【优化方案】2013年高中物理 第三章 第三节 交变电流精品课件 新人教版选修1-1

1、第三节交变电流第三节交变电流目标导航目标导航1.知道什么是直流，什么是交变电流知道什么是直流，什么是交变电流2定性了解交流的变化规律及其图象表示定性了解交流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量和主要特征物理量(重点难点重点难点)3知道交流能通过电容器的原因，了解交知道交流能通过电容器的原因，了解交流的这一特性在电子技术中的应用流的这一特性在电子技术中的应用(难点难点)4初步了解发电机的构造和原理初步了解发电机的构造和原理新知初探自学导引新知初探自学导引一、交流发电机一、交流发电机1结构：由固定不动的结构：由固定不动的“_”“_”和连续和连续转动的转动的“_”“_”组成组成. 2原理：电磁感应

2、现象，线圈在磁场中原理：电磁感应现象，线圈在磁场中_产生感应电动势产生感应电动势定子定子转子转子转动转动3交流和直流：线圈在磁场中转动时产生交流和直流：线圈在磁场中转动时产生的的_、_随时间做随时间做_变化的电变化的电流叫交变电流流叫交变电流方向不变的电流叫方向不变的电流叫_大小大小方向方向周期性周期性直流直流二、交流的变化规律二、交流的变化规律1正弦式电流：电流、电压随时间按正弦正弦式电流：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化函数的规律变化i_，u_.2产生：矩形线圈在匀强磁场里绕垂直于产生：矩形线圈在匀强磁场里绕垂直于磁场的转轴以某一角速度匀速转动，线圈中磁场的转轴以某一角速度匀速转动，线

3、圈中将产生将产生_ImsintUmsint正弦式交流电正弦式交流电3描述交流电的物理量描述交流电的物理量(1)峰值：说明交变电流在变化过程中所能达峰值：说明交变电流在变化过程中所能达到的最大值到的最大值,Um、Im分别为交变电流分别为交变电流_、_的峰值的峰值(2)周期和频率周期和频率周期：交变电流完成一次周期性变化所用周期：交变电流完成一次周期性变化所用的的_，符号为，符号为T.我国电网交变电流的我国电网交变电流的周期是周期是_.电压电压电流电流时间时间0.02s频率：交变电流在频率：交变电流在1 s内发生周期性变化的内发生周期性变化的_，符号为，符号为_，单位为，单位为Hz.我国电我国电网

4、交变电流的频率是网交变电流的频率是_.次数次数f50Hz三、交流能够通过电容器三、交流能够通过电容器当电容器接到交流电路上时，电容器交替进当电容器接到交流电路上时，电容器交替进行充电和放电，电路中形成电流，电容对电行充电和放电，电路中形成电流，电容对电流也有阻碍作用，电容器能够通流也有阻碍作用，电容器能够通_、隔隔_交流交流直流直流想一想想一想1当电容器接到交流电路上时，自由电荷当电容器接到交流电路上时，自由电荷通过电容器两极板间的绝缘介质了吗？通过电容器两极板间的绝缘介质了吗？提示：提示：没有没有电容器通交流的实质是当电容电容器通交流的实质是当电容器接到交流电路上时，电容器不断的充放电器接到

5、交流电路上时，电容器不断的充放电,从而使电流中有了电流，自由电荷如果通过从而使电流中有了电流，自由电荷如果通过电容器两个极板间的绝缘介质，则电容器就电容器两个极板间的绝缘介质，则电容器就被击穿了被击穿了有效值有效值想一想想一想提示：提示：不是不是只有正弦式电流的峰值和有效只有正弦式电流的峰值和有效值之间才满足此关系值之间才满足此关系要点探究讲练互动要点探究讲练互动交变电流的产生及图象交变电流的产生及图象学案导引学案导引1直流电和交流电的主要区别是什么？直流电和交流电的主要区别是什么？2根据交变电流的图象能否确定某一时刻根据交变电流的图象能否确定某一时刻的电压或电流？的电压或电流？1.直流电和交

6、变电流直流电和交变电流(1)直流电：方向不随时间变化的电流，称为直流电：方向不随时间变化的电流，称为直流电直流电,简称直流，用字母简称直流，用字母“DC”或符号或符号“”表示表示(2)交变电流：大小和方向都随时间做周期性交变电流：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，用变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母字母“AC”或符号或符号“”表示表示2交流电的产生交流电的产生(如图如图331所示所示)图图331当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速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，因而转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈中就产生

7、感应电流线圈做周期性的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变化的交变电流3正弦式电流的图象正弦式电流的图象(如图如图332所示所示)图图332特别提醒：特别提醒：(1) 电流方向随时间做周期性变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直流电的最主要区别(2) 交变电流的方向一个周期内改变两次交变电流的方向一个周期内改变两次,我我国使用的交变电流：国使用的交变电流：T0.02 s，f50 Hz，电流方向每秒改变电流方向每秒改变10

8、0次次例例1【审题指导审题指导】根据电压的瞬时值表达式求根据电压的瞬时值表达式求出电压为出电压为84 V的时刻，并求出半个周期内的的时刻，并求出半个周期内的点亮时间，最后根据对称性求出一个周期内点亮时间，最后根据对称性求出一个周期内的点亮时间的点亮时间图图333变式训练变式训练1(2012天津南开中学高二检测天津南开中学高二检测)一矩形线一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图动势的图象如图334所示，则所示，则()图图334A交变电流的频率是交变电流的频率是4 HzB当当t s时，时，u有最大值有最大值C交流电的周期是交流电的周期是2

9、 sD交变电压的瞬时值表达式是交变电压的瞬时值表达式是u10sin2t V学案导引学案导引1正弦式电流的有效值是最大值的一半吗正弦式电流的有效值是最大值的一半吗?2在交流电路中电压表和电流表测得的是在交流电路中电压表和电流表测得的是交流电的瞬时值还是有效值？交流电的瞬时值还是有效值？对交流有效值的理解对交流有效值的理解4有效值的应用有效值的应用(1)在计算交变电流通过导体产生的热量和电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：交变电流的有效值如电功率的计算式：PIU中，中，U、I均为有效值均

10、为有效值(2)在交流电路中，电压表、电流表、功率表在交流电路中，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流的电压、电流及电功率指的都是有效值(3)我国民用交变电流：照明电压我国民用交变电流：照明电压220 V和动和动力电压力电压380 V都是指有效值都是指有效值特别提醒：特别提醒：“有效值有效值”定义中有定义中有“相等时间相等时间”相等时间不是指任意长或任意短的时相等时间不是指任意长或任意短的时间指的是一个周期或周期的整数倍间指的

11、是一个周期或周期的整数倍 (2012承德学业水平预测承德学业水平预测)两个完全相两个完全相同的电热器，分别通有如图同的电热器，分别通有如图335所示的所示的峰值相等的方波交变电流和正弦式交变电流峰值相等的方波交变电流和正弦式交变电流,求这两个电热器的电功率之比求这两个电热器的电功率之比例例2图图335【答案】【答案】21变式训练变式训练2如图如图336所示是一交变电流的所示是一交变电流的it图象图象,则该交变电流的有效值为则该交变电流的有效值为()图图336热点示例创新拓展热点示例创新拓展交变电流的平均值和有效值交变电流的平均值和有效值经典案例经典案例 (14分分)如图所如图所337示，矩形示

12、，矩形线圈的匝数为线圈的匝数为n，线圈面积为，线圈面积为S，线圈电阻为，线圈电阻为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轴以角轴以角速度速度匀速转动，产生的感应电动势最大值为匀速转动，产生的感应电动势最大值为EmnBS，外电路电阻为，外电路电阻为R，在线圈由图示，在线圈由图示位置转过位置转过90的过程中，求：的过程中，求：图图337 (1)通过电阻通过电阻R的电荷量的电荷量q.(2)电阻电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q.【思路点拨思路点拨】解答本题的关键是弄清求解解答本题的关键是弄清求解通过电阻的电荷量和产生的焦耳热分别用电通过电阻的电荷量和产生的焦耳热分别用电流的瞬时值、平均值、峰值还是有效值流的瞬时值、平均值、峰值还是有效值【答案答案】