交变电流与电磁波教材分析

1、一一. .知识结构与课时安排知识结构与课时安排第一单元：交流电第一单元：交流电 交流电的产生与变化规律交流电的产生与变化规律一课时一课时 表征交流电的物理量表征交流电的物理量一课时一课时第二单元：第二单元：电感、电容对交流电的影响电感、电容对交流电的影响一课时一课时第三单元：第三单元：变压器变压器 一课时一课时 电能的输送电能的输送 一课时一课时 习题习题 一课时一课时第四单元：第四单元：电磁振荡及周期、频率电磁振荡及周期、频率 一课时一课时第五单元：第五单元： 电磁场、电磁波电磁场、电磁波 一课时一课时 无线电波的发射和接收无线电波的发射和接收; 电视、雷达电视、雷达 一课时一课时复习、测验

2、复习、测验 二课时二课时两章共计两章共计 十一课时完成十一课时完成一单元：一单元：交流电的产生和变化规律交流电的产生和变化规律教学注意点教学注意点: :1.交流发电机工作原理交流发电机工作原理,变化规律与图象的对应变化规律与图象的对应0T/4T/23T/4Tetet0e =Emsintet0e =Emcost2.由于开始计由于开始计 时时(t=0),线圈位置线圈位置(初相位初相位)不同不同,出现正弦与余弦的表达式出现正弦与余弦的表达式3.电动势最大值的决定因素电动势最大值的决定因素:(结合上章的习题复习结合上章的习题复习) Em= nBS4.瞬时值、最大值、有效值的符号：瞬时值、最大值、有效值

3、的符号：电动势电动势电压电压电流电流瞬时值瞬时值eui最大值最大值EmUmIm有效值有效值EUI5.对于纯电阻电路各量间欧姆定律分别成立对于纯电阻电路各量间欧姆定律分别成立例：例：eR+rIm=RUmU=IRi =6.有效值的引入与理解：有效值的引入与理解：Q=I2Rt=100JA=U+-R=10I=1At=10s100JAUR=10I=？At=10s100JQ= I 2RtI =QRt=1A17.可通过量热器、电阻圈通电发热，定量得到可通过量热器、电阻圈通电发热，定量得到 I=Im/ /2演示实验演示实验:实验名称、器材实验名称、器材演示的章节演示的章节演示的目的演示的目的小型交流发电机、小

4、型交流发电机、直流检流计直流检流计示波器、变阻器、示波器、变阻器、低压电源低压电源第一节第一节第一节第一节交流电的产生及周交流电的产生及周期变化的特点期变化的特点观看、对比交、直观看、对比交、直流电，高低频波形流电，高低频波形交流发电机模型交流发电机模型 第一节第一节交流电产生原理，交流电产生原理，最大值、瞬时值最大值、瞬时值有关参考知识：有关参考知识： 1.发电机模型一般是两个磁极发电机模型一般是两个磁极,每转一周，周期性变化一次每转一周，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次，得到相

5、同频率的交流电时,可以降低转子的角速度可以降低转子的角速度 50Hz交流电发电机交流电发电机 其转子其转子 3，000r/min50Hz交流电发电机其交流电发电机其转子转子 1，500r/min三峡电厂发电机的多极转子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过电刷，实际发电机都是磁铁(电磁铁电磁铁)旋转（为转子）旋转（为转子）,而线圈是固定的（定子）而线圈是固定的（定子）.磁铁旋转式发磁铁旋转式发电机模型电机模型3.关于交流电的变频关于交流电的变频二单元二单元.电感、电容对交流电的影响电感、

6、电容对交流电的影响教学注意点教学注意点: : 通过实验现象通过实验现象; 分析本质分析本质; 总结结论总结结论1.电感作用电感作用: 实验实验: (1)电感对交流的阻碍作用电感对交流的阻碍作用 (2)频率越高、自感系数越大，感抗越大频率越高、自感系数越大，感抗越大 原因原因: 由于自感现象对交流的阻碍造成由于自感现象对交流的阻碍造成实验实验: (1)电容对直流的阻碍作用电容对直流的阻碍作用(2)频率越高、电容越大，容抗越小频率越高、电容越大，容抗越小原因原因: 由于交流电对电容频繁充、放电造成由于交流电对电容频繁充、放电造成2.电容的作用电容的作用:3.总结总结电感电感(感抗感抗):通直流，阻

7、交流通直流，阻交流;通低频，阻高频通低频，阻高频电容电容(容抗容抗):通交流，阻直流通交流，阻直流; 通高频，阻低频通高频，阻低频4.应用举例应用举例:演示实验演示实验:实验名称、器材实验名称、器材 演示的章节演示的章节演示的目的演示的目的感抗实验感抗实验:电感线电感线圈、灯泡、交流、圈、灯泡、交流、直流电源直流电源第三节第三节感抗的存在，感感抗的存在，感抗大小决定因素抗大小决定因素容抗实验容抗实验:电容器、电容器、灯泡、交流、直灯泡、交流、直流电源流电源 第三节第三节容抗的存在，容容抗的存在，容抗大小决定因素抗大小决定因素有关参考知识有关参考知识1.交流电的趋肤效应交流电的趋肤效应 亦称为亦

8、称为“集肤效应集肤效应”.交流电流通过导体时，由于感应交流电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种现象称流密度越大。这种现象称“趋肤效应趋肤效应”。趋肤效应使导。趋肤效应使导体的有效电阻增加体的有效电阻增加,频率越高，趋肤效应越显著。频率越高，趋肤效应越显著。当频率当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。大。既然导线的中心部分几乎没有电流通

9、过，就可以把既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。因此这中心部分除去以节约材料。因此,在高频电路中可以采在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线用空心导线代替实心导线; 此外此外,为了削弱趋肤效应使高为了削弱趋肤效应使高频电路中的电阻加大频电路中的电阻加大,也往往使用多股相互绝缘细导线编也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束织成束,或在导线外镀上一层银或在导线外镀上一层银,以减小电阻。在工业应用以减小电阻。在工业应用方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火,达到内柔达到内柔外坚。外坚。 三单元：三单元：变压器与电能的输送变压

10、器与电能的输送教学注重点教学注重点: :1.1.复习电磁感应理解变压器原理复习电磁感应理解变压器原理2.理想变压器忽略能量理想变压器忽略能量(铜损、铁损、磁损铜损、铁损、磁损)损失损失: 认为效率认为效率100%(实际中小型变压器在实际中小型变压器在8090%) P原原= P副副VV3.电压比公式建议由实验得出电压比公式建议由实验得出:方法方法1:1: 用大型可拆变压器通过演示启发同学得出用大型可拆变压器通过演示启发同学得出(器材器材:可拆变压器、交流电压表、单股导线）可拆变压器、交流电压表、单股导线）方法方法2:2:学生分组探究，输入电压低于学生分组探究，输入电压低于12V，只改变次级匝数，

11、只改变次级匝数(器材器材:可拆变压器可拆变压器可用环形变压器可用环形变压器代替代替;交流电压表交流电压表可用万用表可用万用表代替代替;单股细导线单股细导线可用粗漆包线可用粗漆包线代替代替;若使若使用用环形变压器还要用穿线的梭子环形变压器还要用穿线的梭子）得出公式：得出公式：U1U2=n1n2UxUy=nxny多组副线圈推广多组副线圈推广:由功率推导电流比公式由功率推导电流比公式:（只适用于一组副圈）（只适用于一组副圈）I1I2=n2n14.对于理想变压器特点小结对于理想变压器特点小结:(1)原线圈相当一个电感元件原线圈相当一个电感元件(2)副线圈相当一个内阻不计的电源副线圈相当一个内阻不计的电

12、源,电动势为副电动势为副 线圈两端的电压线圈两端的电压(3)副线圈电压随原线圈电压变化而改变副线圈电压随原线圈电压变化而改变;原线圈原线圈中的电流中的电流(功率功率)随副线圈电流随副线圈电流(功率功率)变化而改变变化而改变(4)降压变压器副线圈中电流较大降压变压器副线圈中电流较大,导线较粗导线较粗; 升压变压器副线圈中电流较小升压变压器副线圈中电流较小,导线较细导线较细 5.通过实验说明输电过程中电能损耗通过实验说明输电过程中电能损耗(转化成内能转化成内能) U输输= U线线+U用用 P输输= P线线+P用用P线线= I 2R线线= (P输输/ U输输)2 R线线 发发电电厂厂用用户户导线电阻

13、导线电阻 R线线输电功率输电功率P输输输电电压输电电压U输输输电电流输电电流 I用户功率用户功率P用用用户电压用户电压U用用U线线(1)把输电线路看成串联电路把输电线路看成串联电路P输输U输输IP用用U用用U线线R线线(2)为减小导线的能量损失采用高压输电为减小导线的能量损失采用高压输电发电机发电机升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器用户用电器用户用电器远程输电线远程输电线演示实验演示实验:实验名称、器材实验名称、器材章节章节实验目的实验目的 变压器原理：变压器、低变压器原理：变压器、低压交、直流电源、小灯泡、压交、直流电源、小灯泡、交流电压表交流电压表第四节第四节 变压器可改变交变压器可

14、改变交流电压的高低流电压的高低 可拆变压器、低压交流电可拆变压器、低压交流电源、小灯泡、交流电压表源、小灯泡、交流电压表第四节第四节电压比公式电压比公式 变压器、交流电源、小灯变压器、交流电源、小灯泡、交流电压表、电流表泡、交流电压表、电流表第四节第四节 原、副线圈的电原、副线圈的电压、电流的变化关系压、电流的变化关系 互感器、自耦调压器、钳互感器、自耦调压器、钳形电流表形电流表 变压器、交流电源、灯变压器、交流电源、灯泡、输电线（电阻丝）泡、输电线（电阻丝）第四节第四节第五节第五节 简介分析它们工作简介分析它们工作原理原理 输电的能量损失与输电的能量损失与高压输电的意义高压输电的意义有关参考

15、知识有关参考知识(一一)交流输电交流输电存在的问题存在的问题电缆输电时电缆输电时,心线与地间有较小的容抗心线与地间有较小的容抗并网供电各个电站相位要同相并网供电各个电站相位要同相 1.直流输电技术难点直流输电技术难点: 换流换流(交、直流电的互换）交、直流电的互换）(1).输电前要将交流变为直流输电前要将交流变为直流 整流整流(2).输电后要将直流再还原为交流输电后要将直流再还原为交流 逆变逆变 2.直流输电首先应用在海底电缆输电问题直流输电首先应用在海底电缆输电问题3.阅读材料阅读材料:(二二).有关变压器有关变压器: 1.理想变压器的线圈看作一个电感元件理想变压器的线圈看作一个电感元件,忽

16、略其导线的电忽略其导线的电阻阻,就要使其感抗远大于线圈电阻就要使其感抗远大于线圈电阻.感抗与电流的频率、自感感抗与电流的频率、自感系数有关系数有关.加大交流电的频率加大交流电的频率;加大电感（铁心截面积加大、加大电感（铁心截面积加大、匝数增多），都可使变压器线圈获得足够大的感抗匝数增多），都可使变压器线圈获得足够大的感抗. 因此大型变压器每伏匝数较少因此大型变压器每伏匝数较少(例如例如:3kW的调压器初的调压器初级输入电压为级输入电压为220V,线圈为线圈为220匝匝,1V1匝匝;实验室用的变压器实验室用的变压器初级线圈为初级线圈为1100匝匝,1V5匝匝);铁心质量越好匝数也可适当减铁心质量越好匝数也可适当减少少;飞机上为减小变压器尺寸飞机上为减小变压器尺寸,用提高交流电频率的办法用提高交流电频率的办法,同同理在收音机中高频变压器的匝数很少理在收音机中高频变压器的匝数很少. 变压器每伏匝数若太少变压器每伏匝数若太少,相对导线的电阻的作用将明显相对导线的电阻的作用将明显增加增加(将有较大的铜损将有较大的铜损),就要消耗功率就要消耗功率,使变压器发热使变压器发热,甚至烧甚至烧毁变压器毁变压器,所以设计变压器时不仅要考