交变电流章节复习市公开课金奖市赛课一等奖课件

交变电流第1页交变电流：大小和方向都随时间做周期性改变电流简称：交流（AC）直流电流：方向不随时间改变电流（DC）了解：方向随时间作周期性改变电流一、交变电流概念第2页二、交变电流产生交流发电机模型第3页第4页将立体图转化为平面图第5页两个特殊位置：第一特殊位置：SB中性面特点：2、导体边不切割磁感线1、磁通量最大Ф=Фmax所以，E感=0，i感=0即：此时线圈中无电流！—中性面第6页特点：2、导体边垂直切割磁感线1、磁通量为最小，Ф=0第二特殊位置：SB线圈中有感应电流方向：D—C—B—A第7页（3）在线圈由甲转到乙过程中，AB边中电流向哪个方向流动？丙转到丁呢？（4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？由a→b由b→a线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！第8页过程分析在线圈由甲转到乙过程中，ab边中电流向哪个方向流动？由a→b在线圈由丙转到丁过程中，ab边中电流向哪个方向流动？由b→a第9页线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；线圈转到乙、丁位置时线圈中电流最大！线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?两次第10页

1.中性面：垂直磁场方向平面．（1）线圈经过中性面时，穿过线圈磁通量最大φ=BS，但△φ/△t=0最小，（ab和cd边都不切割磁感线），线圈中感应电动势为零．（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．2.线圈平行与磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电动势最大。第11页思索：在线圈旋转至任何一个非特殊位置时感应电动势怎样计算？（V垂直以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过t时间V第12页1、正弦交变电流图象eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt三、交变电流图像和改变规律第13页三、交变电流图像和改变规律2、交变电流改变规律(1)感应电动势:(2)感应电流:(3)外电路电阻两端电压:e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时)i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(从中性面开始计时)u=Umsinωt(从中性面开始计时)e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时)i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(从从B∥S开始计时)u=Umcosωt(从从B∥S开始计时)第14页三、交变电流图像和改变规律3、交变电流种类(1)正弦交流电(2)示波器中锯齿波扫描电压(3)电子计算机中矩形脉冲(4)激光通信中尖脉冲第15页四、交流发电机1、结构2、种类①用来产生感应电动势线圈（叫电枢）②用来产生磁场磁极①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）不论哪种发电机，转动部分叫转子，不动部分叫定子第16页1．在如图所表示几个电流随时间改变图线中，属于交变电流是，属于正弦交变电流是。tiABCDABDA第17页2一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动，线圈中感应电动势随时间改变规律如图所表示，下面说法中正确是()：T1时刻经过线圈磁通量为零；T2时刻经过线圈磁通量绝对值最大；T3时刻经过线圈磁通量改变率绝对值最大；每当e变换方向时，经过线圈磁通量绝对值都为最大。D第18页复习1、什么是交流电？2、正弦式交流电规律？从中性面开始计时：电动势瞬时值表示式：e=Emsinωt电流瞬时值表示式：i=Imsinωtabcd从平行面开始计时：电动势瞬时值表示式：e=Emcosωt电流瞬时值表示式：i=Imcosωt其中：Em=NBSω=NφmωIm=Em/R总以下几个情况若B、N、S、ω相同，则Em相同：第19页2.1、如图所表示，有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕O1、O2轴以一样角速度匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生感应电流之比为A、1∶2B、2∶1C、1∶4D、4∶1E、1∶1O1acdbO1O2B第20页5.2表征交变电流物理量第21页一、描述电流改变快慢物理量1．周期：交变电流完成一次周期性改变所需时间2．频率：1s内交变电流完成周期性改变次数我国工农业及生活用电周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次．第22页二、描述交变电流大小物理量线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速旋转时，电动势最大值：2、最大值(峰值)：1、瞬时值0t/sU/VUm电压最大值电压瞬时值第23页甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水初温相同．若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开3．有效值第24页我电流是恒定3A我10分钟把水烧开我10分钟也把水烧开！我电流是改变我电流有效值是3A第25页3．有效值（1）定义：使交变电流和直流经过相同阻值电阻，假如它们在相等时间内产生热量相等，就把这一直流数值叫做这一交变电流有效值．（热效应相同）（2）说明：①交变电流有效植依据电流热效应来要求，与电流方向无关，计算电功和热量必须用有效值②有效值普通与所取时间长短相关，在无尤其说明时是以一个周期时间来确定有效值．③交流电压表和电流表经过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效直流，所以读出就是交流有效值，而且电表指针不会忽左忽右地摆动。注意：电容器耐压值是交流最大值。第26页(4)普通用电器上标注额定值是有效值，而电容器上标注是最大值4．平均值：计算经过某导体截面电量一定要用平均值。(3)．正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间关系第27页课堂练习1、以下说法正确是（）A．电流在一个周期内电流方向改变两次．B．电流有效值是最大值倍．C．因为有效值表示交流产生平均效果，所以有效值与平均值相同．D．若正弦交变电流最大值是10A，则它最小值是-10A．AB2、某交流发电机产生感应电动势与时间关系，如图所表示，假如其它条件不变，仅使线圈转速加倍，则交流电动势最大值和周期分别变为（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08sB第28页3、一个电阻接在10V直流电源上，它发烧功率是P，当接到电压为u=10sinωtV交流电源上，它发烧功率（）A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB4、如图表示一交流电流随时间改变图像，此交变电流有效值是多大？5A第29页5.图中两交变电流经过相同电阻R。求：（1）分别写出它们有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生功率之比。第30页7、如图所表示，矩形线圈匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°过程中，求：(1)经过电阻R电量q；(2)电阻R上产生焦耳热Q第31页6.如图所表示，线圈面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时表示式；(2)线圈转过1／30s时电动势瞬时值多大；当t＝1／30s时，电动势瞬时值第32页(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势有效值为电流表示数电压表示数(4)线圈每转过一周，外力所做功。第33页例1：某交流电压随时间改变规律如图所表示，则此交流电频率是_____Hz，交流电压有效值等于____V例2：图为一交流随时间改变图像，求此交流有效值

例3：电路两端交流电压u=Umsin314t(V)，在t=0.005s时电压为10V，则此时接在电路两端电压表读数是_____V例4：一交流电压u=15sin100πt(V)，将该交流电压加在一电阻上时，产生电功率为25W，求该电阻R阻值。有效值：E、I、U第34页5.3电感和电容对交变电流影响第35页一、电感对交变电流妨碍作用1.演示试验现象：

2.感抗（1）反应电感对交变电流妨碍作用大小。（2）影响感抗大小原因接直流亮些，接交流暗些．

结论：电感对直流电没有妨碍作用对交流电却有自感系数越大、交流频率越高，线圈感抗越大。*详细关系：交变电流频率越高，灯越暗第36页4、应用：（a）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：3、特征：通直流、阻交流；通低频、阻高频低频扼流圈和高频扼流圈

A、结构：线圈绕在铁芯上，匝数多B、作用：“通直流、阻交流”A、结构：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少B、作用：“通直流、通低频，阻高频”第37页2.容抗（1）反应电容对交流妨碍作用（2）影响容抗大小原因

电容越大，交流频率越高，电容器对交流妨碍作用就越小，容抗越小。3.应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号经过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。*公式：通交流、隔直流，通高频、阻低频第38页小结：通直流，阻交流

通低频，阻高频

电容对交变电流作用：通交流，隔直流

通高频，阻低频电感对交变电流作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容器高频旁路电容器（C小）第39页例1、如图所表示，从ab端输入交流含有高频和低频成份，为了使R上尽可能少地含有高频成份，采取图示电路，其L作用是________________，C作用是__________。解析：因L有“通低频、阻高频”特点，所以L作用是阻挡高频成份；而经过L后还有少许高频成份，利用C“通高频、阻低频”特点，使绝大部分高频成份从C流过。第40页练习1、如图所表示，线圈L自感系数和电容器电容C都很小（如L＝100μH，C＝100pF）。此电路主要作用是---------（）A．阻直流、通交流，输出交流B．阻交流、通直流，输出直流C．阻低频、通高频，输出高频交变电流D．阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D第41页例2、如图所表示，当交流电源电压（有效值）U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源频率变为f＝100Hz，则（

）（2）将电源改为U＝220V直流电源，则（）A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮

ACBC第42页送电过程在输电过程中，电压必须进行调整。第43页5.4变压器第44页变压器的结构闭合铁芯原线圈副线圈第45页1、示意图(1)闭合铁芯(绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈)其匝数用n1表示与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈)其匝数用n2表示

与负载相连(4)输入电压U1

输出电压U2一、变压器结构原线圈副线圈铁芯U1U2

n1n2∽第46页2、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？

变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？n1n2n1n2无铁芯有铁芯铁芯与线圈相互绝缘第47页原线圈接交流电在铁芯中产生改变磁通量副线圈产生感应电动势在铁芯中产生改变磁通量二、变压器工作原理——互感现象副线圈有交流电原线圈产生感应电动势第48页——互感现象变压器经过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(改变磁场)(U2、I2)二、变压器工作原理原线圈副线圈铁芯U1U2

n1n2∽0ett1t2t3t4若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0第49页三、理想变压器——没有能量损失变压器P入＝P出输入功率等于输出功率第50页原、副线圈中经过磁通量一直相同(无漏磁),所以产生感应电动势分别是：若不考虑原副线圈内阻有:

U1=E1

U2=E2

四、理想变压器变压规律I1U2U1n1n2I2R~原线圈副线圈铁芯U1U2

n1n2∽第51页1、n2

>n1

U2>U1——升压变压器2、n2<n1

U2<U1——降压变压器理想变压器原副线圈端电压跟它们匝数成正比第52页理想变压器输入功率等于输出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出五、理想变压器变流规律理想变压器原副线圈电流跟它们匝数成反比此公式只适合用于一个副线圈变压器第53页1、变压器输入功率由输出功率决定，计算输入功率和输出功率都用(此公式适用只有一个副线圈)需要尤其引发注意是2、区分负载和负载电阻值。以上功率表示式中R表示负载电阻阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接用电器实际功率。在同一电压下，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要尤其注意。第54页例．远距离输电线路示意图如图所表示，若发电机输出电压不变，在线路正常工作情况下，当用户用电器总功率增大时，以下判断正确是A．升压变压器原线圈中电流保持不变B．降压变压器输出电压升高C．降压变压器输出电压降低D．输电线上损耗电功率减小发电机升压变压器降压变压器用户输电线第55页解：这是实际用电问题。发电机输出电压、升压、降压变压器、输电线都已确定。相当于等效电路中电源电动势、内阻不变。正常工作时内阻远小于外电阻，所以用户用电器总功率增加，一定是负载总电阻减小，引发结果是各处电流增大、功率增大，输电线电压损失增大，降压变压器初级、次级电压都降低。选C。第56页1、理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=4:1,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,图中电流表A1示数12mA,则电流表A2示数为()A．3mAB．0C．48mAD．与负载R值相关B六、课堂练习第57页2、一台理想变压器原线圈匝数为4400匝,与220V电源相连,当副线圈接入额定电压为36V灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈匝数为()A、36匝B、72匝C、720匝D、1440匝C第58页3.2、如图所表示，一理想变压器给负载供电，已知变压器输入电压不变，假如负载电阻滑动触头向上移动，则图中各交流电表读数及输入功率P改变情况正确是A、V1、V2不变，A1增大，A2减小，P增大B、V1、V2不变，A1、A2增大，P增大C、V1、V2不变，A1、A2减小，P减小D、V1不变，V2增大，A1减小，A2增大，P减小A1A2RV1V2u第59页【解析】因输入电压不变，线圈匝数不变，所以变压器输出电压不变；滑动触头向上移动时，负载电阻增大，所以输出电流减小,输出功率减小，从而输入电流、输入功率也随之减小。【总结】分析这类问题时要利用不变量来确定各变量之间关系，通常因为负载改变将引发电流改变、功率改变。需要注意是，不要认为输入功率一定是不变(输入