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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流闽师堂教案之高考物理第一轮总复习交变电流.精品文档. 台江教务：0591-88306836 教案纸科目名称物 理审批意见：课 题专题十二、交变电流学生姓名任课教师温 健 平学生年级高 三授 课 日 期 年 月 日 时至 时授 课 形 式AAAB教学目的：1.知道交变电流，能用函数表达式和图像描述交变电流。2.通过实验，了解电容器和电感器对交表电流的导通和阻碍作用。3.通过实验，探究变压器电压与匝数的关系。4.了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电是应用高电压的道理。5.了解传感器的工作原理和一般应用。教学重点：.1、要注意区分瞬时值、有
2、效值、最大值、平均值。2.对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。3.远距离输电问题应该分段分析，注意各段电压、电流、功率的关系。掌握输送电过程中电能损失的计算方法和提高输电效率的方法4.对于传感器的在现实生活中的应用要会分析原理，分清是那种类型的，是如何把某些非电学量转化成什么电学量的。教学难点：远距离送电讲授内容第1课时 交变电流的产生及描述考点1. 交变电流的定义及其产生： 1. 交变电流：大小与方向都随时间做周期性的变化的电流叫交变电流。2正弦交变电流是随时间按正弦或余弦规律变化的交变电流，其函数图像是正弦曲线3、正弦式交流电的产生（过程如图）
3、考点2. 正弦式交变电流的变化规律1. 从线圈转至中性面开始计时，若从转至平行磁感线开始计时，2. 最大值：3Em 与转轴的所在位置和线圈形状无关。4.线圈转至中性面时,电流方向发生改变, 线圈转动一周,电流方向改变两次。 考点3. 表征正弦交变电流的物理量1.周期和频率 周期 : 交变电流完成一次周期性变化所需的时间,叫做交变电流的周期，通常用T表示，单位是s 频率: 交变电流在1s内完成周期性变化的次数,叫做交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹。周期和频率的关系是:转速(n): 单位时间线圈转过的转数。单位r/s 或 r/min。2.交变电流的最大值有效值交变电流的最大值（Im和Um）
4、 它是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流强弱或电压高低. 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和恒定电流通过相同的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一恒定电流的数值叫做这一交流电的有效值。 说明（1）正弦式交变电流的有效值与其相应的最大值间的关系为：对于用其他方式产生的交变电流，其有效值与最大值间的关系均须根据有效值的定义作具体分析，计算。 （2）通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表读数；交流电器的额定电压、额定电流，保险丝的熔断电流等都是指有效值。 （特例：电容器的耐压值是最大值。）（3）求解交流电产生的热量问题时,必须用有效值
5、。若计算通过电路某一截面的电量,需用电流的平均值。补充：描述交变电流的物理量1、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：，.应当注意必须从中性面开始。【例1】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？解析：由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得：Um=120V设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为U=120sin100t V如图所示，画出一个周期内交流电的U-t图象，其中阴影部分对应的时间t1
6、表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当U=U0=60V时，由上式得t1=1/600s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间：t=T-4t1=，再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t=很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有1/300s（如图t2时刻到t3时刻）由于人的眼睛具有视觉暂留现象（暂留时间约1/162、最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，（转轴垂直于磁感线）。电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。【例2】把一电容器C接在2
7、20V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值是多少？解析：不低于200V，不少学生往把电容器与灯泡类比，额定电压220 V的灯泡接在220 V的交流电源上正常发光.从而错误的认为电容器的耐压值也只要不低于220V即可，事实上，电容器接在交流电路中一直不断地进行充、放电过程.电容器两极间电压最大可达200V，故电容器C的耐压值应不低于200V.3、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律来求，特殊地，当线圈从中性面转过90度的过程中，有.计算平均值切忌用算术平均法即求解。平均值不等于有效值。【例3】如图所示，求线圈由图示位置转过6
8、0角的过程中，通过线圈某一横截面的电量.解析：在计算电量问题中，一定要用电流、电压平均值而又，4、有效值：有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：，对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。电器设备上标注的额定值是有效值交流电表测量的是交流的有效值如果没有特殊强调，交流的数值指的都是有效值Pu V1 2 3 4 5Ot/10-2su/V311计算某一时间段的功率，要用有效值，计算某一时刻的功率，要用瞬时值，计算通过某个截面的电量，要用平均值【
9、例4】 左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 A.110V B.156V C.220V D.311V解：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220V；后半周期电压为零。根据有效值的定义， ，得U=156V，选B。【例5】如图所示，两平行导轨与水平面间的倾角为，电阻不计，间距L0.3m，长度足够长，导轨处于磁感应强度B1T，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.导轨两端各接一个阻值为R02电阻，另一横跨在导轨间的金属棒质量m1kg，电阻r1棒与导轨间的滑动摩擦因数0.5
10、，当金属棒以平行于导轨的向上初速度010m/s上滑，直至上升到最高点过程中，通过上端电阻电量0.1C（g取10m/s2），求上端电阻R0产生的焦耳热？（1）（2）解：设棒沿斜面能上升的最大距离为s，B垂直斜面向上，则在棒上升过程中，通过棒某一截面的电量应为2.由得而 s=m电路总焦耳热为R从金属棒开始运动到最高点过程，利用能量守恒关系有mgcossmgsins，R5 J 考点4. 电感对交变电流的影响1. 电感对交变电流均有阻碍作用。交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势，阻碍电流的变化，形成了对电流的阻碍作用，这种阻碍作用叫感抗。实验表明：线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，线圈的
11、感抗越大，所以，电感线圈在交流电路中有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的特性2. 应用：低频扼流圈，高频扼流圈考点5. 五、电容对交变电流的影响1. 电容对交变电流也有阻碍作用。电容器接到交流电路中后,交替充电和放电,使电路中有交变电流,似乎电流“通过 “了电容器,由于电荷在电路中定向移动受到电容器极板上积聚电荷的反抗，因此产生对交变电流的阻碍作用，这种阻碍作用叫容抗。实验表明：电容越大，交变电流的频率越高，电容的容抗越小。电容在交流电路中有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的特性。 2. 应用：隔直电容：通交流，阻直流 旁路电容：通高频，阻低频第2课时 变压器 电能的输送考点1. 变压器1
12、.变压器的构造: 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的一个线圈跟电源连接，叫原线圈（也叫初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（也叫次级线圈）两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成2.原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流大小方向在不断的变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流。互感现象是变压器工作的基础3理想变压器的理想化条件及其规律在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律：，忽略原、副
13、线圈内阻，有：U1E1 ，U2E2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有： 由此便可得理想变压器的电压变化规律为： 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”) 有：4.理想变压器的物理量之间的规律:电压关系：U1U2 =n1n2，U1n1 = U2n2= U3n3 =：理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比，输出电压由输入电压决定。：当n2n1时，U2U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器：当n2n1时，U2U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变
14、压器功率关系：P原=P副，理想变压器的输入功率由输出功率决定电流关系：当变压器只有一个副线圈工作时，有：有多个副线圈时, 有P入=P出，即P1= P2+ P3 +P4+ P5+由U1I1=U2I2+U3I3+，得到 n1I1=n2I2+n3I3+变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，可用较粗的导线绕制5. 几种常用的变压器a.自耦变压器：铁芯上只绕有一个线圈，一部分充当原线圈，一部分充当副线圈如果把整个线圈作原线圈, 副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压（图甲）如果把线圈的一部分作原线圈, 整个线圈作副线圈，就可以升高电压（图乙）b.调
15、压变压器：就是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2 考点2. 电能的输送1. 降低输电损耗的两个途径：2. 远距离输电示意图第3课时 实验（11） 传感器的简单应用考点1。传感器的含义传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如考点2：传感器的分类1.力电传感器：力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等
16、）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。 2.热电传感器:热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理把热学信号转化成电学信号制成的，如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等。 .光电传感器:光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。如果是光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理把光信号转变成电信号制成的。如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。 4.声电传感器:声电传感器是利用电磁感应的原理把声音信号转变成电信号。如动圈式话筒、电容式话筒等。 5.电容式传感器:电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器。6.电感传感器: 电感式传感器是利用线圈的自感或互感的变化来测量或控制的一种装置把磁信号转变成电信号，一般要利用磁场作为媒介或利用磁体的某些现象。 课堂练习课后作业学生课堂表现作业完成情况学生主要问题 家长签字：