高中物理選修32第五部分交流電ppt課件

1、高中物理選修高中物理選修3-2第五章第五章 青島十七中高二物理集備組青島十七中高二物理集備組2007.9.26 教材分析與教學(xué)建議教材分析與教學(xué)建議第五章第五章 交流電交流電交變電流交變電流2 描畫交變電流的物理量描畫交變電流的物理量電感和電容對交變電流的影電感和電容對交變電流的影響響變壓器變壓器電能的保送電能的保送 2007考試闡明考試闡明1 交變電流交變電流.交變電流的圖像交變電流的圖像2 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值式、峰值和有效值 3 理想變壓器理想變壓器 4 遠(yuǎn)間隔輸電遠(yuǎn)間隔輸電 一教學(xué)的思索 1教學(xué)的難點 2教學(xué)的重點 3考試的熱點有效值的概念有效值

2、的概念,遠(yuǎn)間隔輸電過程的有關(guān)計算遠(yuǎn)間隔輸電過程的有關(guān)計算.交流電的變化規(guī)律及其運用交流電的變化規(guī)律及其運用,理想變壓器的運用理想變壓器的運用.交流電的變化規(guī)律及其運用交流電的變化規(guī)律及其運用.教學(xué)的時間安排第第1單元單元 5.1 交變電流交變電流 1學(xué)時學(xué)時 5.2 描畫交變電流的物理量描畫交變電流的物理量1學(xué)時學(xué)時 習(xí)題課習(xí)題課 1 學(xué)時學(xué)時第第2單元單元 5.3 電感和電容對交變電流的影響電感和電容對交變電流的影響1學(xué)時學(xué)時第第3單元單元 5.4 變壓器變壓器 2學(xué)時學(xué)時 5.5 電能的保送電能的保送 1學(xué)時學(xué)時 二、教學(xué)設(shè)計思緒及教學(xué)建議二、教學(xué)設(shè)計思緒及教學(xué)建議 1、交變電流、交變電流

3、2、描畫交變電流的物理量、描畫交變電流的物理量3、電感和電流對交變電流的影響、電感和電流對交變電流的影響4、變壓器、變壓器5 、電能的保送、電能的保送教學(xué)目的一知識與技藝教學(xué)目的一知識與技藝1使學(xué)生了解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。使學(xué)生了解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3了解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。了解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。二過程與方法二過程與方法1掌握描畫物理量的三種根本方法文字法、公式法、圖掌握描畫物理量的三種根本方法文字法、公式法、圖象法。象法。2培育學(xué)生察看

4、才干，空間想象才干以及將立體圖轉(zhuǎn)化為培育學(xué)生察看才干，空間想象才干以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的才干。平面圖形的才干。3培育學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的才干。培育學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的才干。三情感、態(tài)度與價值觀三情感、態(tài)度與價值觀經(jīng)過實驗察看，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培育良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，領(lǐng)會經(jīng)過實驗察看，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培育良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，領(lǐng)會運用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的重要性運用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的重要性重點：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。重點：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。難點：交變電流的變化規(guī)律及運用。難點：交變電流的變化規(guī)律及運用。 第一節(jié)、交變電流第一節(jié)、交變電流5.1 交變電流交變電流

5、一一.交變電流的產(chǎn)生過程交變電流的產(chǎn)生過程 教材并沒有直接給出線圈在各個位置時電流的方教材并沒有直接給出線圈在各個位置時電流的方向向, ,而是以問題的方式引導(dǎo)學(xué)生本人分析而是以問題的方式引導(dǎo)學(xué)生本人分析. .1.實際探求實際探求建議建議: :將一個周期內(nèi)的四個位置和四個過程的電流大小、方將一個周期內(nèi)的四個位置和四個過程的電流大小、方向從中性面起依次以問題的方式展現(xiàn)向從中性面起依次以問題的方式展現(xiàn), ,讓學(xué)生對交變電流的讓學(xué)生對交變電流的產(chǎn)生過程有一個完好的認(rèn)識產(chǎn)生過程有一個完好的認(rèn)識1 1圖圖5.1-35.1-3中，甲圖所示時辰線圈中電流為多大？在線圈中，甲圖所示時辰線圈中電流為多大？在線圈由

6、甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，ABAB中電流向哪個方向流動？大小如何中電流向哪個方向流動？大小如何變化？到乙圖所示時辰，線圈中電流大小有何特點？變化？到乙圖所示時辰，線圈中電流大小有何特點？2 2在線圈由乙轉(zhuǎn)到丙的過程中，在線圈由乙轉(zhuǎn)到丙的過程中，ABAB中電流向哪個方向流動？中電流向哪個方向流動？大小如何變化？到丙圖所示時辰，線圈中電流大小有何特點？大小如何變化？到丙圖所示時辰，線圈中電流大小有何特點？3 3在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，ABAB中電流向哪個方向流中電流向哪個方向流動？大小如何變化？到丁圖所示時辰，線圈中電流大小有動？大小如何變化？到丁圖所示時辰

7、，線圈中電流大小有何特點？何特點？ 4 4在線圈由丁轉(zhuǎn)到甲的過程中，在線圈由丁轉(zhuǎn)到甲的過程中，ABAB中電流向哪個方向中電流向哪個方向流動？大小如何變化？流動？大小如何變化？2.實驗驗證實驗驗證(1)(2)二二.交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 教材中未對交變電流的瞬時值表達(dá)式作實際推導(dǎo)，建議在教材中未對交變電流的瞬時值表達(dá)式作實際推導(dǎo)，建議在實踐教學(xué)中對交變電流的瞬時值表達(dá)式進(jìn)展推導(dǎo)。實踐教學(xué)中對交變電流的瞬時值表達(dá)式進(jìn)展推導(dǎo)。給出交流電和直流電的概念給出交流電和直流電的概念.(強調(diào)方向的區(qū)別強調(diào)方向的區(qū)別)在課后的問題與練在課后的問題與練習(xí)中有兩道題用到習(xí)中有兩道題用到Em=NBS(1

8、)定義定義:與磁感線垂直的與磁感線垂直的平面。平面。(2)強調(diào)強調(diào):線圈處于中性線圈處于中性面位置時，穿過線圈面位置時，穿過線圈最最大，但大，但I(xiàn)=0。線圈越過中性面，線圈線圈越過中性面，線圈中感應(yīng)電流方向要改動。中感應(yīng)電流方向要改動。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改動兩次。向改動兩次。1.中性面中性面2交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律(1)假設(shè)線圈有N匝時，相當(dāng)于N個完全一樣的電源串聯(lián)，e=NBL1L2sint， 令Em=NBL1L2=NBS=Nm， 叫做感應(yīng)電動勢的峰值，e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時值。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，電流的最I(lǐng)m=Em/(r+R) ，電壓的瞬時

9、值i=Imsint(3)根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值U=Umsint。電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間 關(guān)系圖像3.交流電的圖像交流電的圖像此處可與此處可與t圖相圖相比較比較三幾種常見的交變電波形三幾種常見的交變電波形 第二節(jié)第二節(jié). 描畫交變電流的描畫交變電流的物理量物理量 一知識與技藝一知識與技藝1了解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它了解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系。們之間的關(guān)系。2了解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)了解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國消費和生活用電的周期頻率的系。知道我國消費和生活用電的周期頻率

10、的大小。大小。二過程與方法二過程與方法能運用數(shù)學(xué)工具描畫和分析處置物理問題。能運用數(shù)學(xué)工具描畫和分析處置物理問題。三情感、態(tài)度與價值觀三情感、態(tài)度與價值觀讓學(xué)生了解多種電器銘牌，引見現(xiàn)代科技的突飛猛讓學(xué)生了解多種電器銘牌，引見現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情重點：交變電流有效值概念。重點：交變電流有效值概念。難點：交變電流有效值概念及計算。難點：交變電流有效值概念及計算。 一周期和頻率：fT1二交變電流的峰值Em，Im，Um交變電流的峰值是交變電流在一個周期內(nèi)所能到達(dá)的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度。電容器的耐壓值是指可以加在它兩端的最大電壓，假

11、設(shè)電源電壓的最大值超越耐壓值，電容器能夠被擊穿。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實踐中通常用有效值表示交變電流的大小。fT22留意對轉(zhuǎn)速與頻率的了解留意對轉(zhuǎn)速與頻率的了解問題情景三.有效值E、I、U2mII 2mUU 、定義：讓交變電流和直流電經(jīng)過同樣的電阻，假設(shè)它們在一樣時間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母U、I、E表示有效值。強調(diào)上面三式僅適用于正弦或余弦交流電各種運用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。交變電流表電壓表或電流表所測值為有效值。計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。僅在熱效應(yīng)上等效，并非在一切方面都等效2mEE 2正弦交

12、流電有效值和最大值的關(guān)系留意區(qū)分交流電的“四值、最大值、有效值、平均值、瞬時值第三節(jié). 電感和電容對交變電流的影響 一知識與技藝1了解為什么電感對交變電流有妨礙作用。2知道用感抗來表示電感對交變電流妨礙作用的大小，知道感抗與哪些要素有關(guān)。3知道交變電流能經(jīng)過電容器.知道為什么電容器對交變電流有妨礙作用。4知道用容抗來表示電容對交變電流的妨礙作用的大小.知道容抗與哪些要素有關(guān)。二過程與方法1培育學(xué)生獨立思索的思想習(xí)慣。2培育學(xué)生用學(xué)過的知識去了解、分析新問題的習(xí)慣。三情感、態(tài)度與價值觀培育學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識運用到實踐中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。重點1電感、電容對交變電流的妨礙作用。2感抗、容抗的物理

13、意義。難點1感抗的概念及影響感抗大小的要素。2容抗概念及影響容抗大小的要素。 一電感對交變電流的妨礙作用一電感對交變電流的妨礙作用演示電阻、電感對交、直流的影響。實驗電路演示電阻、電感對交、直流的影響。實驗電路如以下圖甲、乙所示：如以下圖甲、乙所示：闡明：由于電感線圈闡明：由于電感線圈中經(jīng)過交變電流時產(chǎn)中經(jīng)過交變電流時產(chǎn)生自感電動勢，妨礙生自感電動勢，妨礙電流變化，對交變電電流變化，對交變電流有妨礙作用流有妨礙作用.電感對電感對交變電流妨礙作用大交變電流妨礙作用大小用感抗來表示小用感抗來表示.線圈線圈自感系數(shù)越大，交變自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感電流的頻率越高，感抗越大抗越大.、感抗的

14、利用、感抗的利用1低頻扼流圈低頻扼流圈自感系數(shù)很大。對低頻交變電流有很大的妨礙作用。自感系數(shù)很大。對低頻交變電流有很大的妨礙作用。即即“通直流、阻交流。通直流、阻交流。2高頻扼流圈高頻扼流圈自感系數(shù)小。對低頻交變電流妨礙小，對高頻交變自感系數(shù)小。對低頻交變電流妨礙小，對高頻交變電流妨礙大。即電流妨礙大。即“通低頻、阻高頻通低頻、阻高頻 、線圈的作用：線圈有、線圈的作用：線圈有“通直流、阻交流或通直流、阻交流或“通低頻，阻高頻特征通低頻，阻高頻特征、感抗：電感對交流電的妨礙作用的大小、感抗：電感對交流電的妨礙作用的大小、影響感抗的要素：自感系數(shù)，交流電頻率。線圈自感系、影響感抗的要素：自感系數(shù)，

15、交流電頻率。線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大。數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大。二、交變電流可以經(jīng)過電容器二、交變電流可以經(jīng)過電容器演示電容對交、直流的影響。演示電容對交、直流的影響。實驗電路如下圖：實驗電路如下圖：電容器交替進(jìn)展充電和放電，電路中就有了流，表現(xiàn)為交流經(jīng)過了電容器。 、電容器的作用：電容器具有、電容器的作用：電容器具有“通交流、隔直流通交流、隔直流“通高頻、阻低頻的特點通高頻、阻低頻的特點 、容抗：電容對交流電的妨礙作用的大小、容抗：電容對交流電的妨礙作用的大小、影響容抗的要素：電容，交流電頻率。電容器、影響容抗的要素：電容，交流電頻率。電容器的電容越大，交變

16、電流頻率越高，容抗越小的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小三三.電容器對交變電流的妨礙作用電容器對交變電流的妨礙作用本節(jié)內(nèi)容不用做太本節(jié)內(nèi)容不用做太多的運用訓(xùn)練多的運用訓(xùn)練電容越大電容越大,在同樣電壓下電容器在同樣電壓下電容器包容電荷越多，因此充放電的包容電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越??；交變電流越大，容抗就越??；交變電流的頻率越高，充放電進(jìn)展電流的頻率越高，充放電進(jìn)展得越快，充放電電流越大，容得越快，充放電電流越大，容抗越小抗越小.四四.變壓器變壓器 一知識與技藝一知識與技藝1知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的任務(wù)原理。知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的任務(wù)原理。2了解理想變壓器原、副線

17、圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系和電流了解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系和電流與匝數(shù)的關(guān)系，能運用它分析處理有關(guān)問題。與匝數(shù)的關(guān)系，能運用它分析處理有關(guān)問題。二過程與方法二過程與方法在探求變壓比、電流比和匝數(shù)比的關(guān)系中培育學(xué)生運用物在探求變壓比、電流比和匝數(shù)比的關(guān)系中培育學(xué)生運用物理理想化模型分析問題、處理問題的才干。理理想化模型分析問題、處理問題的才干。三情感、態(tài)度與價值觀三情感、態(tài)度與價值觀1使學(xué)生領(lǐng)會到能量守恒定律是普遍適用的。使學(xué)生領(lǐng)會到能量守恒定律是普遍適用的。2培育學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。培育學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。重點：探求變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。重點：探求變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。難點：

18、探求變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。難點：探求變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。一.變壓器的原理、構(gòu)造：變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈、構(gòu)造：變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈構(gòu)成的。構(gòu)成的。一個線圈跟電源銜接，叫原線圈初級線圈，另一個線圈一個線圈跟電源銜接，叫原線圈初級線圈，另一個線圈跟負(fù)載銜接，叫副線圈次級線圈。兩個線圈都是絕緣導(dǎo)跟負(fù)載銜接，叫副線圈次級線圈。兩個線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。、畫出變壓器的構(gòu)造表示圖和符號，如以下圖示：、畫出變壓器的構(gòu)造表示圖和符號，如以下圖示：用可拆變壓器用可拆變壓器向?qū)W生展現(xiàn)變向

19、學(xué)生展現(xiàn)變壓器的構(gòu)造壓器的構(gòu)造、變壓器的原理：互感景象時變壓器任務(wù)的根底。經(jīng)過互感景象，電源的能量可以從一個線圈傳輸給另一個線圈。二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系、利用可拆變壓器，學(xué)生電源，多用電表，導(dǎo)線、利用可拆變壓器，學(xué)生電源，多用電表，導(dǎo)線假設(shè)干，探求變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)假設(shè)干，探求變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系系本卷須知：本卷須知：1銜接好電路后，同組同窗分別獨銜接好電路后，同組同窗分別獨立檢查，然后由教師確認(rèn)，電路銜接無誤才干接通立檢查，然后由教師確認(rèn)，電路銜接無誤才干接通電源。電源。2留意人身平安。只能用低壓交流電源，可運留意人身平安。只能用低壓交流電源，可運用

20、電源電壓為用電源電壓為V3運用多用電表交流電壓檔測電壓時，先用最運用多用電表交流電壓檔測電壓時，先用最大量程測試，然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)展丈量。大量程測試，然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)展丈量。2121實驗次數(shù)123456原線圈匝數(shù)n1n1n1n1n2n2n2副線圈匝數(shù)n2n1n12 n1n2n22 n2副線圈輸出電壓U2結(jié)論取取U1U16V6V2電壓與匝數(shù)的關(guān)系電壓與匝數(shù)的關(guān)系 2121nnUU2121nnUU讓學(xué)生實驗分讓學(xué)生實驗分析數(shù)據(jù)，歸納析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論結(jié)論、理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫做理想變、理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。壓器。只適用于理想變壓器。只適用于理想變壓器。

21、實踐上變壓器的任務(wù)效率都很高，可近似當(dāng)成理想變實踐上變壓器的任務(wù)效率都很高，可近似當(dāng)成理想變壓器處置。壓器處置。 2121nnUU三、理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功三、理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率相等：率相等：P出出=P入入四、電流與匝數(shù)的關(guān)系四、電流與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器只需一個副線圈，那么原副線圈中的電流理想變壓器只需一個副線圈，那么原副線圈中的電流I1與與I2 ，據(jù)，據(jù)P出出=U2I2，P入入=U1I1及及P出出=P入入得：得：121221nnUUII學(xué)生在教師的引學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)展實際探導(dǎo)下進(jìn)展實際探求求思索一：升壓變壓器，思索一：升壓變壓器，n2n1，

22、降壓變壓器，降壓變壓器，n2n1。升壓變壓器，升壓變壓器，I2I1。思索二：在繞制升壓變壓器原副線圈時，副線圈導(dǎo)線思索二：在繞制升壓變壓器原副線圈時，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好，還是細(xì)一些好？降壓變壓應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好，還是細(xì)一些好？降壓變壓器呢？器呢？由于升壓變壓器，由于升壓變壓器，I2I1，所以副線圈導(dǎo)線，所以副線圈導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗一些。要比原線圈導(dǎo)線粗一些。自學(xué)了解：電壓互感器和電流互感器的作用和原理自學(xué)了解：電壓互感器和電流互感器的作用和原理五運用五運用第五節(jié)第五節(jié).電能的保送電能的保送 一知識與技藝一知識與技藝1知道知道“便于遠(yuǎn)間隔保送是電能的優(yōu)點，知道輸電過程。便于遠(yuǎn)

23、間隔保送是電能的優(yōu)點，知道輸電過程。2知道降低輸電損耗的兩個途徑，會進(jìn)展遠(yuǎn)間隔輸電的有關(guān)計知道降低輸電損耗的兩個途徑，會進(jìn)展遠(yuǎn)間隔輸電的有關(guān)計算算3了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。二過程與方法二過程與方法經(jīng)過思索、討論、閱讀，培育學(xué)生閱讀、分析、綜合和運用才干經(jīng)過思索、討論、閱讀，培育學(xué)生閱讀、分析、綜合和運用才干三情感、態(tài)度與價值觀三情感、態(tài)度與價值觀1培育學(xué)生遇到問題要仔細(xì)、全面分析的科學(xué)態(tài)度。培育學(xué)生遇到問題要仔細(xì)、全面分析的科學(xué)態(tài)度。2引見我國遠(yuǎn)間隔輸電概略，激發(fā)學(xué)生投身祖國建立的熱情。引見我國遠(yuǎn)間隔輸電概略，激發(fā)學(xué)生投身祖國建立的熱情。重點：找出影響遠(yuǎn)間隔輸電損失

24、的要素，使學(xué)生了解高壓輸電可重點：找出影響遠(yuǎn)間隔輸電損失的要素，使學(xué)生了解高壓輸電可減少功率與電壓損失。減少功率與電壓損失。難點：了解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓難點：了解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓和損失電壓U。一、降低輸電損耗的兩個途徑一、降低輸電損耗的兩個途徑1.減小輸電線的電阻根據(jù)電阻定律電阻定律可知r= ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法：減小資料的電阻率.銀的電阻率最小，但價錢昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線.減小輸電線的長度L不可行，由于要保證輸電間隔. 添加導(dǎo)線的橫截面積.近間隔輸電可適當(dāng)增大橫截面積。對于遠(yuǎn)間隔輸電，假設(shè)添加導(dǎo)線的橫截面積，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且架線困難。 2.減小輸電電流 在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=UI可知，要減小輸電線中的電流I，必需提高輸電電