2012【优化方案】精品课件：教科物理选修1-1第3章第2节　交变电路

(共36张PPT)
第2节　交变电路
课前自主学案
核心要点突破
学习目标
课堂互动讲练
第2节
知能优化训练
学习目标
1.知道交变电路的组成．
2．理解交变电压及交变电流的图像和主要特征物理量．
3．理解电容和电感对电流的阻碍作用．
课前自主学案
一、交变电路的组成
1．交变电路的组成：交变电路由________及____、____、____等元件组成．
交变电源
电阻
电容
电感
2．常见的两种交变电路
图3－2－1
3．交变电源一般由交流发电机供给，电压为220 V，常称为“____”．
二、交变电压及交变电流
1．描述交变电流的物理量
(1)峰值：说明交变电流在变化过程中所能达到的______，U0、I0分别为交变电流____、____的峰值．
(2)周期和频率
①周期：交变电流__________________所用的时间，符号为___.我国电网交变电流的周期是______.
市电
最大值
电压
电流
完成一次周期性变化
T
0.02 s
②频率：交变电流在1 s内发生__________的次数，符号为__，单位为Hz.我国电网交变电流的频率是______.
③周期和频率的关系：T＝____ .
(3)有效值：在一个周期内，某交流电通过电阻R所产生的热量与某一恒定电流在同样的时间内通过该电阻所产生的热量____，那么这个直流电压(电流)的____就叫做该交流电压(电流)的有效值．
周期性变化
f
50 Hz
相等
大小
I0sin2πft
U0sin2πft
三、电容
1．概念：电容器通常简称为“电容”．
2．组成：一般由两块彼此绝缘又相互____的导体组成．
3．表示方法：用字母“___”及电路符号
“ ”表示．
4．作用：通____、隔____．
5．电容器对交流电阻碍作用的大小用“____”来表示．
靠近
C
交流
直流
容抗
四、电感
1．概念：交变电路中的电感器简称“电感”．
2．组成：通常由____或加铁芯的线圈构成．
3．表示方法：用字母“__”及电路符号“ ”表示．
4．作用：通____、阻____．
5．电感器对交流电阻碍作用的大小用“____”来表示．
线圈
L
直流
交流
感抗
思考感悟
电感器的线圈中间插有铁芯有什么作用？
提示：电感器对交流电有阻碍作用，电感器的线圈中间插有铁芯后，可以使它们的阻碍作用明显增强，大大增强了其性能．
核心要点突破
一、交变电流的产生及特点
1．什么是交变电流
(1)直流电：方向不随时间变化的电流，称为直流电，简称直流，用字母“DC”或符号“－”表示．
(2)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母“AC”或符号“～”表示．
注意：电流方向随时间做周期性变化，是交流电的最主要特征，也是交流电与直流电的最主要区别．
2．交变电流的产生
交变电流是由交流发电机产生的．那么，交流发电机是怎样产生交变电流的？交流发电机的基本构造又怎样？
(1)交流发电机的结构
如图3－2－2是交流发电机的结构和原理示意图．它分为一个可转动的线圈(电枢)和一个磁体两大部分．线圈在磁场中转动产生的电流通过滑环和电刷输给用电器．即由定子和转子组成，转子的转动使穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中激发出感应电动势．
图3－2－2
(2)交流发电机的原理
当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈中就产生感应电流．线圈做周期性的运动，在线圈中就产生了大小和方向随时间变化的交变电流．
3．交流的变化规律
日常使用的电是由电网送来的，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，叫做正弦式电流．
(1)表达式：u＝U0sin2πft　i＝I0sin2πft
(2)图像：(如图3－2－3所示)
图3－2－3
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．图3－2－4中画出了六种电流随时间变化的图像．这六个图中的电流，都随时间t做周期性变化，其中属于交变电流的是________，属于正弦式电流的是________．
图3－2－4
答案：ACEF　C
3．在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．如电功率的计算式：P＝IU中，U、I均为有效值．
4．在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值．在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值．
5．我国民用交变电流：照明电压220 V和动力电压380 V都是指有效值．
特别提醒：计算交变电流有效值的方法：计算有效值时，让所给交变电流通过电阻R，计算出交变电流在一个周期内所发出的热量，将它用相应的物理量的有效值表示，列方程求出相应的有效值．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年黑龙江调研)下面关于交流的说法中正确的是(　　)
A．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值
B．跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值
C．交流电器设备上所标的电压和电流是交流的最大值
D．用交流电流表和电压表测定的读数是交流的瞬时值
解析：选AB.C、D两项中均指交流电的有效值．
三、三元件对电流阻碍作用的理解
1．电阻器对电流有阻碍作用的理解
电阻器是金属导体，内部有可以自由移动的自由电子和不能移动的带正电的原子核，形成电流时自由电子定向移动，必然与带正电的原子核有相互作用，产生阻碍作用．
2．交流电能“通过”电容器的理解
①电流实际上并没有通过电容器的电介质，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板．
②电容器“通交流”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器．交流电的频率越低，电流的通过能力越低．
3．电感器对电流阻碍作用的理解
交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用．交流电的频率越高，阻碍作用越明显．
小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图3－2－5所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是(　　)
交流的变化规律
例1
课堂互动讲练
图3－2－5
A．交变电流的周期为0.125 s
B．交变电流的频率为8 Hz
C．交变电流的最大值为2 A
D．交变电流的最大值为4 A
【答案】　C
解析：选A.电压表测的是电压的有效值，故A对B错；在C选项中，打点的时间间隔应为0.02 s，C错；在D选项中，因小灯泡的额定电压恰好等于交流电压的有效值，故小灯泡正常发光，D错．
如图3－2－6表示一交变电流的电流随时间而变化的图像．此交变电流的有效值是(　　)
有效值的计算
例2
图3－2－6
【答案】　B
变式训练2　图3－2－7甲所示的是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交流电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压波形如图乙所示，此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为(　　)
图3－2－7
A．110 V B．156 V
C．220 V D．311 V
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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