高中物理人教版选修11课件：33交变电流.pptx

1、三、交变电流三、交变电流读一读辨一辨一、交流发电机阅读教材第55页“交流发电机”部分,知道交流发电机的工作原理,通过观察演示实验,体会什么是交变电流、交变电流与直流的区别。1.交流发电机是由哪两部分组成的?答案:定子和转子。2.发电机的工作原理是什么?答案:发电机的工作原理是电磁感应现象。转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化,在线圈中产生感应电动势。如果线圈两端连着用电器,线圈和用电器组成闭合回路,回路中就会有感应电流产生。读一读辨一辨3.通过观察演示实验,电流表的指针会怎样摆动?思考后说明电流怎么变化?答案:指针左右摆动,说明流过电流表的电流的大小和方向均不断变化。4.交流和直流大小和方向

2、随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流。方向不变的电流叫直流。读一读辨一辨二、交流的变化规律及交流的有效值阅读教材第56页“交流的变化规律”和第58页“交流的有效值”部分,知道什么是正弦式交变电流,掌握描述交流的物理量,理解交变电流的有效值。1.什么是正弦式交变电流?如何显示交变电流的变化规律?答案:电流或电压随时间按正弦函数规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,交变电流的变化规律可以用示波器显示出来。2.正弦式交变电流、电压随时间变化的规律是什么?答案:i=Imsin t,u=Umsin t。读一读辨一辨3.描述交变电流的变化规律的物理量有哪些?答案:(1)峰值:交变电流在变化过程中电流

3、、电压所能达到的最大值,又叫作交流的峰值,用Im、Um表示。(2)周期:交流完成一次周期性变化所用的时间,用符号T表示,单位是秒(s)。(3)频率:交流在1 s内发生周期变化的次数,用符号f表示,单位是赫兹(Hz)。4.周期和频率有什么关系?读一读辨一辨5.什么是交变电流的有效值?答案:把交变电流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间里它们产生的热量相等,我们就把这个直流电压、电流的数值称作交流电压、电流的有效值。6.正弦式交变电流的有效值和峰值的关系是怎样的?读一读辨一辨三、交变电流能够“通过”电容器阅读教材第57页“交流能够通过电容器”部分,知道交流通过电容器的本质及电容器的应用。1.

4、交变电流通过电容器的本质当电容器接到交流电路上时,由于电容器交替进行充电和放电,从而在电路中形成电流,表现为交流“通过”了电容器。2.电容器的作用和应用电容器能够通交流、隔直流,这一点在电子技术中有重要应用。读一读辨一辨1.思考辨析。(1)直流的大小、方向都不能变。()解析:直流是方向不变的电流。答案:(2)电容器具有“通直流,阻交流”的特点。()解析:电容器的两个极板是被绝缘介质隔开,故直流不能通过。但当交流接在电容器上时,电容器在交流电路中会表现出充电和放电交替进行,在外电路看来,导线中有电荷流动,表现出“通过”了电容器。答案:读一读辨一辨(3)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的。(

5、)解析:交变电流的有效值,是根据电流的热效应规定的:把交变电流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间内它们产生的热量相等,我们就把这个直流电压、电流的数值称作交流电压、电流的有效值。答案:读一读辨一辨2.探究讨论。(1)所有的交变电流峰值和有效值之间都满足 倍的关系吗?答案:不是。只有正弦式交变电流的峰值和有效值之间才满足此关系。其他形式的交变电流的峰值和有效值一般不满足此关系。读一读辨一辨(2)在直流电路中,灯泡和电容器串联,灯泡不会亮;在交流电路中,灯泡和电容器串联(如图)。灯泡会亮吗?答案:电容器可以“通交流、隔直流”,所以接直流时,灯泡不会亮,但是接交变电流时,灯泡会亮。读一读辨一

6、辨(3)描述交变电流变化快慢的物理量有哪些?它们之间有什么关系?描述交变电流大小的物理量有哪些?对于正弦式电流,它们之间有何关系?问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究一探究一 对交变电流的理解对交变电流的理解把两个发光颜色不同的发光二极管并联,注意使两者正负极的方向不同,然后连接到教学用的发电机的两端(如图)。转动手柄,两个磁极之间的线圈随着转动,观察发光二极管的发光情况,实验现象说明了什么?要点提示可以观察到两个发光二极管交替发光。该实验说明了发电机产生的电流的方向随时间变化,不是直流,是交变电流。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二1.直流与交变电流的对比按大小和方向的变化规律,可将电

7、流作如下的分类:问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二2.正弦式交变电流的有效值和瞬时值正弦式交变电流的某一时刻的电流、电压可表示为i=Imsin t,u=Umsin t。其中,Im、Um分别是电流和电压的峰值。按正弦规律变化的交变电流,它的有效值和峰值之间的关系为电路中各种电表的示数均是有效值,各种电器设备所标注的额定电压、额定电流也都是有效值。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二【例题1】导学号66824054(多选)在如图甲所示的电路中,电阻R的阻值为50,在ab间加上图乙所示的正弦式交变电流,则下面说法中正确的是()A.交流电压的有效值为100 VB.电流表示数为2 AC.产生该交变电流

8、的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD.在1分钟内电阻R上产生的热量为1.2104 J问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二答案:ABD归纳总结要注意的是,所说电压表、电流表的示数,只要没有特别声明,均是指有效值。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二变式训练1一正弦式交变电流的u-t图象如图所示,由图可知:该交变电流的频率为Hz,电压的有效值为V。解析:由题图知T=0.02 s,交变电流的频率探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析探究二探究二 对交变电流能够通过电容器的理解对交变电流能够通过电容器的理解使用220 V交流电源的电器设备和电子仪器,金属外壳和电源之间都有良好的绝缘,但是有

9、时候用手触摸外壳时仍会有“麻手”的感觉,用试电笔测试时氖管也会发光,这是为什么呢?采取什么措施可解决这一问题?探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析要点提示与电源连接的机芯和金属外壳构成一个电容器,交变电流能够通过这个“电容器”,也就是说机芯、外壳间始终在进行着充、放电,所以你能感觉到“漏电”。解决方案就是让金属外壳接地。其实现在生产的电气设备都增加了这一接地线。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析把交流电源接到电容器两极板上后,当交流的电压升高时,电源给电容器充电,电荷向电容器极板上聚集,在电路中,形成充电电流;当交流的电压降低时,电容器放电。原来极板上聚集的电荷又放出,在电路中形成放电电流。

10、电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,好像是交流“通过”了电容器,但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析【例题2】(多选)对电容器能通交流的原因,下列说法中正确的是()A.当电容器接到交流电源上时,因为有自由电荷通过电容器,电路中才有交变电流B.当电容器接到交流电源上时,电容器交替进行充电和放电,电路中才有交变电流C.在有电容器的交流电路中,没有电荷定向移动D.在有电容器的交流电路中,没有电荷通过电容器解析:由题意知,当电容器接到交流电源上时,电容器交替进行充电和放电,导致电荷定向移动,从而使电路中有交变电流,对于恒定不变的直流,不能通过

11、电容器,故B、D正确,A、C错误。答案:BD探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析归纳总结电容器的特点是“通交流,隔直流”,本质上是交替充放电的过程,实际上自由电荷并没有通过电容器。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析变式训练2如图所示的电路中,若要灯泡持续发光,则S端应该接入()A.交流电源B.直流电源C.滑动变阻器D.开关解析:若要灯泡持续发光,电路中必须有电流,直流不能通过电容器,而交变电流能够通过电容器,选项A正确。答案:A1 2 3 4 51.(对交变电流的理解)如图为电流i随时间t变化的图象,则其中属于交变电流的是()解析:只有A项中的电流方向发生了周期性变化,其他各项中电流的方向没

12、有变化,故只有A属于交变电流。答案:A1 2 3 4 52.(多选)(电容器对交变电流的影响)如图所示电路中,以下结论正确的是()A.a、b若接直流,灯泡不亮B.a、b若接直流,灯泡也可发光C.a、b若接交变电流,灯泡发光,灯泡和电容都有电荷通过D.a、b若接交变电流,灯泡发光,电容中无电荷通过解析:电容器具有“通交流,隔直流”的特点,所以通直流时灯泡不亮。电容器能通过交变电流,本质上是交替充放电的过程,实际上自由电荷并没有通过电容器。答案:AD1 2 3 4 53.(多选)(交变电流最大值和有效值的关系)关于交变电流的有效值U和最大值Umax,下列说法正确的是()C.照明电压220 V,动力

13、电压380 V指的都是有效值D.交流电压表和交流电流表测的都是最大值解析:电压、电流的有效值和峰值之间的 倍关系是仅限于正弦式交变电流而言的,所以选项A是错误的,选项B是正确的;在交变电流的描述中没有特殊说明的情况下的电流和电压均指有效值,所以选项C是正确的;电流表和电压表测的是有效值,所以选项D不正确。答案:BC1 2 3 4 54.(交变电流的图象)小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示。此线圈与一个R=10 的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻,下列说法正确的是()A.交变电流的周期为0.125 sB.交变电流的频率为8 HzC.交变电流的有效值为 AD.交变电流的最大值为4 A答案:C 1 2 3 4 55.(有效值的计算)如图所示,一交变电流随时间变化的图象,交变电流的有效值为。解析:取一个周期,则恒定电流中Q1=I2Rt。交变电流中Q1=Q2。由得I=5 A。答案:5 A