交变电流备课

1、演示实验演示实验一、交变电流一、交变电流2.2.直流电：直流电：电流方向不随时间而电流方向不随时间而 改变改变二、二、交变电流的产生交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动轴匀速转动BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线(甲甲) BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感应电流方向感应电流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂）边垂直切割磁感应线，直切割磁感应线，(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=

2、0 , I=0 中性面中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感应电流方向感应电流方向a a到到b b(丁丁) 设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L L，在匀强磁场，在匀强磁场B B中绕垂直于中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为OO1 1、线圈转动一周，电流方向、线圈转动一周，电流方向改变多少次？改变多少次？2 2、线圈转到什么位置时磁通、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最量最大？这时感应电动势是最大还是最小？大还是最小？3 3、线圈转到

3、什么位置时磁通、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最量最小？这时感应电动势是最大还是最小？大还是最小？ 中性面中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面中性面 （1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈的时，穿过线圈的磁磁通量最大通量最大，但磁通量的变化率为零（，但磁通量的变化率为零（ abab和和cdcd边都不切割磁感线），线圈中的边都不切割磁感线），线圈中的电动势电动势为零为零 （2 2）线圈经过中性面时，电流将改变方）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动向，线圈转动一周一周，两次两次经过中性面，电经过中性面，电流方向改变流方向

4、改变两次两次 三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t t线圈中的感线圈中的感应电动势（应电动势（abab和和cdcd边切割磁感线边切割磁感线 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令则有 tEemsine为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）=NB S 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 （1）电动势按正弦规律变化tEemsin（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化 tIimsin（3）电路上的电压按正弦规律变化 tUumsin 电流通过R时： tIimsin.R

5、IUiRumm，四、交流电的图像四、交流电的图像abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB1.正弦交变电流的图像正弦交变电流的图像2.几种常见的交变电流几种常见的交变电流1 1、交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，一次，感应电流的感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电，感应电流的方向改变流的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规

6、律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动2 2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是的波形如图所示，下列说法中正确的是 （ ） A.A.在在t t1 1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B

7、.B.在在t t2 2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C.C.在在t t3 3时刻通过线圈的磁通量的变化率达到峰值时刻通过线圈的磁通量的变化率达到峰值D.D.在在t t4 4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 BCt0t1t2t3t4课堂练习课堂练习vvB中性面中性面at如图所示，在磁感应强度如图所示，在磁感应强度B的匀强磁的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为动，角速度为。图中标。图中标a的小圆圈的小圆圈表示线圈表示线圈ab边的横截面，标边的横截面，标d的小圆的小圆圈表示线圈圈表示线圈

8、cd边的横截面边的横截面,ab、cd长长度为度为L1，ad、bc长度为长度为L2，设线圈，设线圈平面从中性面开始转动。平面从中性面开始转动。自主探究：自主探究：三、三、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 1. 1.线圈与中性面的夹角是多少？线圈与中性面的夹角是多少？ 2. 2. ab边的速度多大？边的速度多大？ 3. 3. ab边速度方向与磁场方向边速度方向与磁场方向夹角多大？夹角多大？ 4. 4. ab边产生的感应电动势多边产生的感应电动势多大？大？ 5.5.线圈中感应电动势多大？线圈中感应电动势多大？（1）电动势按正弦规律变化tEemsin（2）电流按正弦规律变化 tIimsin（3）电

9、路上的电压按正弦规律变化 tUumsin 电流通过R时： tIimsin.RIUiRumm，成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时1.1.正弦式交变电流的瞬时值表达式（从中性面计时）正弦式交变电流的瞬时值表达式（从中性面计时）2.2.正弦式交变电流的图象正弦式交变电流的图象3.3.几种不同类型的交流电几种不同类型的交流电3、如图所示，、如图所示，ab边长为边长为20cm，ad边长为边长为10cm的矩形单匝线圈，磁场的磁感应强度的矩形单匝线圈，磁场的磁感应强度B0.2T，线圈转速线圈转速n100r/s.求：求：(1)线圈产生的感应电动势的最大值；线圈产生的感应电动势的最大值；(2)若从中

10、性面计时，经过若从中性面计时，经过 s时线圈电动势的时线圈电动势的瞬时值是多大？瞬时值是多大？6001课堂练习课堂练习一、知识回顾一、知识回顾(一一)、交变电流：、交变电流： 大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。变电流，简称交流。 其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电。其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电。 （二）、正弦交流的产生及变化规律（二）、正弦交流的产生及变化规律 1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规轴匀速转动时，线圈中产

11、生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。律变化的。即正弦交流。 2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。变化率为零，线圈中无感应电动势。3、规律：、规律： 从中性面开始计时，则从中性面开始计时，则e=NBSsint 。用用Em表示峰值表示峰值NBS则则e=Em sintRERem电流电流I=sint=Im sint电压电压u=

12、Um sint (1)函数表达式：函数表达式：(2)在纯电阻电路中在纯电阻电路中P34页1、表征交流电变化快慢的物理量0t/sU/VT周期周期T：交变电流完成一次周期变化所用的时间频率频率f：1秒内完成周期性变化的次数T = 1/f = 2/T = 2f二、新课教学：二、新课教学：周期和频率周期和频率交流电也用周期和频率来表示变化的快慢交流电也用周期和频率来表示变化的快慢 T和和f的物理意义：表征交流电变化的快的物理意义：表征交流电变化的快慢，慢，T越小，越小，f越大，交流电变化越快。越大，交流电变化越快。 我国生产和生活用交流电的周期我国生产和生活用交流电的周期T_s，频率，频率f_Hz，角

13、速度，角速度_rad/s，在，在1内电流的方向变内电流的方向变化化_次。次。0.02503141002、表征交变电流大小的物理量、表征交变电流大小的物理量瞬时值：瞬时值： 对应某一时刻的交流的值对应某一时刻的交流的值 ，用小写字母表示，用小写字母表示，e , i , u峰值：峰值： 即最大的瞬时值即最大的瞬时值 ，用大写字母表示，用大写字母表示，UmmEmEm= NsB m=Em/ R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为速转动时，所产生感应电动势的峰值为 Em=NBS，即仅由匝数，即仅由匝数N，线圈面积，

14、线圈面积S，磁感强，磁感强度度B和角速度和角速度四个量决定。与轴的具体位置，线圈四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。的形状及线圈是否闭合都是无关的。表征交流电大小的物理量0t/s瞬时值：瞬时值：交变电流某一时刻的值最大值：最大值：交变电流的最大瞬时值U/VUm电压最大值电压瞬时值i/AIm电流最大值电流瞬时值有效值：有效值：、意义：描述交流电做功或热效应的物理量、意义：描述交流电做功或热效应的物理量、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。的有效值。、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是正弦交流的有效值与峰值

15、之间的关系是2mEE 2mII 2mUU注意：非正弦注意：非正弦（或余弦）（或余弦）交流的有效值和峰值之间交流的有效值和峰值之间无此关系，无此关系， 但可按有效值的定义进行推导但可按有效值的定义进行推导 。说明说明1、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。保险交流电流表和交流电压表的读数是有效值。保险丝的熔断值为有效值，电容器的击穿电压为峰值。丝的熔断值为有效值，电容器的击穿电压为峰值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。说明说明2、在求交流电的功、功率或电热时必须用

16、交流电的在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。有效值。 求电量用平均值。求电量用平均值。说明说明3、交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流由电表内部元件把交流电变成了等效的直流(内部内部加了整流电路加了整流电路)，所以读出的就是交流的有效值，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。平均值：平均值：ENt求通过某导体截面的电量一定要用平均值。求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 【例【例1】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关】某交流发电机产

17、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（加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）A400V，0.02s B200V, 0.02sC400V, 0.08s D200V, 0.08s 解析：解析：从图中看出，该交流电的最大值和周从图中看出，该交流电的最大值和周期分别是：期分别是：Em100V，T0.04s，而最大值，而最大值EmNBS，周期，周期T2；当线圈转速加；当线圈转速加倍时，倍时，2，故，故Em2Em200V，TT20.02s.故选故选B。【例【例2】如图表示一交流的

18、电流随时间变化的】如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？图像，此交变电流的有效值是多大？4 23 2 解析：解析：交流的有效值等于热效应与此交流等效的直交流的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行流电的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流的有效值为研究。设此交变电流的有效值为I，根据交流有效值的，根据交流有效值的定义，有：定义，有：222121122I RTI RTI RT所以：所以：22121()2III221(4 2)(3 2)52A4 23 2【例【例4】如图所示，矩形线圈的匝数为】如图所示，矩形线圈

19、的匝数为n，线圈面积为，线圈面积为S，线圈内阻为，线圈内阻为r，在磁感应强度为，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕OO轴以角速度轴以角速度匀速转动，外电路电阻为匀速转动，外电路电阻为R。在线圈。在线圈由图示位置转过由图示位置转过90的过程中，求：的过程中，求：(1)通过电阻通过电阻R的电量的电量q；解析：解析： 在此过程中，穿过线圈磁通量变化在此过程中，穿过线圈磁通量变化BS所用时间所用时间42Tt 产生的平均电动势为产生的平均电动势为2()EnBSIRrRr2EnnB St平均电流为平均电流为 通过通过R的电量的电量 nBSqItRr（2）电阻）电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q

20、 在此过程中电阻在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的内产生焦耳热的14， 221122()44nB SQI RTRRr22()()R nBSRr引入：引入： 在直流电路中，电压在直流电路中，电压 、电流和电阻的关、电流和电阻的关系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用但是如果电路中包括电感、电容，用但是如果电路中包括电感、电容，情况就要复杂了情况就要复杂了一、电感对交变电流的阻碍作用一、电感对

21、交变电流的阻碍作用1.演示实验演示实验:现象：现象： 2.感抗感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素）影响感抗大小的因素接直流的亮些，接交流的暗些接直流的亮些，接交流的暗些 结论：结论：电感对直流电没有阻碍作用对交流电却电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有有 自感系数越大、交流的频率越高，自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。线圈的感抗越大。交变电流频率越高，灯越暗交变电流频率越高，灯越暗4、应用：、应用：（a）低频扼流圈：）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：）高频扼流圈：分析分析P41P41图图5.3-35.3-33、特性

22、：、特性：通直流、阻交流，通低频、阻高频。通直流、阻交流，通低频、阻高频。低频扼流圈和高频扼流圈低频扼流圈和高频扼流圈 A A、构造：线圈绕在铁心上，匝数多，感抗大、构造：线圈绕在铁心上，匝数多，感抗大B B、作用：、作用：“通直流、阻交流通直流、阻交流” 。A A、构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，感抗小、构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，感抗小 B B、作用：通过低频，阻高频。、作用：通过低频，阻高频。二电容对交变电流的阻碍作用二电容对交变电流的阻碍作用1. 演示实验：演示实验：（1）实验现象：）实验现象： 通入直流电，灯泡不亮，说明直流电不能通入直流电，灯泡不亮，说明直流电不能通过电容器，接

23、入交流电时，灯泡亮了，说明通过电容器，接入交流电时，灯泡亮了，说明交流能够通过电容器交流能够通过电容器。 电容器对交流电路存在阻碍作用，且电容电容器对交流电路存在阻碍作用，且电容越大、频率越高，阻碍作用越小。越大、频率越高，阻碍作用越小。 （2 2）实验结论：）实验结论：电容器有电容器有“通交流，隔直流通交流，隔直流”的作用。的作用。 电容器通过充电和放电电路中就有了电流，电容器通过充电和放电电路中就有了电流，表现为交流通过了电路。表现为交流通过了电路。(3)、实验现象分析：、实验现象分析：电容通交隔直的原因电容通交隔直的原因2.容抗容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用）反映电容对交流的阻碍作用

24、（2）影响容抗大小的因素）影响容抗大小的因素 电容越大，交流的频率越高电容越大，交流的频率越高，电容器对交流，电容器对交流的阻碍作用就越小，的阻碍作用就越小，容抗越小容抗越小。3.应用应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。容，而将低频信号送到下一级。作用：通高作用：通高频，阻低频。频，阻低频。通交流、隔直流，通高频、阻低频通交流、隔直流，通高频、阻低频。小结：小结：通直流通直流 ，阻交流阻交流 通低频，通低频， 阻高频阻高频 电容对交变电流的作用：电容对交变电流的作

25、用：通交流通交流 ，隔隔直流直流 通高频通高频 ，阻低频，阻低频电感对交变电流的作用：电感对交变电流的作用：低频扼流圈（低频扼流圈（L大）大）高频扼流圈（高频扼流圈（L小）小）隔直电容器隔直电容器高频旁路电容器高频旁路电容器（C小）小）例例1、如图所示，从、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频端输入的交流含有高频和低频成分，为了使成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其示电路，其L的作用是的作用是_，C的作用的作用是是_。 解析：因解析：因L有有“通低频、通低频、阻高频阻高频”的特点，的特点，因此因此L的作用是阻挡高频成分；而通过的作用是阻

26、挡高频成分；而通过L后还有后还有少量的高频成分，利用少量的高频成分，利用C“通高频通高频、阻低频、阻低频”的的特点，使绝大部分高频成分从特点，使绝大部分高频成分从C流过。流过。P42P42说一说说一说例例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率、频率f50Hz时，三只灯时，三只灯A、B、C的亮度相的亮度相同（同（L无直流电阻）。无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为）将交流电源的频率变为f100Hz，则，则 （ ）（2）将电源改为）将电源改为U220V的直流电源，则的直流电源，则 （ ）AA灯比原来亮灯比原来亮 BB灯比原来亮灯比原来亮C

27、C灯和原来一样亮灯和原来一样亮 DC灯比原来亮灯比原来亮 AC BC用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 在在需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器变压器变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备城乡变压器城乡变压器各式变压器各式变压器可拆式变压器可

28、拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器2.2.示意图示意图铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈3.3.电路图中符号电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘n1n21.1.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （2 2）原线圈）原线圈( (初级线圈初级线圈)电源电源（3 3）副线圈）副线圈( (次级线圈次级线圈)负载负载问题问题2 2：变压器原线圈、副线圈不相通，在给原线圈变压器原线圈、副线圈不相通，在给原线圈 接交变电压接交变电压U U1 1后，后，闭合铁芯起什么作用？闭合铁芯起什么作用？副线圈电副线圈电 压压U U2 2是怎样产生的？是怎样产生的？问题问题1 1：原线圈回路与

29、副线圈回路是否联通？原线圈回路与副线圈回路是否联通？ 变压器铁芯是否带电？变压器铁芯是否带电？思考：思考：【例【例3】图中两交变电流通过相同的电阻】图中两交变电流通过相同的电阻R。求：。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在）计算它们在R上产生的功率之比。上产生的功率之比。解析：解析： （1）图甲为正弦交流电，其有效值）图甲为正弦交流电，其有效值I1Im 3.55A，周期，周期T10.4s，频率，频率f12.5Hz；图乙为方波；图乙为方波交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热效应与电

30、流方向无关，因而它的有效值为效应与电流方向无关，因而它的有效值为5A，周期，周期T20.4s，频率，频率f22.5Hz。 2（2）由公式）由公式PI2R得：得：P甲甲:P乙乙I12R:I22R（I1I2）21:2学生实验视频学生实验视频动画模拟变压器原理动画模拟变压器原理原线圈中有交变电流铁芯中产生变化磁场副线圈中产生交变电流副线圈中有交变电流铁芯中产生变化磁场原线圈中产生交变电流 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(变化的变化的U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( 变化的变化的U2、I2)思考：思考

31、：若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0问题问题2 2：变压器原线圈、副线圈不相通，在给原线圈变压器原线圈、副线圈不相通，在给原线圈 接交变电压接交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎样产生的？是怎样产生的？问题问题3 3： 原线圈加交流电源，穿过原副线圈的原线圈加交流电源，穿过原副线圈的磁通量相等吗？磁通量的变化相同吗？磁通量磁通量相等吗？磁通量的变化相同吗？磁通量的变化率相同吗？的变化率相同吗？问题问题4 4：变压器在变压过程中，原、副线圈中的变压器在变压过程中，原、副线圈中的电压、电流、功率的关系是怎样的？电压、电流、功率的

32、关系是怎样的？思考：思考：实验：实验：探究变压器原、副线圈两端探究变压器原、副线圈两端 电压与匝数的关系电压与匝数的关系 实验结论实验结论在误差允许范围内在误差允许范围内2121nnUU 没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器 理想变压器是一个理想化模型理想变压器是一个理想化模型理想变压器的条件理想变压器的条件: : 无铜损无铜损+ +无铁损无铁损+ +无磁损无磁损原、副线圈没有电阻原、副线圈没有电阻铁芯不发热铁芯不发热无磁感线漏失（闭合铁芯）无磁感线漏失（闭合铁芯）理论推导理论推导 根据电磁感应原理推导变压器原、副根据电磁感应原理推导变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。线圈的电压与匝数的关

33、系。理论推导理论推导E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t t不考虑原副线圈的内阻有不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnEE2121nnUU（1）n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器（2）n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器2121nnUU 实验和理论分析都表明：实验和理论分析都表明：1、电压关系：理想变压器原副线、电压关系：理想变压器原副线圈的圈的电压电压跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比正比2、功率关系：、功率关系：理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率121221n

34、nUUII3、电流关系：电流关系：理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流跟它跟它们的们的匝数匝数成成反比反比 1、一台理想变压器原线圈的匝、一台理想变压器原线圈的匝数为数为4400匝匝,与与220V的电源相连的电源相连,当副线圈接入额定电压为当副线圈接入额定电压为36V的的灯泡时灯泡时,能够正常发光能够正常发光.则变压器则变压器副线圈的匝数为副线圈的匝数为( )A、36匝匝 B、72匝匝 C、720匝匝 D、1440匝匝C 2、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时速

35、直线运动切割磁感线时,图中电流表图中电流表A1的的示数示数12mA,则电流表则电流表A2的示数为的示数为( )A3mA B0 C48mA D与负载与负载R的值有关的值有关3、一理想变压器，原线圈匝数一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电，接在电压压220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对2只并联的只并联的“36V,60w”的的灯泡供电时灯泡供电时,灯泡正常发光灯泡正常发光.由此可知副线圈的匝数由此可知副线圈的匝数n2=_，通过原线圈的电流，通过原线圈的电流 I1 =_，变压器的输，变压器的输入功率入功率=_。一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号二

36、、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1 1、互感互感现象：变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器：理想变压器：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：5.4 变压器 小结2121nnUU1221nnIIP入入P出出1 1电能输送的优点：电能输送的优点：2 2输送电能的基本要求：输送电能的基本要求：可靠：可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。“方便和节约方便和节约”保质：保质：就是保证电能的质量，即电

37、压和频率稳定。就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济：经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。可靠、保质、经济可靠、保质、经济一、电能的输送一、电能的输送72怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？ 思考：思考：r输电线输电线输电线输电线电电 源源用用 户户U送送电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。输送电压：输送电压：电源对外发出的功率即输送功率。电源对外发出的功率即输送功率。 输送功率：输送功率：二、输电的模型二、输电的模型远距离大功率输电面临的困难是什么

38、？远距离大功率输电面临的困难是什么？ 思考：思考：在输电线上有功率损失。在输电线上有功率损失。 1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？是什么？讨论与交流：讨论与交流：输电线有电输电线有电阻阻若输电电流为若输电电流为I，输电线的电阻为，输电线的电阻为r，则功率损失为，则功率损失为P=I2r若输送的功率为若输送的功率为P，输电电压为，输电电压为U，电线的总长度为，电线的总长度为L，横截面积为横截面积为S，电阻率为，电阻率为 ，则功率损失可表示为：则功率损失可表示为：.)(2SLUPP 三、降低能耗的两个途径三、降低能耗的两个途径

39、3、若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一、若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一定的情况下，应采用什么措施？定的情况下，应采用什么措施？ 2、降低输电损耗的途径是什么？、降低输电损耗的途径是什么？ 由由P=I2r可知：可知：可减少功率损失。可减少功率损失。减少减少输电线的电阻输电线的电阻减少减少输电线的电流输电线的电流（3）减少材料的电阻率减少材料的电阻率（1）减少输电线的长度减少输电线的长度L（2）增加导线的横截面积增加导线的横截面积S由由 可知可知：SLR三、降低能耗的两个途径三、降低能耗的两个途径 4、若采用减小导线中电流的方法，又应采用什、若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么

40、措施？么措施？ 讨论与交流：讨论与交流：减小输送功率减小输送功率P由由 P=IU 可知：可知：提高输电电压提高输电电压U可减小输电电流。可减小输电电流。 由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率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。电线上的功率损失。想一想：想一想：能否通过减小输送功率来减小输电电流？能否通过减小输送功率来减小输电电流？三、降低能耗的两个途径三、降低能耗的两个途径远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究

41、用比究用比330 kV高得多的电压进行输电采用高压高得多的电压进行输电采用高压输电的优点是输电的优点是()A可节省输电线的材料可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率C可减小输电线上的能量损失可减小输电线上的能量损失D可加快输电的速度可加快输电的速度1 把功率为把功率为22KW22KW的电能用总电阻为的电能用总电阻为22的的导线输送到远方的用户，用导线输送到远方的用户，用220V220V的电压输的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用电，导线损失的功率为多少？若改用22KV22KV的电压输电，导线损失的功率又为多少？的电压输电，导线损失的功率又为多少？22KV2

42、2KV输电，损失的功率为输电，损失的功率为 220V220V输电，损失的功率为输电，损失的功率为 W4104 W4 RUPP 2)(RUPP 2)( 减小输送电流的减小输送电流的方法方法可以通过可以通过提高输电电压提高输电电压来实现。来实现。总结：总结：2远距离输电过程示意图远距离输电过程示意图四、电网供电四、电网供电 1 1、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？压和电流关系如何？1 14 42 22 23 3UUUURI IF用用线线 rI1I3I4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P1P2P3P4功率关系：功率关系：

43、电压关系：电压关系：电流关系：电流关系：2121nnUU 1221nnII 4343nnUU 3443nnII 32II 32UUU 21PP 32PPP 43PP 四、电网供电四、电网供电 2、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为P，输送电压为，输送电压为U1，输电线的电阻，输电线的电阻r，升压变压器的原，升压变压器的原副线圈匝数分别为副线圈匝数分别为n1，n2，降压变压器原副线圈分别，降压变压器原副线圈分别为为n3，n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？户得到的功率和电压分别是

44、多少？14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4四、电网供电四、电网供电在发电机与升压变压器原线圈组成的回在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中路中 11UPI 由由 1221nnII 1212UPnnI RUPnn2121)( RIP22 输电线上输电线上 RUPnnPPPP2121)( 用用户户用户得到的功用户得到的功率率 RUnPnRIU1212 RUnPnnUnUUU12111223 )(121112343344RUnPnnUnnnnUnU 损失的电损失的电压压 四、电网供电四、电网供电四、电网供电四、电网供电 1 1、根据上述结果高压输电能否真

45、的有效降、根据上述结果高压输电能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？低能量损耗及电压损耗？ 2 2、是不是输电电压越高越好？为什么？、是不是输电电压越高越好？为什么？ 讨论与交流：讨论与交流： 1、由、由 及及 可知：电压可知：电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。损耗。RUPnnP2121)( RUnPnU121 2 2、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率

46、的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。合适的输电电压。 阅读与思考：阅读与思考：1 1、常用的输电模式有几种？各是什么？、常用的输电模式有几种？各是什么？2 2、我国远距离输电采用的电压有哪几种？、我国远距离输电采用的电压有哪几种？低压输电：低压输电：输电功率为输电功率为100 kW100 kW以下，距离为几百米以内，以下，距离为几百米以内， 一般采用一般采用220 V220 V的电压输电。的电压输电。高压输电：高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到

47、几千米到几 百千米，一般采用百千米，一般采用35 kV35 kV或或110 kV110 kV的电压输电。的电压输电。超高压输电：超高压输电：输电功率为输电功率为1010万千瓦以上，距离为几百千米，万千瓦以上，距离为几百千米， 必须采用必须采用220 kV220 kV或更高的电压输电。或更高的电压输电。 有有110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV，输电干线采用，输电干线采用500 kV500 kV超超高压，西北电网的电压甚至达到高压，西北电网的电压甚至达到750 kV750 kV。四、电网供电四、电网供电采用电网供电的优点是什么？采用电网供电的优点是什么？

48、阅读与思考：阅读与思考： 可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。四、电网供电四、电网供电远距离输电示意图远距离输电示意图在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发

49、电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变，A错误；错误；IP/U，U损损IR线线，U3U2U损损，因，因P变大，变大，I变大，所以变大，所以U损损变大，所以降压变压器初级电压变大，所以降压变压器初级电压U3变小，变小，B错误；

50、错误；P损损(P/U)2R线线，因，因P变大，所以变大，所以P损损变大，变大，C正确；正确；3某小型实验水电站输出功率是某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是，输电线路总电阻是6 .(1)若采用若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率输电，求输电线路损耗的功率(2)若改用若改用5 000 V高压输电，用户端利用高压输电，用户端利用n1 n222 1的变压器降的变压器降压，求用户得到的电压压，求用户得到的电压(1)输电线上的电流为输电线上的电流为IP/U52.63 A输电线路损耗的功率为输电线路损耗的功率为P线线I2R16.62 kW(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为改用

51、高压输电后，输电线上的电流变为IP/U4 A用户端在变压器降压前获得的电压用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR4 976 V根据根据U1/U2n1/ n2用户得到的电压为用户得到的电压为U2n2U1/n1226.18 V41远距离输送交流电都采用高压输电我国正远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用比在研究用比330 kV高得多的电压进行输电采用高得多的电压进行输电采用高压输电的优点是高压输电的优点是()A可节省输电线的材料可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率C可减小输电线上的能量损失可减小输电线上的能量损失D可加快输电的速度可加快输电的速度2.超导是当今高科技研究的热点，超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电利用超导材料可实现无损耗输电现有一直流电路，输电总电阻为现有一直流电路，输电总电阻为0.4 ，它提供给用电器的电功率为，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为，电压为800 V若用临界温度若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线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，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为变，那么节约的电功率为()A1 kW B1.6103 kWC1.6 k