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2019-2020年高中物理 3.3《交變電流》學案新人教版選修1-1 學習目標 1、了解交變電流是怎樣產(chǎn)生的。 2、定性了解交變電流的變化規(guī)律及其圖象表示和主要特征物理量。 3、知道交流電能通過電容器的原因，了解交流電這一特性在電子技術中的應用。 4、初步了解發(fā)電機、交變電流的發(fā)明和利用對促進人類社會進步的作用，進一步體驗科學、技術與社會生活之間的密切關系。 自主學習 【問題1】你知道生產(chǎn)和生活中使用的用電器，哪些用電器用的是直流電源？哪些用電器用的是交流電源？請舉例： 【問題2】你是怎樣區(qū)別直流電流和交變電流的？這兩種電流有何根本區(qū)別？ 【問題3】交變電流是怎樣產(chǎn)生的？交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)如何？ 【問題4】什么是正弦式交變電流？ 正弦式交變電流在某一時刻的電流、電壓可表示為： i= ， u= 。 【問題5】描述交變電流的特征物理量： 峰值： 。 周期： 。 頻率： 。 周期與頻率的關系： 。 我國使用的交變電流的頻率是： Hz 合作探究 【問題1】觀察交流電的波形：電網(wǎng)供給的交流電經(jīng)過降壓后使燈泡發(fā)光。把示波器的兩個輸入端接到小燈泡的兩端，在熒光屏上觀察到燈泡兩端的電壓隨時間變化的曲線。根據(jù)圖線認識：我國電網(wǎng)中的交流電，它的電壓、電流隨時間按 函數(shù)規(guī)律變化。 圖3.3-1 【問題2】交流能夠通過電容器： 圖 3.3-2 按圖3.3-2和圖3.3-3所示電路讓同一小燈泡與電容器串聯(lián)后分別接上直流電源和交流電源，觀察燈泡的發(fā)光情況。 （1）根據(jù)觀察到的現(xiàn)象你能得出什么結(jié)論？ （2）交流電是如何“通過”電容器的？它與交流電通過電 阻有什么不同？ （3）電容器的這一作用在電子技術中有哪些重要應用？ 圖 3.3-3 【問題3】`交流電的有效值 （1） 我們常說“照明電路的電壓是220V，動力電路的電壓是380V”指的是交流電壓的什么值？ （2） 正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關系如何？ （3）一個電熱器接在10V的直流電源上，在ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，今將該電熱器接在一正弦交流電源上它在2ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則這一交流電源電壓的最大值和有效值分別是多少？ 【問題4】兩只阻值相同的電阻分別通以正弦交流電和方波形交流電，如圖3.3-4所示，若它們的電流最大值相等，則兩只電阻產(chǎn)生的熱功率之比為 ( ) t/s t/s i/A i/A 圖 3.3-4 A．1:4 B．1:2 C．1:1 D．2:1 課堂檢測 A 1．關于交變電流與直流電的說法中，正確的是（ ） A．如果電流大小做周期性變化，則一定是交變電流 B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變 C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的 D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化 2．如圖3.3-5所示的四種電流中屬于交流電的有（ ） 圖 3.3-5 3．下列說法中正確的是 （ ） A．直流電能通過電容器　　　　 B．交流電不能通過電容器 C．直流電、交流電都能通過電容器　　　　 D．交流電的頻率越低，電流通過電容器的能力也越低 4．我國交流電的周期為 s，頻率為 Hz，那么1min內(nèi)電流的方向改變 次。 5．.我國照明用的正弦交變電流的電壓是220V，動力線路用正弦交變電流的電壓是380V。它們的最大值分別為 V和 V。 B i/A t/s 圖 3.3-6 6．某正弦交流電的圖像如圖3.3-6所示，則由圖像可知： A．該交流電的頻率為0.02Hz B．該交流電的有效值為14.14A C．該交流電的瞬時值表達式為i=20sin(0.02t) D．在t=T/8時刻，該交流的大小與其有效值相等 7． 已知交變電流的瞬時值的表達式是i＝5sin50πt (安), 從t＝0到第一次出現(xiàn)最大值的時間是： （ ） A．6.25秒　　B．秒　　C．秒　　D．秒 8．在電子技術中，從某一裝置輸出的電流常常既有交流成分，又有直流成分，如果只要把交流成分輸送到下一級，應該采用如圖3.3-7所示電路中的 電路圖(填a或b).其中的電容器叫 ,它的作用是 . b a 前 級 輸 出 后 級 輸 入 前 級 輸 出 后 級 輸 入 圖 3.3-7 9．一個電熱器接到50V的直流電源上，發(fā)熱功率為200W，如果把它接到正弦式交流電源上使其發(fā)熱功率也是200 W，則該交流電的電壓最大值必須是 V。一個電容器接在交流電路上，擊穿與否，取決于交流電壓的瞬時值是否超過電容器的耐壓值。連接在220V的正弦交流電源兩端的電容器要能正常工作，其耐壓值必須大于 V。 圖 3.3-8 10． 一個電熱器接在10V直流電源上，消耗的電功率為，把它接在如圖3.3-8所示的方波交流電源上（不計溫度變化對電阻的影響），它消耗的電功率為，則此方波的幅值應是 （ ） A．10V B．5V C． V D．V 學有所得 　　　　　　　　　　 自主學習 【問題1】用直流電的用電器有：手電筒、手機、計算器、電子鐘、數(shù)碼照相機、遙控器等 用交流電的用電器有：電視機、電冰箱、洗衣機、電風扇、電烤火爐、充電器、空調(diào)器等 【問題2】大小、方向隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，各種電池供給的只沿一個方向流動的電流叫做直流。這兩種電流的根本區(qū)別在于交變電流的方向隨時間做周期性變化，直流電流的方向不隨時間變化。 【問題3】在實際中，交變電流是由交流發(fā)電機產(chǎn)生的。發(fā)電機的原理是利用磁場與線圈間的相對轉(zhuǎn)動使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生感應電動勢，這一感應電動勢是交變的電動勢，從而在與用電器形成的閉合電路中產(chǎn)生的電流是交變電流。各種交流發(fā)電機都是由固定不動的“定子”和能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動的“轉(zhuǎn)子”組成。有的發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動，磁體不動稱為“旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機”。 有的發(fā)電機線圈不動，磁體轉(zhuǎn)動，稱為“旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機”。 【問題4】電流、電壓隨時間按正弦函數(shù)的規(guī)律變化的電流，叫做正弦式交變電流 i= Imsinωt u= Umsinωt 【問題5】峰值：交流電電流、電壓的瞬時值表達式i= Imsinωt和u= Umsinωt中Im、Um分別是電流和電壓的最大值，叫做交流電的峰值 周期：交流電完成一次周期性變化所用的時間。用T表示，單位是秒。 頻率：交流電在一秒內(nèi)發(fā)生周期性變化的沒次數(shù)。用f表示，單位是赫茲，符號是Hz。 周期與頻率的關系： 或 50Hz 合作探究 【問題1】正弦 【問題2】（1）交流電能夠“通過”電容器，直流電不能通過電容器。電容器具有“隔直流、通交流” 的作用。 （2）由于交流電的電壓值不斷隨時間變化，電容器接到交流電源兩端時，如果電壓升高，則電容器充電，在電路中形成充電電流。經(jīng)過峰值以后，交流電壓降低，電容器放電，形成放電電流。盡管電荷實際上并沒有越過兩極板間的介質(zhì)，但從外電路看來，導線中的電荷確實在流動，所以，電容器的充電和放電表現(xiàn)為交流電通過了電容器。交流電通過電阻時確實有電荷在電阻導體中定向移動,而交流電通過電容器時電荷實際上并沒有越過兩極板間的介質(zhì). （3）電容器能夠把混雜在直流中的交流成分濾掉.稱為濾波電容器. 在收音機的音頻放大電路中電容器能夠把音頻信號傳到下一級,而不讓直流成分通過.稱為隔直電容器. 【問題3】`(1)有效值(2) （3）10V, 7.07V 【問題4】 B 課堂檢測1.BD 2.ABC 3.D 4.0.02s 50Hz 6000 5.311V 537V 6.BD 7.D 8.b 隔直電容,隔直流、通交流。9.70.7V 311V 10.C 第三章 第四節(jié)．變壓器 自主學習 【問題1】通過不同的升壓變壓器將電壓升高到相同值后并入電網(wǎng)。通過降壓變壓器降壓后 送到不同的用戶，而各種不同的用電器內(nèi)又有變壓器變壓，以滿足用電器自身的電壓需要。 n1 I1 I2 n2 U1 U2 n2 U2 ～ U1 n1 ～ 原線圈 副線圈 鐵芯 【問題2】略 【問題3】略 【問題4】 【問題5】變壓器是電氣設備。對于實際變壓器，原、副線圈銅導線的電阻發(fā)熱要損耗電能、鐵芯中產(chǎn)生渦流發(fā)熱要損耗電能、磁感線沒有全部通過鐵芯，部分磁感線從鐵芯中漏出形成漏磁引起能量的損失。這些能量損失不可避免，但可減少。變壓器制造時鐵芯用硅鋼片疊壓而成，并且做成閉合的口字形鐵芯既可減小渦流又可減少漏磁，是減少電能損失的有效措施。 合作探究 【問題1】①通入直流時燈泡不分管發(fā)光，通入交流電時燈泡發(fā)光。通入交流時取下可拆變壓器的一塊鐵芯，使其不閉合，燈泡的亮度明顯減弱或不發(fā)光。 ② 根據(jù)變壓器的工作原理來說明①中所觀察到的現(xiàn)象。鐵芯不閉合時，磁回路不暢，漏磁大幅增加，能量損失增大，從原線圈傳輸?shù)礁本€圈的能量大幅減少，燈泡明顯變暗或不亮。 【問題2】略 【問題3】（1）① 略，② 略，③ 略，④，n1＞ n2 ，n1＜ n2（2）略 【問題4】①P入=P出，I1U1=I2U2 ②由I1U1=I2U2和得： 【問題5】在繞制變壓器時，原線圈與副線圈所用導線的規(guī)格可以不一致。由可知 變壓器匝數(shù)多的線圈通過的電流小，所用導線可以細一些；變壓器匝數(shù)少的線圈通過的電流大，所用導線應該粗一些。 【問題6】（1）11:900,（2）0.982A 課堂檢測1．ABC,2．Ａ，３．BC,4．70.7V, 5．B,6．C,7．C略