1、演示實驗演示實驗一、交變電流一、交變電流2.2.直流電：直流電：電流方向不隨時間而電流方向不隨時間而 改變改變二、二、交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒有邊切割磁感應(yīng)線沒有邊切割磁感應(yīng)線(甲甲) BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊垂）邊垂直切割磁感應(yīng)線，直切割磁感應(yīng)線，(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， 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向a a到到b b(丁丁) 設(shè)正方形線圈的邊長為設(shè)正方形線圈的邊長為L L，在勻強磁場，在勻強磁場B B中繞垂直于中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，abab和和cdcd邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為OO1 1、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少次？改變多少次？2 2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最大？這時感應(yīng)電動勢是最量最大？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最??？大還是最?。? 3、線圈轉(zhuǎn)到

3、什么位置時磁通、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最??？這時感應(yīng)電動勢是最量最小？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最小？大還是最小？ 中性面中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面中性面 （1 1）線圈經(jīng)過）線圈經(jīng)過中性面中性面時，穿過線圈的時，穿過線圈的磁磁通量最大通量最大，但磁通量的變化率為零（，但磁通量的變化率為零（ abab和和cdcd邊都不切割磁感線），線圈中的邊都不切割磁感線），線圈中的電動勢電動勢為零為零 （2 2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動向，線圈轉(zhuǎn)動一周一周，兩次兩次經(jīng)過中性面，電經(jīng)過中性面，電流方向改變流方向

4、改變兩次兩次 三交變電流的變化規(guī)律三交變電流的變化規(guī)律 以線圈經(jīng)過中性面開始計時，在時刻以線圈經(jīng)過中性面開始計時，在時刻t t線圈中的感線圈中的感應(yīng)電動勢（應(yīng)電動勢（abab和和cdcd邊切割磁感線邊切割磁感線 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令則有 tEemsine為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）=NB S 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時 （1）電動勢按正弦規(guī)律變化tEemsin（2 2）電流按正弦規(guī)律變化）電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流通過R時： tIimsin.R

5、IUiRumm，四、交流電的圖像四、交流電的圖像abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB1.正弦交變電流的圖像正弦交變電流的圖像2.幾種常見的交變電流幾種常見的交變電流1 1、交變電流交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。3 3、交變電流的變化規(guī)律：、交變電流的變化規(guī)律：（1 1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，一次，感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一次；線圈轉(zhuǎn)動一周一周，感應(yīng)電，感應(yīng)電流的方向改變流的方向改變兩次兩次。 （2 2）大小變化規(guī)

6、律）大小變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：變化： e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值叫電動勢的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 小結(jié)小結(jié)2、矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動2 2、矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，所產(chǎn)生的交變電流、矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，所產(chǎn)生的交變電流的波形如圖所示，下列說法中正確的是的波形如圖所示，下列說法中正確的是 （ ） A.A.在在t t1 1時刻穿過線圈的磁通量達到峰值時刻穿過線圈的磁通量達到峰值B

7、.B.在在t t2 2時刻穿過線圈的磁通量達到峰值時刻穿過線圈的磁通量達到峰值C.C.在在t t3 3時刻通過線圈的磁通量的變化率達到峰值時刻通過線圈的磁通量的變化率達到峰值D.D.在在t t4 4時刻穿過線圈的磁通量的變化率達到峰值時刻穿過線圈的磁通量的變化率達到峰值 BCt0t1t2t3t4課堂練習課堂練習vvB中性面中性面at如圖所示，在磁感應(yīng)強度如圖所示，在磁感應(yīng)強度B的勻強磁的勻強磁場中，矩形線圈逆時針繞中軸勻速轉(zhuǎn)場中，矩形線圈逆時針繞中軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為動，角速度為。圖中標。圖中標a的小圓圈的小圓圈表示線圈表示線圈ab邊的橫截面，標邊的橫截面，標d的小圓的小圓圈表示線圈圈表示線圈

8、cd邊的橫截面邊的橫截面,ab、cd長長度為度為L1，ad、bc長度為長度為L2，設(shè)線圈，設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動。平面從中性面開始轉(zhuǎn)動。自主探究：自主探究：三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 1.1.線圈與中性面的夾角是多少？線圈與中性面的夾角是多少？ 2. 2. ab邊的速度多大？邊的速度多大？ 3. 3. ab邊速度方向與磁場方向邊速度方向與磁場方向夾角多大？夾角多大？ 4. 4. ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？大？ 5.5.線圈中感應(yīng)電動勢多大？線圈中感應(yīng)電動勢多大？（1）電動勢按正弦規(guī)律變化tEemsin（2）電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin（3）電路

9、上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流通過R時： tIimsin.RIUiRumm，成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時1.1.正弦式交變電流的瞬時值表達式（從中性面計時）正弦式交變電流的瞬時值表達式（從中性面計時）2.2.正弦式交變電流的圖象正弦式交變電流的圖象3.3.幾種不同類型的交流電幾種不同類型的交流電3、如圖所示，、如圖所示，ab邊長為邊長為20cm，ad邊長為邊長為10cm的矩形單匝線圈，磁場的磁感應(yīng)強度的矩形單匝線圈，磁場的磁感應(yīng)強度B0.2T，線圈轉(zhuǎn)速線圈轉(zhuǎn)速n100r/s.求：求：(1)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；(2)若從中性

10、面計時，經(jīng)過若從中性面計時，經(jīng)過 s時線圈電動勢的時線圈電動勢的瞬時值是多大？瞬時值是多大？6001課堂練習課堂練習一、知識回顧一、知識回顧(一一)、交變電流：、交變電流： 大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。變電流，簡稱交流。 其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流電。其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流電。 （二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生

11、的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。律變化的。即正弦交流。 2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢。變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢。3、規(guī)律：、規(guī)律： 從中性面開始計時，則從中性面開始計時，則e=NBSsint 。用用Em表示峰值表示峰值NBS則則e=Em sintRERem電流電流I=sint=Im sint電壓電壓u=U

12、m sint (1)函數(shù)表達式：函數(shù)表達式：(2)在純電阻電路中在純電阻電路中P34頁1、表征交流電變化快慢的物理量0t/sU/VT周期周期T：交變電流完成一次周期變化所用的時間頻率頻率f：1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)T = 1/f = 2/T = 2f二、新課教學：二、新課教學：周期和頻率周期和頻率交流電也用周期和頻率來表示變化的快慢交流電也用周期和頻率來表示變化的快慢 T和和f的物理意義：表征交流電變化的快的物理意義：表征交流電變化的快慢，慢，T越小，越小，f越大，交流電變化越快。越大，交流電變化越快。 我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T_s，頻率，頻率f_Hz，角速

13、度，角速度_rad/s，在，在1內(nèi)電流的方向變內(nèi)電流的方向變化化_次。次。0.02503141002、表征交變電流大小的物理量、表征交變電流大小的物理量瞬時值：瞬時值： 對應(yīng)某一時刻的交流的值對應(yīng)某一時刻的交流的值 ，用小寫字母表示，用小寫字母表示，e , i , u峰值：峰值： 即最大的瞬時值即最大的瞬時值 ，用大寫字母表示，用大寫字母表示，UmmEmEm= NsB m=Em/ R注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為 Em=NBS，即僅由匝數(shù)，即僅由匝數(shù)N，線圈面積，線

14、圈面積S，磁感強，磁感強度度B和角速度和角速度四個量決定。與軸的具體位置，線圈四個量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。表征交流電大小的物理量0t/s瞬時值：瞬時值：交變電流某一時刻的值最大值：最大值：交變電流的最大瞬時值U/VUm電壓最大值電壓瞬時值i/AIm電流最大值電流瞬時值有效值：有效值：、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。的有效值。、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是正弦交流的有效值與峰值之

15、間的關(guān)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間交流的有效值和峰值之間無此關(guān)系，無此關(guān)系， 但可按有效值的定義進行推導但可按有效值的定義進行推導 。說明說明1、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。說明說明2、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交

16、流電的在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。有效值。 求電量用平均值。求電量用平均值。說明說明3、交流電壓表和電流表通過交流電時，實際上已經(jīng)交流電壓表和電流表通過交流電時，實際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流(內(nèi)部內(nèi)部加了整流電路加了整流電路)，所以讀出的就是交流的有效值，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會忽左忽右地擺動。并且電表的指針不會忽左忽右地擺動。平均值：平均值：ENt求通過某導體截面的電量一定要用平均值。求通過某導體截面的電量一定要用平均值。 【例【例1】某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)】某交流發(fā)電機產(chǎn)生

17、的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋颖?，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋?）A400V，0.02s B200V, 0.02sC400V, 0.08s D200V, 0.08s 解析：解析：從圖中看出，該交流電的最大值和周從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：期分別是：Em100V，T0.04s，而最大值，而最大值EmNBS，周期，周期T2；當線圈轉(zhuǎn)速加；當線圈轉(zhuǎn)速加倍時，倍時，2，故，故Em2Em200V，TT20.02s.故選故選B?！纠纠?】如圖表示一交流的電

18、流隨時間變化的】如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？圖像，此交變電流的有效值是多大？4 23 2 解析：解析：交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個周期進行流電的值，為分析方便，可選交流電的一個周期進行研究。設(shè)此交變電流的有效值為研究。設(shè)此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的，根據(jù)交流有效值的定義，有：定義，有：222121122I RTI RTI RT所以：所以：22121()2III221(4 2)(3 2)52A4 23 2【例【例4】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為】如圖所示，矩形線圈的

19、匝數(shù)為n，線圈面積為，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強度為，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞的勻強磁場中繞OO軸以角速度軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。在線圈。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，求：的過程中，求：(1)通過電阻通過電阻R的電量的電量q；解析：解析： 在此過程中，穿過線圈磁通量變化在此過程中，穿過線圈磁通量變化BS所用時間所用時間42Tt 產(chǎn)生的平均電動勢為產(chǎn)生的平均電動勢為2()EnBSIRrRr2EnnB St平均電流為平均電流為 通過通過R的電量的電量 nBSqItRr（2）電阻）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱Q

20、在此過程中電阻在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個周期上的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的14， 221122()44nB SQI RTRRr22()()R nBSRr引入：引入： 在直流電路中，電壓在直流電路中，電壓 、電流和電阻的關(guān)、電流和電阻的關(guān)系遵從歐姆定律，在交流電路中，如果系遵從歐姆定律，在交流電路中，如果電路中只有電阻，例如白熾燈、電爐等，電路中只有電阻，例如白熾燈、電爐等，實驗和理論分析都表明，歐姆定律仍適實驗和理論分析都表明，歐姆定律仍適用但是如果電路中包括電感、電容，用但是如果電路中包括電感、電容，情況就要復(fù)雜了情況就要復(fù)雜了一、電感對交變電流的阻礙作用一、電感對交

21、變電流的阻礙作用1.演示實驗演示實驗:現(xiàn)象：現(xiàn)象： 2.感抗感抗（1）反映電感對交變電流阻礙作用的大小。）反映電感對交變電流阻礙作用的大小。（2）影響感抗大小的因素）影響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 結(jié)論：結(jié)論：電感對直流電沒有阻礙作用對交流電卻電感對直流電沒有阻礙作用對交流電卻有有 自感系數(shù)越大、交流的頻率越高，自感系數(shù)越大、交流的頻率越高，線圈的感抗越大。線圈的感抗越大。交變電流頻率越高，燈越暗交變電流頻率越高，燈越暗4、應(yīng)用：、應(yīng)用：（a）低頻扼流圈：）低頻扼流圈：（b）高頻扼流圈：）高頻扼流圈：分析分析P41P41圖圖5.3-35.3-33、特性：

22、、特性：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻。通直流、阻交流，通低頻、阻高頻。低頻扼流圈和高頻扼流圈低頻扼流圈和高頻扼流圈 A A、構(gòu)造：線圈繞在鐵心上，匝數(shù)多，感抗大、構(gòu)造：線圈繞在鐵心上，匝數(shù)多，感抗大B B、作用：、作用：“通直流、阻交流通直流、阻交流” 。A A、構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少，感抗小、構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少，感抗小 B B、作用：通過低頻，阻高頻。、作用：通過低頻，阻高頻。二電容對交變電流的阻礙作用二電容對交變電流的阻礙作用1. 演示實驗：演示實驗：（1）實驗現(xiàn)象：）實驗現(xiàn)象： 通入直流電，燈泡不亮，說明直流電不能通入直流電，燈泡不亮，說明直流電不能通過電容器，接入

23、交流電時，燈泡亮了，說明通過電容器，接入交流電時，燈泡亮了，說明交流能夠通過電容器交流能夠通過電容器。 電容器對交流電路存在阻礙作用，且電容電容器對交流電路存在阻礙作用，且電容越大、頻率越高，阻礙作用越小。越大、頻率越高，阻礙作用越小。 （2 2）實驗結(jié)論：）實驗結(jié)論：電容器有電容器有“通交流，隔直流通交流，隔直流”的作用。的作用。 電容器通過充電和放電電路中就有了電流，電容器通過充電和放電電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流通過了電路。表現(xiàn)為交流通過了電路。(3)、實驗現(xiàn)象分析：、實驗現(xiàn)象分析：電容通交隔直的原因電容通交隔直的原因2.容抗容抗（1）反映電容對交流的阻礙作用）反映電容對交流的阻礙作用（

24、2）影響容抗大小的因素）影響容抗大小的因素 電容越大，交流的頻率越高電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流，電容器對交流的阻礙作用就越小，的阻礙作用就越小，容抗越小容抗越小。3.應(yīng)用應(yīng)用（1）隔直電容：隔直流，通交流。）隔直電容：隔直流，通交流。（2）高頻旁路電容：讓高頻交流信號通過電）高頻旁路電容：讓高頻交流信號通過電容，而將低頻信號送到下一級。容，而將低頻信號送到下一級。作用：通高作用：通高頻，阻低頻。頻，阻低頻。通交流、隔直流，通高頻、阻低頻通交流、隔直流，通高頻、阻低頻。小結(jié)：小結(jié)：通直流通直流 ，阻交流阻交流 通低頻，通低頻， 阻高頻阻高頻 電容對交變電流的作用：電容對交變電流的作用

25、：通交流通交流 ，隔隔直流直流 通高頻通高頻 ，阻低頻，阻低頻電感對交變電流的作用：電感對交變電流的作用：低頻扼流圈（低頻扼流圈（L大）大）高頻扼流圈（高頻扼流圈（L小）?。└糁彪娙萜鞲糁彪娙萜鞲哳l旁路電容器高頻旁路電容器（C?。┬。├?、如圖所示，從、如圖所示，從ab端輸入的交流含有高頻和低頻端輸入的交流含有高頻和低頻成分，為了使成分，為了使R上盡可能少地含有高頻成分，采用圖上盡可能少地含有高頻成分，采用圖示電路，其示電路，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“通低頻、通低頻、阻高頻阻高頻”的特點，的特點，因此因此L的作用是阻擋高頻成分；而通過的作用是阻擋

26、高頻成分；而通過L后還有后還有少量的高頻成分，利用少量的高頻成分，利用C“通高頻通高頻、阻低頻、阻低頻”的的特點，使絕大部分高頻成分從特點，使絕大部分高頻成分從C流過。流過。P42P42說一說說一說例例2、如圖所示，當交流電源的電壓（有效值）、如圖所示，當交流電源的電壓（有效值）U220V、頻率、頻率f50Hz時，三只燈時，三只燈A、B、C的亮度相的亮度相同（同（L無直流電阻）。無直流電阻）。（1）將交流電源的頻率變?yōu)椋⒔涣麟娫吹念l率變?yōu)閒100Hz，則，則 （ ）（2）將電源改為）將電源改為U220V的直流電源，則的直流電源，則 （ ）AA燈比原來亮燈比原來亮 BB燈比原來亮燈比原來亮CC

27、燈和原來一樣亮燈和原來一樣亮 DC燈比原來亮燈比原來亮 AC BC用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓隨身聽隨身聽3V機床上的照明燈機床上的照明燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機充電器手機充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機顯像管黑白電視機顯像管12萬伏萬伏錄音機錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管彩色電視機顯像管34萬伏萬伏 在在需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。變壓器變壓器變壓器變壓器就是就是改變改變交流交流電壓電壓的設(shè)備的設(shè)備城鄉(xiāng)變壓器城鄉(xiāng)變壓器各式變壓器各式變壓器可拆式變壓器可拆

28、式變壓器變電站的大型變壓器變電站的大型變壓器2.2.示意圖示意圖鐵芯鐵芯原線圈原線圈副線圈副線圈3.3.電路圖中符號電路圖中符號鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣n1n21.1.構(gòu)造：構(gòu)造：（1 1）閉合鐵芯）閉合鐵芯 （2 2）原線圈）原線圈( (初級線圈初級線圈)電源電源（3 3）副線圈）副線圈( (次級線圈次級線圈)負載負載問題問題2 2：變壓器原線圈、副線圈不相通，在給原線圈變壓器原線圈、副線圈不相通，在給原線圈 接交變電壓接交變電壓U U1 1后，后，閉合鐵芯起什么作用？閉合鐵芯起什么作用？副線圈電副線圈電 壓壓U U2 2是怎樣產(chǎn)生的？是怎樣產(chǎn)生的？問題問題1 1：原線圈回路與副

29、線圈回路是否聯(lián)通？原線圈回路與副線圈回路是否聯(lián)通？ 變壓器鐵芯是否帶電？變壓器鐵芯是否帶電？思考：思考：【例【例3】圖中兩交變電流通過相同的電阻】圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計算它們在）計算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。上產(chǎn)生的功率之比。解析：解析： （1）圖甲為正弦交流電，其有效值）圖甲為正弦交流電，其有效值I1Im 3.55A，周期，周期T10.4s，頻率，頻率f12.5Hz；圖乙為方波；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流

30、方向無關(guān)，因而它的有效值為效應(yīng)與電流方向無關(guān)，因而它的有效值為5A，周期，周期T20.4s，頻率，頻率f22.5Hz。 2（2）由公式）由公式PI2R得：得：P甲甲:P乙乙I12R:I22R（I1I2）21:2學生實驗視頻學生實驗視頻動畫模擬變壓器原理動畫模擬變壓器原理原線圈中有交變電流鐵芯中產(chǎn)生變化磁場副線圈中產(chǎn)生交變電流副線圈中有交變電流鐵芯中產(chǎn)生變化磁場原線圈中產(chǎn)生交變電流 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了： 電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(變化的變化的U1、I1) (變化的磁場變化的磁場) ( 變化的變化的U2、I2)思考：思考：

31、若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓副線圈電壓U2?=0問題問題2 2：變壓器原線圈、副線圈不相通，在給原線圈變壓器原線圈、副線圈不相通，在給原線圈 接交變電壓接交變電壓U U1 1后，副線圈電壓后，副線圈電壓U U2 2是怎樣產(chǎn)生的？是怎樣產(chǎn)生的？問題問題3 3： 原線圈加交流電源，穿過原副線圈的原線圈加交流電源，穿過原副線圈的磁通量相等嗎？磁通量的變化相同嗎？磁通量磁通量相等嗎？磁通量的變化相同嗎？磁通量的變化率相同嗎？的變化率相同嗎？問題問題4 4：變壓器在變壓過程中，原、副線圈中的變壓器在變壓過程中，原、副線圈中的電壓、電流、功率的關(guān)系是怎樣的？電壓、電流、功率的關(guān)

32、系是怎樣的？思考：思考：實驗：實驗：探究變壓器原、副線圈兩端探究變壓器原、副線圈兩端 電壓與匝數(shù)的關(guān)系電壓與匝數(shù)的關(guān)系 實驗結(jié)論實驗結(jié)論在誤差允許范圍內(nèi)在誤差允許范圍內(nèi)2121nnUU 沒有能量損失的變壓器沒有能量損失的變壓器 理想變壓器是一個理想化模型理想變壓器是一個理想化模型理想變壓器的條件理想變壓器的條件: : 無銅損無銅損+ +無鐵損無鐵損+ +無磁損無磁損原、副線圈沒有電阻原、副線圈沒有電阻鐵芯不發(fā)熱鐵芯不發(fā)熱無磁感線漏失（閉合鐵芯）無磁感線漏失（閉合鐵芯）理論推導理論推導 根據(jù)電磁感應(yīng)原理推導變壓器原、副根據(jù)電磁感應(yīng)原理推導變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

33、。理論推導理論推導E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t t不考慮原副線圈的內(nèi)阻有不考慮原副線圈的內(nèi)阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnEE2121nnUU（1）n2 n1 U2U1升壓升壓變壓器變壓器（2）n2 n1 U2 U1降壓降壓變壓器變壓器2121nnUU 實驗和理論分析都表明：實驗和理論分析都表明：1、電壓關(guān)系：理想變壓器原副線、電壓關(guān)系：理想變壓器原副線圈的圈的電壓電壓跟它們的跟它們的匝數(shù)匝數(shù)成成正比正比2、功率關(guān)系：、功率關(guān)系：理想變壓器輸入功率等于輸出功率理想變壓器輸入功率等于輸出功率121221nn

34、UUII3、電流關(guān)系：電流關(guān)系：理想變壓器原副線圈的理想變壓器原副線圈的電流電流跟它跟它們的們的匝數(shù)匝數(shù)成成反比反比 1、一臺理想變壓器原線圈的匝、一臺理想變壓器原線圈的匝數(shù)為數(shù)為4400匝匝,與與220V的電源相連的電源相連,當副線圈接入額定電壓為當副線圈接入額定電壓為36V的的燈泡時燈泡時,能夠正常發(fā)光能夠正常發(fā)光.則變壓器則變壓器副線圈的匝數(shù)為副線圈的匝數(shù)為( )A、36匝匝 B、72匝匝 C、720匝匝 D、1440匝匝C 2、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=4:1,當導體棒在勻強磁場中向左做勻當導體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時速直

35、線運動切割磁感線時,圖中電流表圖中電流表A1的的示數(shù)示數(shù)12mA,則電流表則電流表A2的示數(shù)為的示數(shù)為( )A3mA B0 C48mA D與負載與負載R的值有關(guān)的值有關(guān)3、一理想變壓器，原線圈匝數(shù)一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1=1100，接在電，接在電壓壓220V的交流電源上，當它對的交流電源上，當它對2只并聯(lián)的只并聯(lián)的“36V,60w”的的燈泡供電時燈泡供電時,燈泡正常發(fā)光燈泡正常發(fā)光.由此可知副線圈的匝數(shù)由此可知副線圈的匝數(shù)n2=_，通過原線圈的電流，通過原線圈的電流 I1 =_，變壓器的輸，變壓器的輸入功率入功率=_。一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1示意圖示意圖 2 2符號符號二、

36、變壓器的工作原理：二、變壓器的工作原理： 1 1、互感互感現(xiàn)象：變壓器只能改變現(xiàn)象：變壓器只能改變交流電交流電的電壓和電流的電壓和電流 2 2、能量轉(zhuǎn)化：電能、能量轉(zhuǎn)化：電能磁場能磁場能電能電能 3 3、理想變壓器：理想變壓器：三、理想變壓器的三、理想變壓器的變壓變壓、變流變流規(guī)律：規(guī)律：5.4 變壓器 小結(jié)2121nnUU1221nnIIP入入P出出1 1電能輸送的優(yōu)點：電能輸送的優(yōu)點：2 2輸送電能的基本要求：輸送電能的基本要求：可靠：可靠：是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電?！胺奖愫凸?jié)約方便和節(jié)約”保質(zhì)：保質(zhì)：就是保證電能的質(zhì)量，即電壓

37、和頻率穩(wěn)定。就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟：經(jīng)濟：是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小。是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小?？煽?、保質(zhì)、經(jīng)濟可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟一、電能的輸送一、電能的輸送72怎樣才能將電能由發(fā)電廠輸送到用戶呢？怎樣才能將電能由發(fā)電廠輸送到用戶呢？ 思考：思考：r輸電線輸電線輸電線輸電線電電 源源用用 戶戶U送送電源向外輸電時，其兩端的電壓即為輸送電壓電源向外輸電時，其兩端的電壓即為輸送電壓 。輸送電壓：輸送電壓：電源對外發(fā)出的功率即輸送功率。電源對外發(fā)出的功率即輸送功率。 輸送功率：輸送功率：二、輸電的模型二、輸電的模型遠距離大功率輸電面臨的困難是什么？

38、遠距離大功率輸電面臨的困難是什么？ 思考：思考：在輸電線上有功率損失。在輸電線上有功率損失。 1、輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達式、輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達式是什么？是什么？討論與交流：討論與交流：輸電線有電輸電線有電阻阻若輸電電流為若輸電電流為I，輸電線的電阻為，輸電線的電阻為r，則功率損失為，則功率損失為P=I2r若輸送的功率為若輸送的功率為P，輸電電壓為，輸電電壓為U，電線的總長度為，電線的總長度為L，橫截面積為橫截面積為S，電阻率為，電阻率為 ，則功率損失可表示為：則功率損失可表示為：.)(2SLUPP 三、降低能耗的兩個途徑三、降低能耗的兩個途徑 3

39、、若采用減小導線電阻的方法，在輸電線長度一、若采用減小導線電阻的方法，在輸電線長度一定的情況下，應(yīng)采用什么措施？定的情況下，應(yīng)采用什么措施？ 2、降低輸電損耗的途徑是什么？、降低輸電損耗的途徑是什么？ 由由P=I2r可知：可知：可減少功率損失?？蓽p少功率損失。減少減少輸電線的電阻輸電線的電阻減少減少輸電線的電流輸電線的電流（3）減少材料的電阻率減少材料的電阻率（1）減少輸電線的長度減少輸電線的長度L（2）增加導線的橫截面積增加導線的橫截面積S由由 可知可知：SLR三、降低能耗的兩個途徑三、降低能耗的兩個途徑 4、若采用減小導線中電流的方法，又應(yīng)采用什、若采用減小導線中電流的方法，又應(yīng)采用什么措

40、施？么措施？ 討論與交流：討論與交流：減小輸送功率減小輸送功率P由由 P=IU 可知：可知：提高輸電電壓提高輸電電壓U可減小輸電電流?？蓽p小輸電電流。 由于電站的裝機容量一定，因此電站向外輸送的電功率由于電站的裝機容量一定，因此電站向外輸送的電功率是一定的，即在實際中不能以用戶少用或不用電來減少輸是一定的，即在實際中不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失。電線上的功率損失。想一想：想一想：能否通過減小輸送功率來減小輸電電流？能否通過減小輸送功率來減小輸電電流？三、降低能耗的兩個途徑三、降低能耗的兩個途徑遠距離輸送交流電都采用高壓輸電我國正在研遠距離輸送交流電都采用高壓輸電我國正在研究用

41、比究用比330 kV高得多的電壓進行輸電采用高壓高得多的電壓進行輸電采用高壓輸電的優(yōu)點是輸電的優(yōu)點是()A可節(jié)省輸電線的材料可節(jié)省輸電線的材料B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減小輸電線上的能量損失可減小輸電線上的能量損失D可加快輸電的速度可加快輸電的速度1 把功率為把功率為22KW22KW的電能用總電阻為的電能用總電阻為22的的導線輸送到遠方的用戶，用導線輸送到遠方的用戶，用220V220V的電壓輸?shù)碾妷狠旊姡瑢Ь€損失的功率為多少？若改用電，導線損失的功率為多少？若改用22KV22KV的電壓輸電，導線損失的功率又為多少？的電壓輸電，導線損失的功率又為多少？22KV22

42、KV輸電，損失的功率為輸電，損失的功率為 220V220V輸電，損失的功率為輸電，損失的功率為 W4104 W4 RUPP 2)(RUPP 2)( 減小輸送電流的減小輸送電流的方法方法可以通過可以通過提高輸電電壓提高輸電電壓來實現(xiàn)。來實現(xiàn)?？偨Y(jié)：總結(jié)：2遠距離輸電過程示意圖遠距離輸電過程示意圖四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電 1 1、在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電、在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電壓和電流關(guān)系如何？壓和電流關(guān)系如何？1 14 42 22 23 3UUUURI IF用用線線 rI1I3I4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P1P2P3P4功率關(guān)系：功率關(guān)系：電

43、壓關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：電流關(guān)系：2121nnUU 1221nnII 4343nnUU 3443nnII 32II 32UUU 21PP 32PPP 43PP 四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電 2、在高壓輸電模型中，設(shè)發(fā)電機的輸出功率為、在高壓輸電模型中，設(shè)發(fā)電機的輸出功率為P，輸送電壓為，輸送電壓為U1，輸電線的電阻，輸電線的電阻r，升壓變壓器的原，升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)分別為副線圈匝數(shù)分別為n1，n2，降壓變壓器原副線圈分別，降壓變壓器原副線圈分別為為n3，n4，你能算出線路中損失的功率和電壓嗎？用，你能算出線路中損失的功率和電壓嗎？用戶得到的功率和電壓分別是多少？戶得到的功率和電壓分別是多

44、少？14223UUUURIF用用線線 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電在發(fā)電機與升壓變壓器原線圈組成的回在發(fā)電機與升壓變壓器原線圈組成的回路中路中 11UPI 由由 1221nnII 1212UPnnI RUPnn2121)( RIP22 輸電線上輸電線上 RUPnnPPPP2121)( 用用戶戶用戶得到的功用戶得到的功率率 RUnPnRIU1212 RUnPnnUnUUU12111223 )(121112343344RUnPnnUnnnnUnU 損失的電損失的電壓壓 四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電 1 1、根據(jù)上述結(jié)果高壓輸電能否真的

45、有效降、根據(jù)上述結(jié)果高壓輸電能否真的有效降低能量損耗及電壓損耗？低能量損耗及電壓損耗？ 2 2、是不是輸電電壓越高越好？為什么？、是不是輸電電壓越高越好？為什么？ 討論與交流：討論與交流： 1、由、由 及及 可知：電壓可知：電壓越高，功率和電壓損失確實越小，可以有效降低能耗和電壓越高，功率和電壓損失確實越小，可以有效降低能耗和電壓損耗。損耗。RUPnnP2121)( RUnPnU121 2 2、不是。電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，、不是。電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的建設(shè)費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的

46、大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。合適的輸電電壓。 閱讀與思考：閱讀與思考：1 1、常用的輸電模式有幾種？各是什么？、常用的輸電模式有幾種？各是什么？2 2、我國遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？、我國遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？低壓輸電：低壓輸電：輸電功率為輸電功率為100 kW100 kW以下，距離為幾百米以內(nèi)，以下，距離為幾百米以內(nèi)， 一般采用一般采用220 V220 V的電壓輸電。的電壓輸電。高壓輸電：高壓輸電：輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十千米到幾

47、千米到幾 百千米，一般采用百千米，一般采用35 kV35 kV或或110 kV110 kV的電壓輸電。的電壓輸電。超高壓輸電：超高壓輸電：輸電功率為輸電功率為1010萬千瓦以上，距離為幾百千米，萬千瓦以上，距離為幾百千米， 必須采用必須采用220 kV220 kV或更高的電壓輸電?；蚋叩碾妷狠旊?。 有有110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV，輸電干線采用，輸電干線采用500 kV500 kV超超高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到750 kV750 kV。四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么？采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么？ 閱

48、讀與思考：閱讀與思考： 可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組，降低一次能源的可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電遠距離輸電示意圖遠距離輸電示意圖在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電

49、廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有()A升壓變壓器的輸出電壓增大升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大升壓變壓器原線圈電壓不變，變壓比不變，故副線圈電壓不變升壓變壓器原線圈電壓不變，變壓比不變，故副線圈電壓不變，A錯誤；錯誤；IP/U，U損損IR線線，U3U2U損損，因，因P變大，變大，I變大，所以變大，所以U損損變大，所以降壓變壓器初級電壓變大，所以降壓變壓器初級電壓U3變小，變小，B錯誤；錯

50、誤；P損損(P/U)2R線線，因，因P變大，所以變大，所以P損損變大，變大，C正確；正確；3某小型實驗水電站輸出功率是某小型實驗水電站輸出功率是20 kW，輸電線路總電阻是，輸電線路總電阻是6 .(1)若采用若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率輸電，求輸電線路損耗的功率(2)若改用若改用5 000 V高壓輸電，用戶端利用高壓輸電，用戶端利用n1 n222 1的變壓器降的變壓器降壓，求用戶得到的電壓壓，求用戶得到的電壓(1)輸電線上的電流為輸電線上的電流為IP/U52.63 A輸電線路損耗的功率為輸電線路損耗的功率為P線線I2R16.62 kW(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流變?yōu)楦挠酶?/p>

51、壓輸電后，輸電線上的電流變?yōu)镮P/U4 A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1UIR4 976 V根據(jù)根據(jù)U1/U2n1/ n2用戶得到的電壓為用戶得到的電壓為U2n2U1/n1226.18 V41遠距離輸送交流電都采用高壓輸電我國正遠距離輸送交流電都采用高壓輸電我國正在研究用比在研究用比330 kV高得多的電壓進行輸電采用高得多的電壓進行輸電采用高壓輸電的優(yōu)點是高壓輸電的優(yōu)點是()A可節(jié)省輸電線的材料可節(jié)省輸電線的材料B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減小輸電線上的能量損失可減小輸電線上的能量損失D可加快輸電的速度可加快輸電的速度2.超導是當今高科技研究的熱點，超導是當今高科技研究的熱點，利用超導材料可實現(xiàn)無損耗輸電利用超導材料可實現(xiàn)無損耗輸電現(xiàn)有一直流電路，輸電總電阻為現(xiàn)有一直流電路，輸電總電阻為0.4 ，它提供給用電器的電功率為，它提供給用電器的電功率為40 kW，電壓為，電壓為800 V若用臨界溫度若用臨界溫度以下的超導電纜代替原來的輸電線以下的超導電纜代替原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為變，那么節(jié)約的電功率為()A1 kW B1.6103 kWC1.6 k