《第五章交变电流(高中物理3-2)课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章交变电流(高中物理3-2)课件.ppt（118页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五章交变电流5.1交变电流教教 学学 目目 标标（一）知识与技能（一）知识与技能1使学生理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。3理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掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。2培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性教学重点教学重点交变电流产生的物理过程的分析。教学难
2、点教学难点交变电流的变化规律及应用。教学方法教学方法 演示法、分析法、归纳法 教学手段教学手段 手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表 直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变交变电流交变电流(AC)(AC)大小和方向都随时间做周期性变化的电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生二、交变电流的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动匀速转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生为了能更方便地说明问题，我们将立体图为了能更方便地说明
3、问题，我们将立体图转化为平面图来分析转化为平面图来分析BSBS最大最大E=0E=0I I=0=0中性面中性面二、交变电流的产生二、交变电流的产生线圈平面与磁感线垂直的位置叫做线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面中性面线圈经过线圈经过中性面中性面时，时，最大最大，但线圈中的，但线圈中的电动势为零电动势为零二、交变电流的产生二、交变电流的产生BSBS=0=0E E最大最大I I最大最大感应电流方向感应电流方向a a到到b b线圈与磁场平行时，线圈与磁场平行时，最小最小，但线圈中的，但线圈中的电动势最大电动势最大BSBS最大最大E=0E=0I I=0=0中性面中性面BSBS=0=0E E最大最大I
4、I最大最大感应电流方向感应电流方向b b到到a a二、交变电流的产生二、交变电流的产生设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L L，在匀强磁场，在匀强磁场B B中绕中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为O O1 1、线圈转动一周，多少次经过中性面、线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次电流方向改变多少次?2 2、线圈转到什么位置时磁通量最大、线圈转到什么位置时磁通量最大?这时感应电动势是最大还是最小这时感应电动势是最大还是最小?3 3、线圈转到什么位置时磁通量最小、线圈转到什么位置时
5、磁通量最小?这时感应电动势是最大还是最小这时感应电动势是最大还是最小?思考与讨论思考与讨论.a(ba(b)c(dc(d)O O线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈的时，穿过线圈的磁通量最磁通量最大大，但磁通量的变化率为零，线圈中的，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为电动势为零零（2 2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动圈转动一周一周，两次两次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次中性面中性面令则有 e e为电动势在时刻为电动势在时刻t t
6、的瞬时值，的瞬时值，E Em m为电动势的最大值（峰值）为电动势的最大值（峰值）三、三、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t t线圈线圈中的感应电动势（中的感应电动势（abab和和cdcd边切割磁感线）边切割磁感线）.a(ba(b)c(dc(d)（1）电动势按正弦规律变化（2）电流按正弦规律变化（3）电路上的电压按正弦规律变化 电流通过R时：三、三、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时四、交流电的四、交流电的图像图像 et0Em-EmIt0Im-Im(1)(1)正弦交流电正弦交流
7、电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲五、交变电流的种类五、交变电流的种类 、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做位置叫做线圈平面每经过中性面一次，线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变感应电流方向改变 、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中、交流电的产生：矩
8、形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生就会产生 、交变电流：、交变电流：和和 都随时间做都随时间做 的电流叫做交变电流电压和电的电流叫做交变电流电压和电流随时间按流随时间按 变化的交流电叫正弦交流变化的交流电叫正弦交流电电 大小大小方向方向正弦规律正弦规律感应电流感应电流中性面中性面两次两次周期性变化周期性变化课堂练习课堂练习、线圈从中性面开始转动，角速度是、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈，线圈中的感应电动势的峰值是中的感应电动势的峰值是E Em m，那么在任一时刻，那么在任一时刻t t感感应电动势的瞬时值应电动势的
9、瞬时值e e为为若线圈电若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值阻为，则感应电流的瞬时值为为 0E Em e e e e-E Emte=e=E Em msintsinti=(i=(E Em m/R)/R)sintsint课堂练习课堂练习交流发电机交流发电机、交流发电机有两种，即、交流发电机有两种，即、其中转动的部分叫其中转动的部分叫，不动的部分叫不动的部分叫发电机转子是由发电机转子是由、或其它动力机带动或其它动力机带动旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子水轮机水轮机蒸汽轮机蒸汽轮机课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电
10、动势e随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小et0t1t2t3t4Em-Em5.2描述交变电流的物理量教教 学学 目目 标标（一）知识与技能（一）知识与技能1理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。2理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。（二）过程与方法（二）过程与方法能应用数学工具描述和分析处理物理问题。（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观让学生了解多
11、种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情教学重点：教学重点：交变电流有效值概念。教学难点：教学难点：交变电流有效值概念及计算。教学方法：教学方法：实验、启发 教学手段：教学手段：多媒体课件 电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机复习回顾复习回顾(一一)交变电流：交变电流：大小和方向随时间作周期性变化的电流大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称简称交流交流。其中按其中按正弦规律正弦规律变化的交流电叫变化的交流电叫正弦交流电正弦交流电。（二）正弦交流电的产生及变化规律（二）正弦交流电的产生及变化规律 当线圈在匀强磁场中当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴绕垂
12、直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。律变化的。即正弦交流。跟磁感线垂直的平面叫做跟磁感线垂直的平面叫做中性面中性面。这一位置。这一位置穿过线圈的穿过线圈的磁通量最大磁通量最大，但线圈的，但线圈的磁通量变化率为磁通量变化率为零零，线圈中，线圈中无感应电动势无感应电动势。1 1、产生：、产生：2 2、中性面：、中性面：3 3、规律：、规律：函数表达式：函数表达式：从中性面开始计时从中性面开始计时在在纯电阻电路纯电阻电路中的负载中的负载:电流电流:电压电压:电动势电动势:一、描述交流电的物理量：一、描述交流电的
13、物理量：1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）：E Em m U Um m m m 、瞬时值：、瞬时值：u i eu i e、周期周期和和频率频率：（1 1）周期：）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。交变电流完成一次周期性变化所需的时间。（3 3）角频率角频率(圆频率圆频率)：线圈在匀强磁场中转动：线圈在匀强磁场中转动的的角速度角速度。（2 2）频率：）频率：一秒内完成周期性变化的次数。一秒内完成周期性变化的次数。T T和和f f的物理意义：表征交流电的物理意义：表征交流电变化的快慢变化的快慢（4 4）关系：）关系：我国生产和生活用交流电的周期我国生产和生活用交流电的周期T T_s_
14、s，频率频率f=_Hzf=_Hz，角速度角速度_rad/srad/s，在在1s 1s内电流内电流的方向变化的方向变化_次。次。0.0250100一个周期内电流方向改变两次一个周期内电流方向改变两次。例例1.1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的圈的转速加倍转速加倍，则交流电动势的最大值和周期，则交流电动势的最大值和周期分别变为分别变为 （）A400V，0.02s B200V,0.02sC400V,0.08s D200V,0.08sB 练习练习1：如图所示为某正弦交流电流的图
15、像，：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。时值表达式。I Im 20A100 rad/s.电流的瞬时表达式为电流的瞬时表达式为i20sin100t(A)T0.02s由于交变电流的大小和方向随时间变化，由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间变化，在实际中它产生的效果也随时间变化，在实际中我们常常不研究它的瞬时效果，而是只我们常常不研究它的瞬时效果，而是只要知道交变电流要知道交变电流在某段时间内的平均效在某段时间内的平均效果果就可以了。就可以了。那么我们是怎样来衡量交变电流的平那么我们是怎样来
16、衡量交变电流的平均效果呢？均效果呢？请看下面的思考与讨论请看下面的思考与讨论、有效值有效值：E U E U I I （1 1）定义）定义：根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与峰值的关系：的有效值与峰值的关系：(3)(3)说明：说明：A A、以上关系式只适用于、以上关系式只适用于正弦正弦或或余弦余弦交交流电；流电；B B
17、、交流用电器的、交流用电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流 指的是有效值；指的是有效值；C C、交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表的读数是的读数是 有效值有效值D D、对于交流电若没有特殊说明的均指、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值有效值E E、电容器的耐压值是指峰值、电容器的耐压值是指峰值 例例2.2.某交流电压随时间的变化规律如图所示，某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是则此交流电的频率是_Hz_Hz。若将该电压加若将该电压加在在10uF10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小的电容器上，则电容器的耐压值不应小于于_V_V；若将该电压加在一阻值为若
18、将该电压加在一阻值为1K1K的的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于流不能低于_A_A。20020020.25200u/vt/s 例例3.如图表示一交流的电流随时间如图表示一交流的电流随时间变化的图像变化的图像,求该电流的有效值。求该电流的有效值。练习练习2 2：如图表示一交流随时间变化：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。的图像，求此交流的有效值。例例4.4.图中两交变电流通过相同的电阻图中两交变电流通过相同的电阻R R。求：求：（1 1）分别写
19、出它们的有效值、周期和频率。）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2 2）计算它们在）计算它们在R R上产生的功率之比。上产生的功率之比。（2）P甲甲:P乙乙I I12R:I I22R（I I1I I2）21:2 练习练习3:3:一个电阻接在一个电阻接在10V10V的直流电源上，的直流电源上，它的发热功率是它的发热功率是P P，当接到电压为当接到电压为u=10sintVu=10sintV的交流电源上，它的发热功的交流电源上，它的发热功率率 （）A0.25P B0.5P CP D2PB平均值：平均值：B B、求通过某导体截面的求通过某导体截面的电量电量一定要用一定要用 平均值。平均值。（4 4）
20、注意：）注意：峰值峰值（最大值）、（最大值）、有效有效值值、平均值平均值在应用上的区别。在应用上的区别。A A、在求交流电的在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时必时必 须用交流电的有效值。须用交流电的有效值。例例5.5.如图所示，矩形线圈的匝数为如图所示，矩形线圈的匝数为n n，线圈面积为线圈面积为S S，线线圈内阻为圈内阻为r r，在磁感应强度为在磁感应强度为B B的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕OOOO轴以轴以角速度角速度匀速转动，外电路电阻为匀速转动，外电路电阻为R R。在线圈由图示位置在线圈由图示位置转过转过9090的过程中，求：的过程中，求：(1)(1)通过电阻通过电阻R R的电量
21、的电量q q；(2)(2)电阻电阻R R上产生的焦耳热上产生的焦耳热QQ 在此过程中电阻在此过程中电阻R R上的焦耳热为上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的一个周期内产生焦耳热的1 14 4，练习练习4 4：边长为：边长为a a的的单匝单匝正方形线圈在磁感应强度为正方形线圈在磁感应强度为B B的匀强磁场中，以的匀强磁场中，以OOOO为轴匀速转动，角速度为为轴匀速转动，角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R R，求：求：(1)(1)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过T T4 4的过程中产生的的过程中产生的热量热量QQ(2)(2)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转
22、过T T4 4的的过程中通过线圈某截面的电过程中通过线圈某截面的电量量q q 小结小结1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）：Em Um m 、瞬时值：、瞬时值：u i e3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。4 4、频率：、频率：一秒内完成周期性变化的次数。一秒内完成周期性变化的次数。5 5、有效值有效值：E U E U I I （2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：注意：注意：A.A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 C.C.求通过某导体截面的求通过某导体
23、截面的电量电量一定要用平均值。一定要用平均值。B.B.在求交流电的在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时必须用交流电的有效值。时必须用交流电的有效值。5.3电感电容对交变电流的影响教教 学学 目目 标标 （一）知识与技能（一）知识与技能1理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2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。3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有阻碍作用。4知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。（二）过程与方法（二）过程与方法1培养学生独立思考的思维习惯。2培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。
24、（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。教学重点教学重点1电感、电容对交变电流的阻碍作用。2感抗、容抗的物理意义。教学难点教学难点1感抗的概念及影响感抗大小的因素。2容抗概念及影响容抗大小的因素。教学方法：教学方法：实验法、阅读法、讲解法。教学手段：教学手段：双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103 F、15 V”与“200 F、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪一、电感对一、电感对交变电流的交变电流的阻碍阻碍作用作用1、感抗感抗:(1)意义意义:反映电感
25、对交流阻碍作用的大反映电感对交流阻碍作用的大小小电感对交流电有阻碍作用电感对交流电有阻碍作用(2)决定决定因素因素自感系数自感系数越大越大、频率、频率越高越高,感抗感抗越大越大一、电感对一、电感对交变电流的交变电流的阻碍阻碍作用作用f LXLp2=1、感抗感抗:(1)意义意义:反映电感对交流阻碍作用的大反映电感对交流阻碍作用的大小小2 2、特性：、特性：通直流、通直流、阻阻交流；交流；通低频、阻高频通低频、阻高频3 3、应用：应用：高频扼流圈高频扼流圈 低频扼流圈低频扼流圈构造构造作用作用线圈绕在铁心上线圈绕在铁心上,匝数多，感抗大匝数多，感抗大线圈绕在铁氧体上线圈绕在铁氧体上,匝数少，感抗小
26、匝数少，感抗小 通直流、阻交流通直流、阻交流 通低频，阻高频通低频，阻高频 请同学们分析一下，请同学们分析一下，低频扼流圈低频扼流圈对对高频交流电高频交流电是否有是否有显著显著的阻碍作用？的阻碍作用？高频扼流圈高频扼流圈对对低频交流电低频交流电是否有是否有显著显著的阻碍作用？的阻碍作用？有有无无二、电容对二、电容对交变电流的交变电流的阻碍阻碍作用作用电容器有电容器有“通交流，通交流，隔隔直流直流”的作用。的作用。1、容抗、容抗:(1)意义意义:反映电容对交流阻碍作用的大反映电容对交流阻碍作用的大小小二、电容对二、电容对交变电流的交变电流的阻碍阻碍作用作用IIII(2)决定决定因素因素电容电容越
27、大越大、频率、频率越高越高,容抗容抗越小越小电容大一次充电量大电容大一次充电量大;频率高单位时间内充电次数多频率高单位时间内充电次数多.所以电流大，容抗小。所以电流大，容抗小。1、容抗、容抗:(1)意义意义:反映电容对交流阻碍作用的大小反映电容对交流阻碍作用的大小2 2、特性：、特性：通交流、通交流、隔隔直流；直流；通高频、阻低频通高频、阻低频3 3、应用、应用（1 1）隔直电容：隔直流，通交流）隔直电容：隔直流，通交流2 2、特性：、特性：通交流、通交流、隔隔直流；直流；通高频、阻低频通高频、阻低频3 3、应用、应用（1 1）隔直电容：隔直流，通交流）隔直电容：隔直流，通交流（2 2）高频旁
28、路电容：通高频，阻低频）高频旁路电容：通高频，阻低频隔直电容隔直电容一般电容较大还是较小一般电容较大还是较小?高频旁路电容高频旁路电容一般电容比较大还是一般电容比较大还是比较小比较小?隔直电容隔直电容 (C大大)高频旁路电容高频旁路电容 (C小小)使用使用220V220V交流电源的电气设备和交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘但是，有时候用手触摸良好的绝缘但是，有时候用手触摸外壳时仍会感到外壳时仍会感到“麻手麻手”，用试电笔，用试电笔测试时氖管也会发光，这是为什么呢测试时氖管也会发光，这是为什么呢？通直流通直流，阻阻交流交流 电容对交变
29、电流的作用：电容对交变电流的作用：通交流，通交流，隔隔直流直流电感对交变电流的作用电感对交变电流的作用：低频扼流圈（低频扼流圈（L大）大）高频扼流圈（高频扼流圈（L小）小）隔直电容（隔直电容（C大）大）高频旁路电容（高频旁路电容（C小）小）通低频，阻高频通低频，阻高频通高频，阻低频通高频，阻低频感抗和容抗感抗和容抗感抗和容抗感抗和容抗跟跟跟跟电感和电容电感和电容电感和电容电感和电容本身有关，本身有关，本身有关，本身有关，还跟还跟还跟还跟交流的频率交流的频率交流的频率交流的频率有关。有关。有关。有关。f LXLp2=例例1、如图所示，从、如图所示，从ab端输入的交流端输入的交流含有高频和低频成分
30、，为了使含有高频和低频成分，为了使R上尽上尽可能少地含有高频成分，采用图示电可能少地含有高频成分，采用图示电路，其路，其L的作用是的作用是_，C的的作用是作用是_。解析：因解析：因L有有“通低频、通低频、阻高频阻高频”的特点，因此的特点，因此L的的作用是作用是阻挡高频成分阻挡高频成分；而通过；而通过L后还有少量的高频成分，后还有少量的高频成分，利用利用C“通高频通高频、阻低频、阻低频”的特点，因此的特点，因此C的作用是的作用是使高频使高频成分流过成分流过。P38P38说一说说一说练习练习1、如图所示，线圈、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的的自感系数和电容器的电容电容C都很小（如都很小（如L
31、100H，C100pF）。此电）。此电路的主要作用是（路的主要作用是（）A阻直流、通交流，输出交流阻直流、通交流，输出交流B阻交流、通直流，输出直流阻交流、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阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D例例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率、频率f50Hz时，三只灯时，三只灯A、B、C的亮的亮度相同（度相同（L无直流电阻）。无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为）将交流电源的频率变为f100Hz，则则（）（2）将电
32、源改为）将电源改为U220V的直流电源，的直流电源，则则（）AA灯比原来亮灯比原来亮 BB灯比原来亮灯比原来亮CC灯和原来一样亮灯和原来一样亮DC灯比原来亮灯比原来亮AC BC练习练习2、如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，、如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（）A与甲灯串联的元件与甲灯串联的元件X是电
33、容是电容器器B与乙灯串联的元件与乙灯串联的元件Y是电容是电容器器C与甲灯串联的元件与甲灯串联的元件X是电感是电感线圈线圈D与乙灯串联的元件与乙灯串联的元件Y是电感是电感线圈线圈BCBC自感系数较大的线圈自感系数较大的线圈镇流器结构和作用：镇流器结构和作用：启动时提供瞬时高压启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流正常工作时降压限流镇流器镇流器5.4变压器教教 学学 目目 标标（一）知识与技能（一）知识与技能1知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。（二）过程与方法（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理
34、想化模型分析问题、解决问题的能力。（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观1使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2培养学生实事求是的科学态度。教学重点：教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：教学难点：探究变压比和匝数比的关系。教学方法：教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学手段：教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V手机充电手机充电器器4.2V 4.4V 5.3V4
35、.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管 几万伏几万伏录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管 十几万伏十几万伏 但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V220V，那么如何那么如何使这些额定电压不是使这些额定电压不是220V220V的电器设备正常工作的的电器设备正常工作的呢？呢？几种常见的变压器n1U1原线圈（初级线圈）：原线圈（初级线圈）：跟电源相连，用绝缘线绕成的跟电源相连，用绝缘线绕成的n2U2副线圈（次级线圈）：副线圈（次级线圈）：跟负载相连，用绝缘线绕成的跟负载相连，用绝缘线绕成的闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅
36、钢薄片叠合而成。闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。一、变压器的构造一、变压器的构造注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。问题：问题：变压器原线圈和副线圈电路是否相通？变压器原线圈和副线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈线圈接交变电压接交变电压U U1 1后，副线圈两端的交流后，副线圈两端的交流电压电压U U2 2是怎样产生的？是怎样产生的？U1U2 n1n2结构示意图结构示意图n1n2电路中的符号电路中的符号(不相通）不相通）原线圈原线圈接接 交交流流 电电在铁芯中在铁芯中产生变化产生变
37、化的磁通量的磁通量副线圈副线圈产生感产生感应电动势应电动势副线圈中副线圈中如有电流如有电流在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量原线圈原线圈产生感产生感应电动势应电动势二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理互感现象互感现象是变压器工作的基础是变压器工作的基础二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理-互感现象互感现象强调：强调：原、副线圈之间是通原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的，且过交变磁场相互联系的，且穿过它们的磁通量始终相等。穿过它们的磁通量始终相等。从能量的角度看，显从能量的角度看，显然变压器不能产生电能，只然变压器不能产生电能，只是通过交变磁场传输电能。是通过交变磁场传
38、输电能。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2思考：若给原线圈接思考：若给原线圈接直流直流电压电压U U1 1，副线圈，副线圈 电压电压U U2 2 情况怎样？情况怎样？U20问题问题1：原、副线圈不套在闭：原、副线圈不套在闭 合铁芯上，是否仍然存在互感合铁芯上，是否仍然存在互感现象？现象？问题问题2：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？（铁芯的作用是什么？）（铁芯的作用是什么？）（仍存在）（仍存在）如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈
39、有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2 如果在能量转化的过程中能量损失很小，如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。压器。这是物理学中又一种理想化模型。理想变压器理想变压器
40、实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%99%，所以理论研究时我们把它当成，所以理论研究时我们把它当成100%（理（理想变压器）是没有问题的。想变压器）是没有问题的。三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电原、副线圈中产生的感应电动势分别是：动势分别是：E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t t若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2
41、 原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2 理想变压器原副线圈的端电压之比理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比等于这两个线圈的匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P出出=P入入2 2、理想变压器原副线圈的、理想变压器原副线圈的电流电流跟它们的跟它们的匝数成匝数成反比反比
42、注意注意：此式只适用于有此式只适用于有一个副线圈一个副线圈的变压器，不的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。适用于有多个副线圈的变压器。一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1构造：构造：2 2示意图示意图 3 3电路图中符号电路图中符号二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 互感现象互感现象 1 1、变压器只能改变、变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器理想变压器 P P入入P P出出三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律 U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2四、理想变
43、压器的变流规律：四、理想变压器的变流规律：I I1 1/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1 小结小结 练习练习1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直，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，图中电流表线运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数为的示数为12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为 （）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B1803 A 练习练习2 2、一理想变压器，原线圈匝
44、数、一理想变压器，原线圈匝数 n n1 1=1100=1100，接在电压，接在电压220V220V的交流电源上，的交流电源上，当它对当它对11 11只并联的只并联的“36V36V，60w”60w”的灯泡的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的电流，通过原线圈的电流 I I1 1=_=_。(1)U(1)U1 1=220V,U=220V,U2 2=36V,=36V,U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2(2)I(2)I2 2=P=P2 2/U/U2 2=660/36A,=660/36A,I I1 1
45、/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1或或 P P1 1=P=P2 2=660W,I=660W,I1 1=P=P1 1/U/U1 1AVR1R2SA A.U.U 增大、增大、I I 增大、增大、P PR R1 1 增大增大C C.U.U 减小、减小、I I 减小、减小、P PR1 R1 减小减小D D.U.U 不变、不变、I I 减小、减小、P PR1 R1 不变不变B B.U.U 不变、不变、I I 减小、减小、P PR1R1 增大增大 练习练习3 3、如图所示：理想变压器的原线圈如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。
46、S S原来闭合，且原来闭合，且R R1 1=R=R2 2，现将现将S S断开，那么交流断开，那么交流电压表的示数电压表的示数U U、交流电流表的示数、交流电流表的示数I I 和用电和用电器上器上R R1 1的功率的功率P PR R1 1将分别（将分别（）D D 思考：变压器输入输思考：变压器输入输出电压、电流、功率大出电压、电流、功率大小之间的因果关系小之间的因果关系 是怎是怎样的？样的？练习练习4 4、如图所示，理想变压器原副线圈匝数、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为比为4:14:1，原线圈中的电阻，原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载与副线圈中的负载电阻电阻B B阻值相等。阻值相等。a
47、 ba b端加一交流电压端加一交流电压U U后，后，（1 1）两电阻消耗的功率之比为多少？）两电阻消耗的功率之比为多少？（2 2）两电阻两端电压之比为多少？）两电阻两端电压之比为多少？（3 3）B B电阻两端电压为多少？电阻两端电压为多少？n1n2BAUab（1 1）1 1:1616（2 2）1 1:4 4 （3 3）UB=174UU U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R 变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系因果关系 1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定；决定；P1P22.U1由电源决定；
48、由电源决定；3.U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定；U2n2/n1U14.I I2由由U2和负载决定；和负载决定；I I2U2R5.I I1由由I I2和匝数比决定；和匝数比决定；I I1n2/n1I I2六、有多个副线圈的理想变压器的问题六、有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为线圈匝数为n n1 1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n n2 2和和n n3 3，相应的电压分别为，相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流，相应的电流分别为分别为I I1 1、I I2 2
49、和和I I3 3，根据变压器的工作原理可得，根据变压器的工作原理可得：例、一台理想变压器原线圈匝数例、一台理想变压器原线圈匝数n n1 111001100匝，匝，两个副线圈的匝数分别是两个副线圈的匝数分别是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I I2 21A1A，I I3 34A4A，求原线圈中的电流。，求原线圈中的电流。2.24A2.24A练练、如如图图所所示示：理理想想变变压压器器的的交交流流输输入入电电压压U U1 1=220V=220V，有有两两组组副副线线圈圈，其其中中n n2 2=36=36匝匝，标
50、标有有“6V6V，9W9W”、“12V12V，12W12W”的的灯灯泡泡分分别别接接在两副线圈上均正常发光，求：在两副线圈上均正常发光，求：（1 1）原线圈的匝数为原线圈的匝数为n n1 1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n n3 3.（2 2）原线圈的电流原线圈的电流I I1 1。n3n2n1（1 1）n n2 2 13201320匝匝 n n3 3=72=72匝匝 （2 2）I I1 1=0.095A=0.095A例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线所示变压器左右两臂上，当通以交变电流