高中物理选修32第五部分交流电ppt课件

1、高中物理选修高中物理选修3-2第五章第五章 青岛十七中高二物理集备组青岛十七中高二物理集备组2007.9.26 教材分析与教学建议教材分析与教学建议第五章第五章 交流电交流电交变电流交变电流2 描画交变电流的物理量描画交变电流的物理量电感和电容对交变电流的影电感和电容对交变电流的影响响变压器变压器电能的保送电能的保送 2007考试阐明考试阐明1 交变电流交变电流.交变电流的图像交变电流的图像2 正弦交变电流的函数表达正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值式、峰值和有效值 3 理想变压器理想变压器 4 远间隔输电远间隔输电 一教学的思索 1教学的难点 2教学的重点 3考试的热点有效值的概念有效值

2、的概念,远间隔输电过程的有关计算远间隔输电过程的有关计算.交流电的变化规律及其运用交流电的变化规律及其运用,理想变压器的运用理想变压器的运用.交流电的变化规律及其运用交流电的变化规律及其运用.教学的时间安排第第1单元单元 5.1 交变电流交变电流 1学时学时 5.2 描画交变电流的物理量描画交变电流的物理量1学时学时 习题课习题课 1 学时学时第第2单元单元 5.3 电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响1学时学时第第3单元单元 5.4 变压器变压器 2学时学时 5.5 电能的保送电能的保送 1学时学时 二、教学设计思绪及教学建议二、教学设计思绪及教学建议 1、交变电流、交变电流

3、2、描画交变电流的物理量、描画交变电流的物理量3、电感和电流对交变电流的影响、电感和电流对交变电流的影响4、变压器、变压器5 、电能的保送、电能的保送教学目的一知识与技艺教学目的一知识与技艺1使学生了解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。使学生了解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2掌握交变电流的变化规律及表示方法。掌握交变电流的变化规律及表示方法。3了解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。了解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。二过程与方法二过程与方法1掌握描画物理量的三种根本方法文字法、公式法、图掌握描画物理量的三种根本方法文字法、公式法、图象法。象法。2培育学生察看

4、才干，空间想象才干以及将立体图转化为培育学生察看才干，空间想象才干以及将立体图转化为平面图形的才干。平面图形的才干。3培育学生运用数学知识处理物理问题的才干。培育学生运用数学知识处理物理问题的才干。三情感、态度与价值观三情感、态度与价值观经过实验察看，激发学习兴趣，培育良好的学习习惯，领会经过实验察看，激发学习兴趣，培育良好的学习习惯，领会运用数学知识处理物理问题的重要性运用数学知识处理物理问题的重要性重点：交变电流产生的物理过程的分析。重点：交变电流产生的物理过程的分析。难点：交变电流的变化规律及运用。难点：交变电流的变化规律及运用。 第一节、交变电流第一节、交变电流5.1 交变电流交变电流

5、一一.交变电流的产生过程交变电流的产生过程 教材并没有直接给出线圈在各个位置时电流的方教材并没有直接给出线圈在各个位置时电流的方向向, ,而是以问题的方式引导学生本人分析而是以问题的方式引导学生本人分析. .1.实际探求实际探求建议建议: :将一个周期内的四个位置和四个过程的电流大小、方将一个周期内的四个位置和四个过程的电流大小、方向从中性面起依次以问题的方式展现向从中性面起依次以问题的方式展现, ,让学生对交变电流的让学生对交变电流的产生过程有一个完好的认识产生过程有一个完好的认识1 1图图5.1-35.1-3中，甲图所示时辰线圈中电流为多大？在线圈中，甲图所示时辰线圈中电流为多大？在线圈由

6、甲转到乙的过程中，由甲转到乙的过程中，ABAB中电流向哪个方向流动？大小如何中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到乙图所示时辰，线圈中电流大小有何特点？变化？到乙图所示时辰，线圈中电流大小有何特点？2 2在线圈由乙转到丙的过程中，在线圈由乙转到丙的过程中，ABAB中电流向哪个方向流动？中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丙图所示时辰，线圈中电流大小有何特点？大小如何变化？到丙图所示时辰，线圈中电流大小有何特点？3 3在线圈由丙转到丁的过程中，在线圈由丙转到丁的过程中，ABAB中电流向哪个方向流中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丁图所示时辰，线圈中电流大小有动？大小如何变化？到丁图所示时辰

7、，线圈中电流大小有何特点？何特点？ 4 4在线圈由丁转到甲的过程中，在线圈由丁转到甲的过程中，ABAB中电流向哪个方向中电流向哪个方向流动？大小如何变化？流动？大小如何变化？2.实验验证实验验证(1)(2)二二.交变电流的变化规律交变电流的变化规律 教材中未对交变电流的瞬时值表达式作实际推导，建议在教材中未对交变电流的瞬时值表达式作实际推导，建议在实践教学中对交变电流的瞬时值表达式进展推导。实践教学中对交变电流的瞬时值表达式进展推导。给出交流电和直流电的概念给出交流电和直流电的概念.(强调方向的区别强调方向的区别)在课后的问题与练在课后的问题与练习中有两道题用到习中有两道题用到Em=NBS(1

8、)定义定义:与磁感线垂直的与磁感线垂直的平面。平面。(2)强调强调:线圈处于中性线圈处于中性面位置时，穿过线圈面位置时，穿过线圈最最大，但大，但I=0。线圈越过中性面，线圈线圈越过中性面，线圈中感应电流方向要改动。中感应电流方向要改动。线圈转一周，感应电流方线圈转一周，感应电流方向改动两次。向改动两次。1.中性面中性面2交变电流的变化规律交变电流的变化规律(1)假设线圈有N匝时，相当于N个完全一样的电源串联，e=NBL1L2sint， 令Em=NBL1L2=NBS=Nm， 叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。 (2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最Im=Em/(r+R) ，电压的瞬时

9、值i=Imsint(3)根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsint。电动势、电流与电压的瞬时值与时间 关系图像3.交流电的图像交流电的图像此处可与此处可与t图相图相比较比较三几种常见的交变电波形三几种常见的交变电波形 第二节第二节. 描画交变电流的描画交变电流的物理量物理量 一知识与技艺一知识与技艺1了解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它了解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。们之间的关系。2了解交变电流的周期、频率以及它们之间的关了解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国消费和生活用电的周期频率的系。知道我国消费和生活用电的周期频率

10、的大小。大小。二过程与方法二过程与方法能运用数学工具描画和分析处置物理问题。能运用数学工具描画和分析处置物理问题。三情感、态度与价值观三情感、态度与价值观让学生了解多种电器铭牌，引见现代科技的突飞猛让学生了解多种电器铭牌，引见现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情进，激发学生的学习热情重点：交变电流有效值概念。重点：交变电流有效值概念。难点：交变电流有效值概念及计算。难点：交变电流有效值概念及计算。 一周期和频率：fT1二交变电流的峰值Em，Im，Um交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能到达的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。电容器的耐压值是指可以加在它两端的最大电压，假

11、设电源电压的最大值超越耐压值，电容器能够被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实践中通常用有效值表示交变电流的大小。fT22留意对转速与频率的了解留意对转速与频率的了解问题情景三.有效值E、I、U2mII 2mUU 、定义：让交变电流和直流电经过同样的电阻，假设它们在一样时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。强调上面三式仅适用于正弦或余弦交流电各种运用交变电流的电器设备上所示值为有效值。交变电流表电压表或电流表所测值为有效值。计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。仅在热效应上等效，并非在一切方面都等效2mEE 2正弦交

12、流电有效值和最大值的关系留意区分交流电的“四值、最大值、有效值、平均值、瞬时值第三节. 电感和电容对交变电流的影响 一知识与技艺1了解为什么电感对交变电流有妨碍作用。2知道用感抗来表示电感对交变电流妨碍作用的大小，知道感抗与哪些要素有关。3知道交变电流能经过电容器.知道为什么电容器对交变电流有妨碍作用。4知道用容抗来表示电容对交变电流的妨碍作用的大小.知道容抗与哪些要素有关。二过程与方法1培育学生独立思索的思想习惯。2培育学生用学过的知识去了解、分析新问题的习惯。三情感、态度与价值观培育学生有志于把所学的物理知识运用到实践中去的学习习惯。重点1电感、电容对交变电流的妨碍作用。2感抗、容抗的物理

13、意义。难点1感抗的概念及影响感抗大小的要素。2容抗概念及影响容抗大小的要素。 一电感对交变电流的妨碍作用一电感对交变电流的妨碍作用演示电阻、电感对交、直流的影响。实验电路演示电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如以下图甲、乙所示：如以下图甲、乙所示：阐明：由于电感线圈阐明：由于电感线圈中经过交变电流时产中经过交变电流时产生自感电动势，妨碍生自感电动势，妨碍电流变化，对交变电电流变化，对交变电流有妨碍作用流有妨碍作用.电感对电感对交变电流妨碍作用大交变电流妨碍作用大小用感抗来表示小用感抗来表示.线圈线圈自感系数越大，交变自感系数越大，交变电流的频率越高，感电流的频率越高，感抗越大抗越大.、感抗的

14、利用、感抗的利用1低频扼流圈低频扼流圈自感系数很大。对低频交变电流有很大的妨碍作用。自感系数很大。对低频交变电流有很大的妨碍作用。即即“通直流、阻交流。通直流、阻交流。2高频扼流圈高频扼流圈自感系数小。对低频交变电流妨碍小，对高频交变自感系数小。对低频交变电流妨碍小，对高频交变电流妨碍大。即电流妨碍大。即“通低频、阻高频通低频、阻高频 、线圈的作用：线圈有、线圈的作用：线圈有“通直流、阻交流或通直流、阻交流或“通低频，阻高频特征通低频，阻高频特征、感抗：电感对交流电的妨碍作用的大小、感抗：电感对交流电的妨碍作用的大小、影响感抗的要素：自感系数，交流电频率。线圈自感系、影响感抗的要素：自感系数，

15、交流电频率。线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。二、交变电流可以经过电容器二、交变电流可以经过电容器演示电容对交、直流的影响。演示电容对交、直流的影响。实验电路如下图：实验电路如下图：电容器交替进展充电和放电，电路中就有了流，表现为交流经过了电容器。 、电容器的作用：电容器具有、电容器的作用：电容器具有“通交流、隔直流通交流、隔直流“通高频、阻低频的特点通高频、阻低频的特点 、容抗：电容对交流电的妨碍作用的大小、容抗：电容对交流电的妨碍作用的大小、影响容抗的要素：电容，交流电频率。电容器、影响容抗的要素：电容，交流电频率。电容器的电容越大，交变

16、电流频率越高，容抗越小的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小三三.电容器对交变电流的妨碍作用电容器对交变电流的妨碍作用本节内容不用做太本节内容不用做太多的运用训练多的运用训练电容越大电容越大,在同样电压下电容器在同样电压下电容器包容电荷越多，因此充放电的包容电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高，充放电进展电流的频率越高，充放电进展得越快，充放电电流越大，容得越快，充放电电流越大，容抗越小抗越小.四四.变压器变压器 一知识与技艺一知识与技艺1知道变压器的构造，了解变压器的任务原理。知道变压器的构造，了解变压器的任务原理。2了解理想变压器原、副线

17、圈中电压与匝数的关系和电流了解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系和电流与匝数的关系，能运用它分析处理有关问题。与匝数的关系，能运用它分析处理有关问题。二过程与方法二过程与方法在探求变压比、电流比和匝数比的关系中培育学生运用物在探求变压比、电流比和匝数比的关系中培育学生运用物理理想化模型分析问题、处理问题的才干。理理想化模型分析问题、处理问题的才干。三情感、态度与价值观三情感、态度与价值观1使学生领会到能量守恒定律是普遍适用的。使学生领会到能量守恒定律是普遍适用的。2培育学生实事求是的科学态度。培育学生实事求是的科学态度。重点：探求变压比和匝数比的关系。重点：探求变压比和匝数比的关系。难点：

18、探求变压比和匝数比的关系。难点：探求变压比和匝数比的关系。一.变压器的原理、构造：变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈、构造：变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。构成的。一个线圈跟电源衔接，叫原线圈初级线圈，另一个线圈一个线圈跟电源衔接，叫原线圈初级线圈，另一个线圈跟负载衔接，叫副线圈次级线圈。两个线圈都是绝缘导跟负载衔接，叫副线圈次级线圈。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。、画出变压器的构造表示图和符号，如以下图示：、画出变压器的构造表示图和符号，如以下图示：用可拆变压器用可拆变压器向学生展现变向

19、学生展现变压器的构造压器的构造、变压器的原理：互感景象时变压器任务的根底。经过互感景象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系、利用可拆变压器，学生电源，多用电表，导线、利用可拆变压器，学生电源，多用电表，导线假设干，探求变压器线圈两端的电压与匝数的关假设干，探求变压器线圈两端的电压与匝数的关系系本卷须知：本卷须知：1衔接好电路后，同组同窗分别独衔接好电路后，同组同窗分别独立检查，然后由教师确认，电路衔接无误才干接通立检查，然后由教师确认，电路衔接无误才干接通电源。电源。2留意人身平安。只能用低压交流电源，可运留意人身平安。只能用低压交流电源，可运用

20、电源电压为用电源电压为V3运用多用电表交流电压档测电压时，先用最运用多用电表交流电压档测电压时，先用最大量程测试，然后再用适当的挡位进展丈量。大量程测试，然后再用适当的挡位进展丈量。2121实验次数123456原线圈匝数n1n1n1n1n2n2n2副线圈匝数n2n1n12 n1n2n22 n2副线圈输出电压U2结论取取U1U16V6V2电压与匝数的关系电压与匝数的关系 2121nnUU2121nnUU让学生实验分让学生实验分析数据，归纳析数据，归纳结论结论、理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变、理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器。压器。只适用于理想变压器。只适用于理想变压器。

21、实践上变压器的任务效率都很高，可近似当成理想变实践上变压器的任务效率都很高，可近似当成理想变压器处置。压器处置。 2121nnUU三、理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功三、理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等：率相等：P出出=P入入四、电流与匝数的关系四、电流与匝数的关系理想变压器只需一个副线圈，那么原副线圈中的电流理想变压器只需一个副线圈，那么原副线圈中的电流I1与与I2 ，据，据P出出=U2I2，P入入=U1I1及及P出出=P入入得：得：121221nnUUII学生在教师的引学生在教师的引导下进展实际探导下进展实际探求求思索一：升压变压器，思索一：升压变压器，n2n1，

22、降压变压器，降压变压器，n2n1。升压变压器，升压变压器，I2I1。思索二：在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线思索二：在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，还是细一些好？降压变压应比原线圈导线粗一些好，还是细一些好？降压变压器呢？器呢？由于升压变压器，由于升压变压器，I2I1，所以副线圈导线，所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些。要比原线圈导线粗一些。自学了解：电压互感器和电流互感器的作用和原理自学了解：电压互感器和电流互感器的作用和原理五运用五运用第五节第五节.电能的保送电能的保送 一知识与技艺一知识与技艺1知道知道“便于远间隔保送是电能的优点，知道输电过程。便于远

23、间隔保送是电能的优点，知道输电过程。2知道降低输电损耗的两个途径，会进展远间隔输电的有关计知道降低输电损耗的两个途径，会进展远间隔输电的有关计算算3了解电网供电的优点和意义。了解电网供电的优点和意义。二过程与方法二过程与方法经过思索、讨论、阅读，培育学生阅读、分析、综合和运用才干经过思索、讨论、阅读，培育学生阅读、分析、综合和运用才干三情感、态度与价值观三情感、态度与价值观1培育学生遇到问题要仔细、全面分析的科学态度。培育学生遇到问题要仔细、全面分析的科学态度。2引见我国远间隔输电概略，激发学生投身祖国建立的热情。引见我国远间隔输电概略，激发学生投身祖国建立的热情。重点：找出影响远间隔输电损失

24、的要素，使学生了解高压输电可重点：找出影响远间隔输电损失的要素，使学生了解高压输电可减少功率与电压损失。减少功率与电压损失。难点：了解高压输电原理，区别导线上的输电电压难点：了解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压和损失电压U。一、降低输电损耗的两个途径一、降低输电损耗的两个途径1.减小输电线的电阻根据电阻定律电阻定律可知r= ，要减小输电线的电阻r，可采用下述方法：减小资料的电阻率.银的电阻率最小，但价钱昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.减小输电线的长度L不可行，由于要保证输电间隔. 添加导线的横截面积.近间隔输电可适当增大横截面积。对于远间隔输电，假设添加导线的横截面积，不仅不经济，而且架线困难。 2.减小输电电流 在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必需提高输电电