人教版高中物理選擇性必修第二冊第三章交變電流

第三章交變電流3.1交變電流人教版高中物理選擇性必修第二冊目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

當(dāng)堂小練1.認(rèn)識交變電流，知道生產(chǎn)生活中使用的大多是正弦式交變電流.2.知道正弦式交變電流方向和大小的變化規(guī)律.

3.了解發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.

學(xué)習(xí)目標(biāo)新課導(dǎo)入思考：當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?二極管交替閃爍一、交變電流與直流電交變電流：大小和方向隨時間做周期性變化的電流(1、2)

直流電：方向不隨時間變化的電流（3）

恒定電流：大小和方向都不隨時間變化的電流（4）新課講解思考討論手搖發(fā)電機(jī)為什么會產(chǎn)生交變電流？交流發(fā)電機(jī)的工作原理將手搖式發(fā)電機(jī)與定值電阻、電流表串聯(lián)。讓線框從如圖所示的中性面開始沿逆時針方向轉(zhuǎn)動；觀察：電流表的示數(shù)將發(fā)生怎么樣的變化。簡化圖思考討論二.交變電流的產(chǎn)生線圈在甲圖位置是否有感應(yīng)電流？線圈在乙圖位置是否有感應(yīng)電流？在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？由B→A×?線圈在丙圖位置是否有感應(yīng)電流？線圈在丁圖位置是否有感應(yīng)電流？在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？由A→B×?思考：線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流？轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中電流最大？×?×?×?中性面：與磁感線垂直的平面線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零線圈每經(jīng)過中性面一次，交流電方向改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周（交流電的一個周期），兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。中性面的垂面線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大×?×?思考：單匝線圈經(jīng)過中性面的垂面時感應(yīng)電動勢是多大？總結(jié)：（1）手搖式發(fā)電機(jī)快速轉(zhuǎn)動時二極管交替閃爍。（2）線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。總結(jié)：（3）兩個特殊位置的各物理量有如下特征。設(shè)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω．經(jīng)過時間t，AB、CD寬L1，AD、BC長L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？AB邊切割磁感線的有效速度多大？AB邊中的感應(yīng)電動勢多大？線圈中的感應(yīng)電動勢多大？⑥若為N匝線圈，則感應(yīng)電動勢多大？思考：能否通過法拉第電磁感應(yīng)定律計算線圈在任意位置的感應(yīng)電動勢？任意時刻t的磁通量：法拉第電磁感應(yīng)定律：BA(B)D(C)t=0θ中性面思考1：如果從中性面的垂面開始計時，線圈在任意位置的感應(yīng)電動勢又怎么表示？BA(B)D(C)t=030思考2：如果計時零時刻線圈較中性面已轉(zhuǎn)過30度角，線圈在任意位置的感應(yīng)電動勢又怎么表示？t=0三.交變電流的變化規(guī)律矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化——正弦式交流電感應(yīng)電動勢瞬時表達(dá)式（中性面計時）：感應(yīng)電動勢峰值：思考：若該線圈給外電阻R供電，設(shè)線圈本身電阻為r，則負(fù)載兩端的電壓u、流過的電流i隨時間變化的規(guī)律是怎樣的？流過負(fù)載的電流：負(fù)載兩端電壓：正弦式交變電流的圖像（中性面計時）不同形式的交流電四.交流發(fā)電機(jī)了解：交流發(fā)電機(jī)的分類？旋轉(zhuǎn)電樞式、旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式：旋轉(zhuǎn)電樞轉(zhuǎn)動，磁極不動的發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)磁極式：如果磁極轉(zhuǎn)動，電樞不動。三峽電站一臺正在吊裝的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子ABCD——線圈（電樞）K、L——圓環(huán)E、F——電刷說明：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)的區(qū)別旋轉(zhuǎn)電樞式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，經(jīng)過裸露的滑環(huán)和電刷引到外電路，如果電壓很高，可能發(fā)生火花放電，滑環(huán)和電刷很快會燒壞。同時，轉(zhuǎn)動的電樞無法做得很大，線圈匝數(shù)也不可能很多，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不能很高。這種發(fā)電機(jī)輸出的電壓一般不超過500V。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)克服了上述缺點，能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓，輸出功率可達(dá)幾百兆瓦。所以，大多數(shù)發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)磁極式的。概念：轉(zhuǎn)子定子的概念不論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分都叫轉(zhuǎn)子，不動的部分都叫定子；所以，旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是電樞，定子是磁極；旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是磁極，定子是電樞。例1．(多選)關(guān)于交變電流和直流電的說法中，正確的是()A．如果電流大小做周期性變化，則一定是交變電流B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化【答案】BD【解析】直流電的特征是電流方向不變，交流電的特征是電流方向周期性改變。另外交變電流不一定都是正弦式電流或余弦式電流。故A、C錯誤，B、D正確。當(dāng)堂小練例2．(多選)矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場且在線框平面內(nèi)的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是()A．當(dāng)線框位于中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最大B．當(dāng)穿過線框的磁通量為零時，線框中的感應(yīng)電動勢也為零C．每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流方向就改變一次D．線框經(jīng)過中性面時，各邊不切割磁感線【答案】CD【解析】線框位于中性面時，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以此時電動勢等于零，穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向在此時刻變化。垂直于中性面時，穿過線框的磁通量為零，切割磁感線的兩邊的速度與磁感線垂直，有效切割速度最大，所以感應(yīng)電動勢最大，此時穿過線框的磁通量的變化率最大。故C、D正確。例3．(多選)如圖所示，形狀或轉(zhuǎn)軸位置不同，但面積均為S的單匝線圈處在同一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以相同的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，從圖示的位置開始計時，則下列說法正確的是()A．感應(yīng)電動勢最大值相同B．感應(yīng)電動勢瞬時值不同C．感應(yīng)電動勢最大值、瞬時值都不同D．感應(yīng)電動勢最大值、瞬時值都相同【答案】AD【解析】根據(jù)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生可知，只要導(dǎo)線框的面積相同、匝數(shù)相同、以相同的角速度在同一勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nBSω都相同；由于導(dǎo)線框都是從中性面開始計時，則感應(yīng)電動勢的表達(dá)式均為：e＝Emsinωt，故說明四個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值及瞬時值均相同，故A、D正確。。例4．(多選)線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢表達(dá)式為e＝10sin20πt(V)，則下列說法正確的是()A．t＝0時，線圈平面位于中性面B．t＝0時，穿過線圈的磁通量最大C．t＝0時，線圈切割磁感線的有效速率最大D．t＝0.4s時，e有最大值10V【答案】AB【解析】由電動勢的瞬時值表達(dá)式可知計時從線圈位于中性面時開始，所以t＝0時，線圈平面位于中性面，磁通量最大，但此時線圈速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速率為零，A、B正確，C錯誤。當(dāng)t＝0.4s時，e＝10sin20πt＝10×sin(20π×0.4)V＝0，D錯誤。例5、一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖所示，則下列說法中正確的是()【答案】B【解析】t＝0時刻，Φ最大，線圈是在中性面位置，A錯誤；t＝0.01s時，Φ＝0，線圈是在線圈平面與磁場平行的位置，感應(yīng)電動勢最大，Φ的變化率最大，B正確；t＝0.02s時刻，線圈在中性面位置，感應(yīng)電動勢為零，C錯誤；t＝0.03s時刻，感應(yīng)電動勢最大，D錯誤。例6、關(guān)于交流發(fā)電機(jī)以下說法正確的是：（）A.常見的交流發(fā)電機(jī)有兩種，一種是旋轉(zhuǎn)電樞式一種是旋轉(zhuǎn)磁極式，其中旋轉(zhuǎn)磁極是交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般超過500V。B.蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸送給外電路的裝置。C.電樞在不同的發(fā)電機(jī)機(jī)中都稱為“定子”磁極則被稱為“轉(zhuǎn)子”。D.我國山峽水電站的發(fā)電機(jī)為“旋轉(zhuǎn)電樞”式發(fā)電機(jī)。【答案】AB【解析】旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，經(jīng)過裸露的滑環(huán)和電刷引到外電路，如果電壓很高，可能發(fā)生火花放電，滑環(huán)和電刷很快會燒壞。同時，轉(zhuǎn)動的電樞無法做得很大，線圈匝數(shù)也不可能很多，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不能很高。這種發(fā)電機(jī)輸出的電壓一般不超過500V。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)克服了上述缺點，能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓，輸出功率可達(dá)幾百兆瓦。所以，大多數(shù)發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)磁極式的，蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸送給外電路，故AB選項正確，D錯誤，不論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分都叫轉(zhuǎn)子，不動的部分都叫定子；所以，旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是電樞，定子是磁極；旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是磁極，定子是電樞。故C選項錯誤。第三章交變電流3.2交變電流的描述目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

當(dāng)堂小練1.知道交變電流周期、頻率的含義及二者之間的關(guān)系；知道峰值和有效值的含義及二者之間的關(guān)系.2.能結(jié)合交變電流的公式和圖像識別周期（頻率）、峰值.

（重點）3.會用周期（頻率）、峰值等物理量通過函數(shù)表達(dá)式和圖像描述交變電流.

（重點）4.會根據(jù)電流的熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流的有效值.（重點）學(xué)習(xí)目標(biāo)正弦式交變電流的大小和方向都隨時間發(fā)生周期性變化，那么我們?nèi)绾蚊枋鲞@種電流的變化特征呢？想一想新課導(dǎo)入我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫作它的周期，通常用T表示，單位是秒。交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時間之比叫做它的頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。頻率通常用f表示，單位是赫茲。或一、周期和頻率新課講解或想一想一交變電流的電壓隨時間的變化圖像如圖所示，這個交變電流的周期是多少？頻率是多少？T=0.02s峰值：Em

＝NωBSIm

＝Em/R總Um

＝Im

R外二、峰值和有效值想一想如圖所示是通過一個R為1Ω的電阻的電流i隨時間變化的曲線。這個電流不是恒定電流。

1.怎樣計算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？

2.如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大？（1）設(shè)0-0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q1，則Q1=12×1×0.2=0.2J設(shè)0.2-0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q2，則Q2=22×1×0.3=1.2J設(shè)0.5-0.8s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q3，則Q3=22×1×0.3=1.2J設(shè)0.8s-1s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q4，則Q4=12×1×0.2=0.2J故1s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2.8J（2）2.8=I2×1×1得出I=1.67A。讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流的電流與電壓分別為I、U，我們就把

I、U

叫作這一交變電流的有效值。RR~二、峰值和有效值理論計算表明，正弦式交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um

之間有如下關(guān)系：這兩個關(guān)系式只適用于正弦式電流。當(dāng)堂小練

A、B是兩個完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的方波交變電流，B通以圖乙所示的正弦交變電流。兩電熱器的電功率之比PA∶PB等于多少？圖甲圖乙圖甲有效值的計算：得出：圖乙有效值的計算：詳細(xì)描述交變電流公式圖像三、正弦式交變電流的公式和圖像新課講解想一想下圖是一個正弦式交變電流的波形圖。根據(jù)i-t圖像求出它的周期、頻率、電流的峰值、電流的有效值。周期0.2s頻率5Hz電流的峰值10A電流的有效值

A總結(jié)以上兩種情況下交流電的表達(dá)式四、電感器和電容器對交變電流的作用按如圖所示的電路圖，將燈泡與帶鐵心線圈L串聯(lián)后分別連接在直流（DC）與交流（AC）電路中，觀察燈泡的亮度。觀察發(fā)現(xiàn)：甲圖中的小燈泡更亮；改變圖乙中交流電的頻率：繼續(xù)觀察小燈泡的亮度：觀察：電感器對交變電流的作用觀察發(fā)現(xiàn)：當(dāng)交流電的頻率增大時，小燈泡變暗，頻率減小時小燈泡變亮?？偨Y(jié)：電感器對交變電流的作用電感器的作用：實驗和理論分析都表明，線圈的自感越大、交流的頻率越高，線圈的感抗就越大。由于線圈與交變電流之間的電磁感應(yīng)作用所引起的阻礙作用，這叫感抗。觀察：電容器對交變電流的作用按如圖所示的電路圖，將燈泡與電容器串聯(lián)后分別連接在直流（DC）與交流（AC）電路中，觀察燈泡的亮度。觀察發(fā)現(xiàn)：閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)甲圖中的小燈泡不亮；乙圖中的小燈泡變亮；改變圖乙中交流電的頻率：繼續(xù)觀察小燈泡的亮度：觀察：電容器對交變電流的作用觀察發(fā)現(xiàn)：當(dāng)交流電的頻率增大時，小燈泡變亮，頻率減小時小燈泡變暗。總結(jié)：電容器對交變電流的作用電容器的作用：實驗和理論分析都表明，電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，即容抗越小。電容器對交流阻礙作用的大小叫容抗。四、電感器和電容器對交變電流的作用扼流圈是電工技術(shù)和電子技術(shù)常用的元件，它利用了電感器對交流的阻礙作用，分為高頻扼流圈和低頻扼流圈。電感器電容器——感抗——容抗作用：通直流、阻交流、通低頻、阻高頻；作用：通交流、阻直流、通高頻、阻低頻；一、周期和頻率二、峰值和有效值三、正弦式交變電流的公式和圖像四、電感器和電容器對交變電流的作用課堂小結(jié)當(dāng)堂小練第三章交變電流3.3變壓器目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

當(dāng)堂小練1.知道變壓器的工作原理.2.掌握理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系.

（重點）3.會用能量的觀點理解變壓器的工作原理.

4.經(jīng)歷探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系過程，提高科學(xué)探究的能力.學(xué)習(xí)目標(biāo)變電站的大型變壓器高壓輸電中的變壓器小型變壓器認(rèn)識生活中的變壓器新課導(dǎo)入一、觀察變壓器結(jié)構(gòu)1.構(gòu)造原線圈副線圈（1）鐵芯：絕緣硅鋼片疊合而成

（2）原線圈：與交流電源相連的線圈叫做原線圈也叫初級線圈（3）副線圈：與負(fù)載相連的線圈叫做副線圈也叫次級線圈新課講解~(1)原線圈(初級線圈)

(2)副線圈(次級線圈)其匝數(shù)用n1表示原線圈兩端的電壓叫變壓器的輸入電壓U1

其匝數(shù)用n2表示副線圈兩端的電壓叫變壓器的輸出電壓U22.示意圖思考：我們發(fā)現(xiàn)變壓器原副線圈不相通，那么給原線圈接直變電源，副線圈接一個小燈泡，通電后，小燈泡會發(fā)光嗎，為什么？如果將原線圈改接為交流電源，小燈泡會發(fā)光嗎？

二、變壓器的工作原理原線圈接交流電原線圈中的磁場發(fā)生改變在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢副線圈中的磁通量隨之發(fā)生改變副線圈有感應(yīng)電流U2U1×～1.互感現(xiàn)象中的能量傳輸關(guān)系

變壓器能輸送電能是利用了電磁感應(yīng)。在原線圈上由變化的電流激發(fā)了一個變化的磁場，即電場的能量轉(zhuǎn)變成磁場的能量；通過鐵芯使這個變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，于是在副線圈上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場的能量轉(zhuǎn)化成了電場的能量三、理想變壓器

現(xiàn)實中的變壓器：1．由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造成誤差。2．原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)，造成誤差。3．鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。理想變壓器：我們把沒有能量損失的變壓器叫作理想變壓器。理想變壓器也是一個理想化模型。本章涉及的習(xí)題不做特殊說明我們一般認(rèn)為是理想變壓器。四、理想變壓器規(guī)律（一）線圈中鐵芯的功能如圖，將變壓器兩線圈上下疊放，插入鐵芯，原線圈接交流電，副線圈接一額定電壓為3V燈泡，燈泡發(fā)光。將鐵芯逐漸抽出，燈逐漸變暗。接近全部抽出時，燈熄滅。再將鐵芯插回，燈又變亮。可見，閉合鐵芯可以將更多的磁感線限制在其內(nèi)，形成一個閉合的磁路。盡量減小磁場能的散失。（二）原副線圈中的功率關(guān)系理想變壓器無能量損失，所以副線圈的輸出功率等于原線圈的輸入功率。說明：2.如果負(fù)載中有多個副線圈輸出時，輸入功率等于副線圈上輸出功率之和。即：P入=P出1+P出2+.....1.變壓器的輸入功率由輸出功率決定。即：按需分配（三）原副線圈中的頻率關(guān)系在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發(fā)出同頻率的交流電。f1=f2變壓器不會改變交變電流原線圈中的頻率大小（四）電壓關(guān)系

實驗探究1、實驗?zāi)康奶骄孔儔浩髟⒏本€圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。2、實驗原理如圖所示變壓器是由原線圈、副線圈和鐵芯組成的。電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生磁場，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈就存在輸出電壓。3、實驗器材可變匝數(shù)的變壓器(鐵芯)、多用電表、220V交流電源、導(dǎo)線若干。4、實驗步驟（1）要先估計被測電壓的大致范圍，再選擇恰當(dāng)?shù)牧砍?，若不知道被測電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電的最大量程進(jìn)行測量。（2）把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯。（3）改變副線圈的匝數(shù)用交流電壓表測量輸出電壓。U1=220Vn1=1600匝

n2/匝

U2/V

U1/U2

n1/

n2

100

40010203012.453.21.342.704.0517.74.11648154.31641608053.34.實驗結(jié)論：誤差允許范圍內(nèi)思考：誤差產(chǎn)生原因：能量在鐵芯及原副線圈處有損耗5、注意事項（1）要事先推測副線圈兩端電壓的可能值。（2）通電時不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱。（3）為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋測試，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。（五）電流關(guān)系理想變壓器輸入功率等于輸出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比此公式只適用于一個副線圈的變壓器五、幾種常見的變壓器1.自耦變壓器U1U2n1n2升壓變壓器n1n2U1U2降壓變壓器自耦變壓器的原副線圈共用一個線圈U2U1ABP2.互感器

A電流互感器電壓互感器V

使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)對移動電話進(jìn)行無線充電科學(xué)漫步無線充電器中的接收線圈基本工作原理：在初級線圈輸入一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。初級線圈裝在充電基座上，次級線圈裝在手機(jī)內(nèi)部，對于一個沒有無線充電功能的移動電話，也可以通過在移動電話端連接一個無線充電接收器，將接收器放在無線充電基座上來進(jìn)行充電。1.變壓器原理：2.理想變壓器特點：利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)電能到磁場能到電能的轉(zhuǎn)化和傳遞。①變壓器鐵芯內(nèi)無漏磁②原、副線圈不計內(nèi)阻③忽略鐵芯產(chǎn)生的熱量3.理想變壓器規(guī)律：①功率關(guān)系：P入=P出②頻率關(guān)系：f1

=f2③電壓關(guān)系：④電流關(guān)系：4.幾種常見變壓器課堂小結(jié)例1、如圖所示，P是電壓互感器，Q是電流互感器，如果兩個互感器的變壓比和變流比都是50，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為3A，則輸電線路中的電壓和電流分別是()A．11000V,150A B．1100V,15AC．4.4V,16.7A D．4.4V,0.06AA當(dāng)堂小練【解析】：由兩個互感器的變壓比和變流比可知輸電線路中的電壓為U＝220×50V＝11000V，電流為I＝3×50A＝150A，故A正確。例2、如圖所示為一理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R組成閉合電路。當(dāng)直導(dǎo)線MN在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌向左勻速切割磁感線時，電流表A1的示數(shù)是10mA，那么電流表A2的示數(shù)是()A．40mA B．0C．10mA D．2.5mAB【解析】：由于直導(dǎo)線MN勻速運動，則MN切割磁場產(chǎn)生的電流恒定，線圈中產(chǎn)生的磁通量也是恒定的，所以不會引起副線圈的磁通量變化，所以副線圈中不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，即電流表A2的示數(shù)為0，選項B正確。例3、（單選）如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是()A．電壓表V1示數(shù)增大B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大C．該變壓器起升壓作用D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動DB第三章交變電流3.4電能的輸送目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

當(dāng)堂小練1.了解提高輸電電壓是降低遠(yuǎn)距離輸電損耗的有效途徑.2.會用相關(guān)知識解釋實際的輸電問題.

3.知道電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展.學(xué)習(xí)目標(biāo)

我國很多發(fā)電廠建在能源聚集的西部地區(qū),而用電量大的城市多在東部沿海地區(qū)。從發(fā)電廠到用電量大的區(qū)域的遠(yuǎn)距離輸電中，如何減少電能的損耗？新課導(dǎo)入一、電能的輸送1、電能的突出優(yōu)點便利性：便于遠(yuǎn)距離輸送2、輸送電能的基本要求可靠：保證供電線路可靠地工作,少有故障和停電保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量（電壓和頻率穩(wěn)定）經(jīng)濟(jì)：輸電線路建造和運行的費用低,電能損耗小新課講解二、輸電損耗的兩種形式1、電壓損失2、電功率損失用電設(shè)備UU損~U用PRP損發(fā)電廠輸電電流I=_______;電壓損失U損=_______;功率損失P損=_______;用戶得到P用=_______;用戶得到U用=_______;隨堂思考與討論1.怎樣計算輸電線路損失的功率?2.在輸電電流一定的情況下,如果線路的電阻減為原來的一半,線路上損失的功率減為原來的幾分之一?在線路電阻一定的情況下,如果輸電電流減為原來的一半,線路上損失的功率減為原來的幾分之一?3.通過第2步的兩項計算，你認(rèn)為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？4.怎樣計算用戶消耗的功率P用？三、降低輸電損耗的兩個途徑如果輸送的電功率為P，輸送電壓為U，輸電線的總長度為L，橫截面積為S，電阻率為。則輸電線損耗功率為多少呢？則功率損耗為可表示為：如何減少電能損失?(1)減小輸電線電阻R(2)減小輸電電流I途徑一、減小輸電線電阻R：①減小材料的電阻率ρ：用銅或鋁②減小輸電線的長度L：不可行③可適當(dāng)增大導(dǎo)線橫截面積S.有一定限度途徑二、提高輸電電壓，減小輸電電流I提高輸電電壓U：

輸電電壓也不是越高越好。電壓越高，對輸電線路絕緣性能的要求就越高，線路修建費用就會增多。輸電電壓越高，變壓器上的電壓也越高，對變壓器的要求也相應(yīng)提高。實際輸送電能時，要綜合考慮各種因素，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，依照不同情況選擇合適的輸電電壓。說明輸電簡易圖四、遠(yuǎn)距離輸電原理圖10潛伏幾百千伏100千伏左右10千伏左右220伏四、遠(yuǎn)距離輸電原理圖14223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4U損P損升壓變壓器降壓變壓器功率關(guān)系：P1=P2，P3=P4，P2=P損+P314223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4U損P損升壓變壓器降壓變壓器電壓關(guān)系：14223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4U損P損升壓變壓器降壓變壓器電流關(guān)系：14223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4U損P損升壓變壓器降壓變壓器輸電電流：14223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4U損P損升壓變壓器降壓變壓器損耗功率：五、電網(wǎng)供電

現(xiàn)在世界各國都不采用一個電廠與一批用戶的“一對一”的供電方式，而是通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)，這就是電網(wǎng).什么是電網(wǎng)供電？1、次能源產(chǎn)地使用大容量的發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益；2、可以減小斷電的風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡；3、可以根據(jù)火電、水電、核電的特點，合理地調(diào)度電力。電網(wǎng)供電有什么好處？六、輸電技術(shù)的發(fā)展

1882年，一個法國工程師修建了第一條遠(yuǎn)距離輸電電路，將一個水電站發(fā)出的電送到57km之外的慕尼黑；

1882年，愛迪生在美國修建了第一個電力照明系統(tǒng)；每隔3km左右就要建立一個發(fā)電廠，否則燈泡因電壓過低而不能發(fā)光；

1891年，德國建成170km的1530kV的高壓輸電線路，效率高達(dá)70%80%。1893年，國修建尼亞加拉水電站時，經(jīng)過反復(fù)論證，決定采用交流供電系統(tǒng)。

現(xiàn)代，直流輸電技術(shù)。在送電端有專用的“整流”設(shè)備將交流變換為直流，在用戶端也有專用的“逆變”設(shè)備再將直流變換為交流。1909至1912年，美國、德國建造100kV的高壓輸電線路，從此高壓輸電技術(shù)迅速普及。七、直流輸電技術(shù)

思考：為什么要使用直流輸電技術(shù)呢？