不同 B. 两个小电珠都不发光
C. L2发光，L1不发光 D. L1发光，L2不发光 D 3.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为3∶1，4个相同的好灯泡如图接入电路，已知副线圈一侧的3个灯泡均正常发光，则原线圈电路中串联的灯泡L的情况是（ ）
A. L将要烧毁
B. L比另外3个灯要暗些
C. L正常发光
D. 不知输入电压，无法判断C 1.解答：恒定电流的电压加在变压器的原线圈上时，通过原线圈的电流是恒定电流，即电流的大小和方向不变。因此在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端也没有电压，所以变压器不能改变恒定电流的电压。 2.解答：108匝 3.解答：1600匝 4.解答：降压变压器的副线圈应当用较粗的导线。根据理想变压器的输出功率等于输入功率即I1U1= I2U2，降压变压器的U2I1，即副线圈的电流大于原线圈的电流，所以，相比之下，副线圈应用较粗的导线。 5.解答：假设理想变压器的原线圈输入的电压U1一定，V1示数不变；当用户的用电器增加时，相当于R减小，副线圈电压U2=n2U1/n1不变，V1示数不变；因为R减小，所以，A2示数增大；因为理想变压器输入功率等于输出功率，有：P1=I1U1=P2=U2I2，U1、U2的值不变，I2增大，则I1增大，A1示数增大。课件44张PPT。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 电能的输送是一个理论性和技术性很强的系统工程。 第五节 电能的输送 （1）知识与技能
知道输电的过程，了解远距离输电的原理。
理解各个物理量的概念及相互关系。 知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失。
理解为什么远距离输电要用高压。 （2）过程与方法
培养学生的阅读和自学能力。
通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考。
通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验。 （3）情感态度与价值观
通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民。
教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯。? 教学重点 理论分析如何减少输电过程的电能损失。
远距离输电的原理。 教学难点 远距离输电原理图的理解。 本 节 导 航 1.降低输电损耗的两个途径
2.电网供电1.降低输电损耗的两个途径 需要电能的地方分布很广，而电站相对来说比较集中,因此要把电站的电能向外输送,有的需要输送到远方，这就涉及电能的输送问题。理想远距离输电图可靠 保质 经济 （1）电能便于远距离输送（2）输送电能的基本要求 电能通过输电线就可以输送到远方。相对于煤炭、石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，这是它突出的优点。 可靠：是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电。
保质：是指保证电能的质量,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。输电线上的功率损失 注意：任何输电线都有电阻，存在功率损失。 原因：由于输电线长，电阻大，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。 设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为： 如果输送的电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为l，横截面积为S，电阻率为? 。则功率损失可表示为：减少输电线上功率损失的方法 ①减小输电线长度l：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R。
②减小电阻率?：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。
③增大导线的横截面积S：这要多耗资金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。 （1）减小输电线的电阻R（2）减小输电电流I ①减小输送功率P：由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失。
②提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍。 提高输电电压，是减少电能损失的行之有效的办法。是不是输电电压越高越好？为什么？ 不是。电压过高,会增加绝缘有困难，因而架线的费用增加,输电线路还容易向大气放电,增加电能的损失。要综合考虑,选择合适的输电电压。远距离输电原理图升压变压器降压变压器远距离输电示意图 我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。交流高压输电的基本环节 交流高压输电基本环节示意图 2.电网供电输电过程示意图 （1）将多个电厂发的电通过输电线、电站连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网。 （2）现在，有的还与外国联网，形成国际化的电网 （3）优点： ①减少发电设施的重复建设，降低运输成本。 ②可保证发电和供电的安全可靠，方便调整供需平衡使电力供应更加可靠、质量更高。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实际采用的几种输电方式 （1）输电导线发热损失电能的计算：P损=I2R。 （2）减少输电导线发热损失电能的方法： 减小输电线的R和I。 （3）减小输电线的电流方法——提高输电电压，P输=ＵＩ。 （4）减小输电线的电阻的方法： ①选用电阻率小的金属作导线材料 ②增大导线的横截面 ③综合：多股绞线——钢芯铝线 （5）高压输电全过程；示意图和有关计算。 （6）电网供电： 网络化，国际化。经济、可靠、质量高。 1.（2009北京石景山区）远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是① 可节省输电线的铜材料 ② 可根据需要调节交流电的频率 ③ 可减少输电线上的能量损失 ④ 可加快输电的速度
上述四种说法正确的是（ ）
A. ① ② B. ① ③ C. ② ③ D. ③ ④B 2.（2008上海高考）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω。若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。 1.学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？解答：（1）5424W （2）250V （3）144W 2.发电机的输出电压为220V输出功率为44kW，每条输电线上的电阻为2Ω （1）若将发电机发出的电不经过变压器，直接输送给用户，求用户得到的电压和功率分别是多少？ （2）如果发电站先用变压比为1：10的升压器将电压升高，经同样的输电线路后再经过10：1的变压器变压后输送给用户，那么用户得到的电压和功率各是多少？解答：（1）140V，28000W （2）219.2V，43840W 3.利用超导材料可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kw，电压为800V，若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（ ）A. 1kw B. 1.6×103kw C. 1.6kw D. 10kwＡ 1.解答：当U=110KV时，导线中的电流I=43.6A。当U=110V时，导线中的电流I=43600A。公式U=IR中的U、I、R对应于同一段电路，同理，公式P=UI中的P、U、I也是对应于同一段电路的物理量。在此题中的功率P并不是输电线上消耗的功率，而是发电机（电源）、输电线以及用户构成的闭合电路的总功率，U是此电路的总电压，而I是回路的总电流（也是流经输电线的电流），如果输电线的电阻为R，则U≠IR，原因是U并非输电线上的电压降，而P=IU，原因是和三个量是对应于同一段电路，即电路总电压U、总电流I、总功率P。 2.解答： 公式P损=UI和U=Ir都是错误的，U是输电电压，而非输电线上的电压降。正确的推导应该是：设输电电压为U，输送的电功率为P。P损=I2r（1）,I=P/U（2）,将公式（2）带入（1）式中，得到：P损=P2/U2r （3）,由（3）式可知要减小功率损失P损，就应当用高压送电和减小输电线的电阻r。 3.解答：用110V电压输电，电压损失为90V。用11KV电压输电，电压损失为0.9V。 4.解答：2.5×103。 5.解答：假如用250V的电压输电，输电导线上的功率损失△P=3.2kW。用户得到的功率P用=16.8kW。假如用500V的电压输电，输电导线上的功率损失△P=0.8kW。用户得到的功率P用=19.2kW。 6.解答： （1）4.32×102 A，25A （2）200V，4×103V （3）1/16 , 190/11
