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1、交变电流交变电流教材分析教材分析密云教研中心密云教研中心 金政国金政国内内 容容 和和 要要 求求演演 示示交流发电机的基本原理交流发电机的基本原理（A）正弦）正弦式电流的图像和三角函数表达式式电流的图像和三角函数表达式（A）正弦式电流的最大值和有效值、周正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率（期和频率（B）容抗和阻抗容抗和阻抗（A）线圈在磁场中旋转产生交线圈在磁场中旋转产生交变电流变电流用示波器观察交变电流的用示波器观察交变电流的波形波形电感和电容对交变电流的电感和电容对交变电流的作用作用理想变压器理想变压器（B）电能的输送电能的输送（A）*三相电流和三相四线制三相电流和三相四线制（A）变压
2、器的构造和工作原理变压器的构造和工作原理提高输电电压对减少输电提高输电电压对减少输电损耗的作用损耗的作用*三相四线制种的线电压三相四线制种的线电压和相电压和相电压（一）交变电流的产生和变化规律（一）交变电流的产生和变化规律 一、理解交变电流的产生原理一、理解交变电流的产生原理 1做好演示实验，让学生观察电流表指针的偏转（左、右）、摆动的大小，说明了什么？从而提出要研究的问题。2出示交流发电机发电的示意图 例例1 1：交流发电机的线圈在匀强磁场中转动一交流发电机的线圈在匀强磁场中转动一周的时间内周的时间内 ACDA感应电流的方向改变两次感应电流的方向改变两次B线圈内穿过磁通量最大的时刻，电流达线
3、圈内穿过磁通量最大的时刻，电流达 到最大到最大C线圈内穿过磁通量是零的时刻，电流达线圈内穿过磁通量是零的时刻，电流达 到最大到最大D线圈内电流有两次达到最大线圈内电流有两次达到最大二、掌握交变电流的变化规律二、掌握交变电流的变化规律1知道交变电流的图象知道交变电流的图象 若给出某一正弦交变电流的图像，应能读出其最大值若给出某一正弦交变电流的图像，应能读出其最大值 和某一时刻的瞬时值。和某一时刻的瞬时值。2掌握正弦式电流的电流、电压和感应电动势三角函数掌握正弦式电流的电流、电压和感应电动势三角函数 表达式。推导正弦式电流的电流和感应电动势三角函表达式。推导正弦式电流的电流和感应电动势三角函数表达
4、式。数表达式。若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式：若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式：emsint 感应电流瞬时值表达式：感应电流瞬时值表达式：iImsint 若从线圈平面与磁感线平行开始计时，则感应电动势若从线圈平面与磁感线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：瞬时值表达式为：感应电流瞬时值表达式：感应电流瞬时值表达式：若给出某一正弦交变电流的图像，应能读出其最大值和若给出某一正弦交变电流的图像，应能读出其最大值和某一时刻的瞬时值，写出相应的表达式。某一时刻的瞬时值，写出相应的表达式。例例2：如图所示，如图所示，abcd是一金属线框，处于磁感应强度是一金属线框，处于磁
5、感应强度为为B的匀强磁场中。线框的匀强磁场中。线框abcdl，adbcL，线框在绕垂直于磁感线的轴，线框在绕垂直于磁感线的轴OO以角速度以角速度做做匀速转动。从图中所示的位置开始计时，求在匀速转动。从图中所示的位置开始计时，求在线框中产生的感应电动势。线框中产生的感应电动势。eB L l cos tabcdBOO（二）表征交变电流的物理量（二）表征交变电流的物理量 一、理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系，1要让学生知道：最大值表明交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围。2引入有效值的必要：3交变电流的电压、电流、电动势时，如果不加特别说明，通常指的
6、都是交变电流的有效值，电表测量的数值，也都是有效值。4正弦电流的有效值和最大值的关系，只对正弦式电流成立，对其他波形的交变电流并不成立。例例3：如图所示的电路中，已知交流电源电压u200sin100t（V），电阻R100。则电流表和电压表的读数分别为 B A1.41A，200V B1.41A，141V C2A，200V D2A，141V二、理解交变电流的周期、频率以及二、理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。活用电的周期（频率）的大小。1知道周期和频率时表示交变电流周期性变知道周期和频率时表示交变电流周期性变化快
7、慢的物理量。化快慢的物理量。2若给出某一正弦交变电流的图像，应能读若给出某一正弦交变电流的图像，应能读出其最大值和某一时刻的瞬时值，周期和出其最大值和某一时刻的瞬时值，周期和频率。频率。（三）电感和电容对交变电流的影（三）电感和电容对交变电流的影响教学要求：响教学要求：一、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用一、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。二、知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，二、知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关知道感抗与哪些因素有关。三、知道交变电流能通过电容器。知道为什么电容器对交三、知道交变电流能通过电容器。知道为什么电容器对交变电流
8、有阻碍作用。变电流有阻碍作用。四、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，四、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。知道容抗与哪些因素有关。（四）变压器（四）变压器 一、知道变压器的构造及其作用。二、理解互感现象，理解变压器的工作原理。二、理解互感现象，理解变压器的工作原理。三、理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的三、理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题。关系，能应用它分析解决基本问题。1理解理想变压器：忽略了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等。2理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解
9、决基本问题。3有两个副线圈的变压器的问题，原、副线圈中电压与匝数的关系是：U1/U2n1/n2，U1/U3n1/n3。4知道什么是升压变压器，什么是降压变压器。给定一个变压器，知道怎样接，方能达到升压或降压。四、理解理想变压器的原、副线圈四、理解理想变压器的原、副线圈 中电流与匝数的关系，能应用它中电流与匝数的关系，能应用它 分析解决基本问题。分析解决基本问题。1关系式关系式I1/I2n2/n1，是根据理想变压器的输出功率等，是根据理想变压器的输出功率等于输入功率得出的。于输入功率得出的。2理解理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系，理解理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析
10、解决基本问题。能应用它分析解决基本问题。3有两个副线圈的变压器的问题，应从输出功率等于输有两个副线圈的变压器的问题，应从输出功率等于输入功率入手进行研究。即：入功率入手进行研究。即：U1 I1U2 I2U3 I3。4让学生理解：变压器的输入功率随输出功率的改变而让学生理解：变压器的输入功率随输出功率的改变而改变。改变。5会识别变压器哪端是高压线圈，哪端是低压线圈变压会识别变压器哪端是高压线圈，哪端是低压线圈变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较
11、粗的导线绕制。线绕制。例例5：如图所示的变压器在工作时，要想增大原线圈的输入电流，可以采用的方法是 BD A增加初级的匝数 B增加次级的匝数 C滑动变阻器的滑片向a端滑动 D滑动变阻器的滑片向b端滑动 Pabn五、知道课本中介绍的几种常五、知道课本中介绍的几种常 见的变压器。见的变压器。例6：下面是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V，40W”。当灯泡所消耗的功率都调至20瓦时，哪种台灯消耗的功率最小？CK220V变阻器变阻器K220VVABK220V理想变压器CK220V变阻器D（五）电能的输送（五）电能的输送 一、知道输电的过程一、知道输电的过程二、知道
12、输电导线上的功率损失和如何减少功率损失二、知道输电导线上的功率损失和如何减少功率损失1输电导线上的功率损失主要是存在电阻，电能转化成输电导线上的功率损失主要是存在电阻，电能转化成热而损失。热而损失。PI2R.。2减少功率损失的办法有减少功率损失的办法有2种：一是减小输电线的电阻，种：一是减小输电线的电阻，另一是减小输电导线中的电流，在保证输送功率不变的另一是减小输电导线中的电流，在保证输送功率不变的情况下，即采用高压输电。情况下，即采用高压输电。三、知道输电导线上的电压损失和如何减少电压损失三、知道输电导线上的电压损失和如何减少电压损失 输电导线上的电压损失：输电导线上的电压损失：UU一一U，
13、U是发电厂的是发电厂的输出电压，输出电压，U是用电设备两端的电压是用电设备两端的电压四、理解为什么远距离输电要用高压四、理解为什么远距离输电要用高压远距离高压输电的基本模式远距离高压输电的基本模式 升压变压器 U1 U2 U3 U4 降压变压器 发电机 输电导线图14例例7：某电厂原采用电压某电厂原采用电压U1输电，后改用输电，后改用U2=20U1的电的电压输电，不考虑其它的变化，则压输电，不考虑其它的变化，则 AB A输电电流变为原来的输电电流变为原来的1/20 B输电线上电压损失变为原来的输电线上电压损失变为原来的1/20 C输电线上电能的损失降为原来的输电线上电能的损失降为原来的1/40
14、 D输电效率比原来提高了输电效率比原来提高了39倍倍例8：有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电。已知发电机的输出电功率为电。已知发电机的输出电功率为500kW，端电，端电压为压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比是，升压变压器原、副线圈的匝数比是1 5，两变压器之间输电导线的总电阻是，两变压器之间输电导线的总电阻是1.5，降压变压器的输出电压是降压变压器的输出电压是220V。求：。求：（1）升压变压器的输出电压；）升压变压器的输出电压；（2）输电效率；）输电效率；（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。）降压变压器原、副线圈的匝数比。2500V，88%，10：1