3.3交变电流

课题：3.3交变电流设计人：包翠霞审核人：于孟娟课型：新授课课时：1课2009年月日[学习目标]1.了解交变电流是怎样产生的。

2.定性了解交流的变化规律及图像表示和主要特征物理量。

3.知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特征在电子技术中的应用。

4.初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。

【自主导学】一、交流发电机——将机械能转化为电能1.发电机的基本构造：定子------磁体或线圈转子------线圈或磁体2.种类：（1）旋转电枢式（2）旋转磁极式3、工作原理图4、交变电流：都随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流(AC)5.直流：只沿流动的电流叫直流电流,简称直流（DC）二、交流的变化规律1、交流的变化规律——图像(1)图象形状：(2)物理意义：2、正弦式电流：(1)定义：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，叫做正弦式电流I m - IQ (2)正弦式电流的表达式：各量含义：u 表示瞬时值；Im 、Um 分别是电流和电压 的最大值，叫做交流的峰值；ω是线圈转动的角速度三、描述交流的周期和频率1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是s ．2．频率：1s 内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位赫兹，简称赫，符是Hz ．3、频率和周期有如下关系：4、我国使用的交变电流，频率是50 Hz 。

四、交流能够通过电容器1．解释：2.电容器主要应用：隔直流、通交流五、交流的有效值1、概念的引入：为了反映交变电流所产生的 ，引入有效值的概念．(根据电流的 规定的)2、定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值．(D)(E) t e I m - I m3、有效值与峰值的大小关系：4、说明：a.在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定电流值，都是交流的b.电器仪表测量的也都是交流的 值。

课题：3.3交变电流设计人：包翠霞审核人：于孟娟课型：新授课课时：1课2009年月日[学习目标]1.了解交变电流是怎样产生的。

2.定性了解交流的变化规律及图像表示和主要特征物理量。

3.知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特征在电子技术中的应用。

4.初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。

【自主导学】一、交流发电机——将机械能转化为电能1.发电机的基本构造：定子磁体或线圈转子线圈或磁体2.种类：（1）旋转电枢式（2）旋转磁极式3、工作原理图4、交变电流：都随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流()5.直流：只沿流动的电流叫直流电流,简称直流（）二、交流的变化规律1、交流的变化规律——图像(1)图象形状：(2)物理意义：2、正弦式电流：(1)定义：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，叫做正弦式电流- 0 4T 34Ti t 2T T R RU t t eU 1Q2Q (2)正弦式电流的表达式：各量含义：u 表示瞬时值；、分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值；ω是线圈转动的角速度三、描述交流的周期和频率1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是s ．2．频率：1s 内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位赫兹，简称赫，符号是．3、频率和周期有如下关系：4、我国使用的交变电流，频率是50 。

四、交流能够通过电容器1．解释：2.电容器主要应用：隔直流、通交流五、交流的有效值1、概念的引入：为了反映交变电流所产生的，引入有效值的概念．(根据电流的 规定的)2、定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值．i i t t i t (A) (B) (C)(D) 0 0 0 0 t (E) 0 t e u - 0 4T 34Tit 2T T 3、有效值与峰值的大小关系：4、说明：a.在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定电流值，都是交流的b.电器仪表测量的也都是交流的 值。

B 电磁感应交变电流综合测试题第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A 盘和B 盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，用导线将A 盘的中心和B 盘的边缘连接起来，用另一根导线将B 盘的中心和A 盘的边缘连接起来．当A 盘在外力作用下转动起来时，B 盘也会转动．则下列说法中正确的是（ ） A ．不断转动A 盘就可以获得持续的电流，其原因是整个铜盘可看 成沿径向排列的无数根铜条，它们切割磁感线，产生感应电动势 B ．当A 盘转动时，B 盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用， 此力对转轴有力矩C ．当A 盘顺时针转动时，B 盘逆时针转动D ．当A 盘顺时针转动时，B 盘也顺时针转动2．阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上．以下说法中正确的是 （ ）A ．电压的有效值为10VB ．通过电阻的电流有效值为22AC ．电阻消耗电功率为5WD ．电阻每秒种产生的热量为10J3．水平固定放置的足够长的U 形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab ，开始时ab 棒以水平初速度v 0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程 （ ） A ．安培力对ab 棒所做的功相等 B ．电流所做的功相等 C ．产生的总热量相等 D ．ab 棒的动量改变量相等4．一直升飞机停在南半球的地磁极上空。

该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B 。

直升飞机螺旋桨叶片的长度为l ，螺旋桨转动的频率为f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。

螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如图所示。

如果忽略a 到转轴中心线的距离，用E 表示每个叶片中的感应电动势，则 ( ) A ．E ＝πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势B ．E ＝2πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势C ．E ＝πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势D ．E ＝2πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势5．如图所示，MN 是一根固定的通电直导线，电流方向由N 到M ，今将一金属框abcd 放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘．当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为 （ ） A ．受力沿x 轴正向 B ．受力沿x 轴负向 C ．受力沿y 轴正向 D ．受力沿y 轴负向6．如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行轨道上，平行放置两根质量和电阻都相同的滑杆ab 和cd ，组成矩形闭合回路．轨道电阻不计，匀强磁场B 垂直穿过整个轨道平面．开始时ab 和cd 均处于静止状态，现用一个平行轨道的恒力F 向右拉ab 杆，则下列说法正确的是 （ ） A ．cd 杆向左运动 B ．cd 杆向右运动 C ．ab 与cd 杆均先做变加速运动，后做匀速运动 D ．ab 与cd 杆均先做变加速运动，后做匀加速运动7．如图所示的两个电路，灯泡L 2、L 3的功率均为P ，且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，匝数比为1:3:21 n n ，则图（a ）中L 1的功率和 图（b ）中L 1的功率分别为（ ）A ．P 、PB ．9P 、P 94C ．P 94、9PD ．P 49、9P8．如图所示，一根长导线弯成“n ”形，通以电流I ，正中间用不计长度的一段绝缘线悬挂一金属环C ，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I 增大的过程中，下列叙述正确的是（ ）A ．金属环C 中无感应电流产生B ．金属环C 中有沿逆时针方向的感应电流 C ．悬挂金属环C 的竖直线拉力变大D ．金属环C 仍能保持静止状态9．振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永久磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是（ ） A ．当软铁块与磁铁靠近时，a 端电势高B ．当软铁块与磁铁靠近时，b 端电势高C ．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D ．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高10．在图中的（a ）、(b)、(c)中除导体棒ab 可动外，其余部分均固定不动，（a ）图中的电容器C 原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒ab 一个向右的初速度v 0，导体棒的最终运动状态是 （ ）A ．三种情况下，导体棒ab 最终都 是匀速运动B ．图（a ）、(c)中ab 棒最终将以不同的速度做匀速运动；图（b ）中ab 棒最终静止C ．图（a ）、（c ）中，ab 棒最终将以相同的速度做匀速运动D ．三种情况下，导体棒ab 最终均静止第Ⅱ卷（非选择题，共110分）二、本题共2小题，共10分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答． 11．（4分）有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5V 的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们和首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是___ ________；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间_________，因为________ ___ __．12．（6分）为了测定和描绘“220V 40W ”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电．调压变压器上一一种自耦变压器，它只有一组线圈L ，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220v 交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P ，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V 之间连续变化，如图所示，画出的是调压变压器的电路图符号．实验室备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、电键、导线等实验器材． （1）在图中完成实验电路图． （2）说明按的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略， 电压较高段与电压较低段相比较，哪段误差更大？为什么？ __________ _______． 三、本题共4小题，共50分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位． 13．（10分）如图甲所示的电路中，D 为二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），Ω==421R R ，Ω=63R ，当在AB 间加上如图乙所示的交流电压时，求：（1）在0～1×10－2s 时间内通过R 1的电流； （2）1s 内电阻R 3所消耗的电能．14．（12分）如图所示，abcde 和/////e d c b a 为两平行的光滑轨道，其中abcd 和/////e d c b a 部分为处于水平面内的导轨，ab 与a /b 的间距为cd 与d c /间距的2倍，de 、/d e '部分为圆弧形导轨，水平导轨部分处于竖直向上的匀强磁场中，圆弧形导轨部分处于匀强磁场外。

3.3 交变电流[学习目标定位] 1.了解交变电流是怎样产生的.2.定性了解交变电流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量.3.知道交流电能通过电容器的原因，了解交流电这一特性在电子技术中的应用．知识点一、交流发电机1．发电原理：由于转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生了感应电动势．2．交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流，简称交流．方向不随时间变化的电流叫直流．二、正弦式电流的变化规律1．定义：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的交流电叫做正弦式电流．2．图象：正弦图象．3．表达式：i＝ωt ，u＝ωt，式中、分别是电流、电压的最大值，叫做交流的峰值．4．交变电流的有效值(、)(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相同的时间里它们产生的热量相等，我们就把这个直流电压、电流的数值叫做这一交流的有效值．(2)对正弦式交变电流，其有效值和峰值之间存在着如下的关系：＝≈0.707＝≈0.707三、交流电能通过电容器电容器具有“隔直流，通交流”的特点，故在电子技术中广泛应用.知识探究一、交流发电机[问题设计]1．你是怎样区别直流电流和交变电流的？这两种电流有何根本区别？答案大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，各种电池供给的只沿一个方向流动的电流叫做直流．这两种电流的根本区别在于交变电流的方向随时间做周期性变化，直流电流的方向不随时间变化．2．交变电流是怎样产生的？交流发电机的结构如何？答案在实际中，交变电流是由交流发电机产生的．发电机的原理是利用磁场与线圈间的相对转动使穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势，这一感应电动势是交变的电动势，从而与用电器形成的闭合电路中产生的电流是交变电流．各种交流发电机都是由固定不动的定子和能够连续转动的转子组成．有的发电机线圈转动，磁体不动称为旋转电枢式发电机．有的发电机线圈不动，磁体转动，称为旋转磁极式发电机．[要点提炼]1．直流电和交变电流(1)直流电：方向不随时间变化的电流，称为直流电，简称直流，用字母“”或符号“－”表示．(2)交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母“”或符号“～”表示．注意电流方向随时间做周期性变化，是交流电的最主要特征，也是交流电与直流电的最主要的区别．2．交流发电机的原理当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈中就产生感应电流．线圈做周期性的运动，在线圈中就产生了大小和方向随时间变化的交变电流．二、交流的变化规律[问题设计]电网供给的交流电经过降压后使灯泡发光，把示波器的两个输入端接到灯泡的两端，在荧光屏上观察到灯泡两端的电压随时间变化的曲线. 请仔细观察图线，我国电网中的交流电，它的电压、电流随时间按什么函数规律变化．答案正弦函数[要点提炼]正弦交流电1．定义：交变电流的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化叫做正弦式交流电．2．表达式：电流i＝ωt ，电压u＝ωt.3．图象(如图1所示)图1[延伸思考]家里电灯用的是交变电流，电流在最大值和零之间不断变化，但为什么我们看不到电灯的闪烁？答案交流电的周期是0.02 s，电流每周期内两次达最大值，两次为零，所以电灯两次最亮的时间间隔仅0.01 s，比人眼的视觉暂留时间要小，所以感觉不到电灯的闪烁．另外由于电灯发光是灯丝高温炽热发光，灯丝的温度变化需要一定的时间，而电流两次最大的时间间隔很短，灯丝的温度、亮度不会有明显的变化．三、交流能够通过电容器[问题设计]按图2和图3所示电路，让同一小灯泡与电容器串联后分别接上直流电源和交流电源，观察灯泡的发光情况．图2图31．根据观察到的现象你能得出什么结论？答案交流电能够“通过”电容器，直流电不能通过电容器．电容器具有“隔直流、通交流”的作用．2．交流电是如何“通过”电容器的？它与交流电通过电阻有什么不同？答案由于交流电的电压值随时间不断变化，电容器接到交流电源两端时，如果电压升高，则电容器充电，在电路中形成充电电流．经过峰值以后，交流电压降低，电容器放电，形成放电电流．尽管电荷实际上并没有越过两极板间的介质，但从外电路看来，导线中的电荷确实在流动，所以，电容器的充电和放电表现为交流电“通过”了电容器．交流电通过电阻时确实有电荷在电阻导体中定向移动，而交流电通过电容器时电荷实际上并没有越过两极板间的介质．[要点提炼]1．电容器具有“隔直流、通交流”的作用．交流电“通过”电容器，实质上是电容器的反复充电和放电过程的表现．2．电容器在电子技术中的应用(1)滤波电容器：电容器能够把混杂在直流中的交流成分滤掉，称为滤波电容器．(2)隔直电容器：在收音机的音频放大电路中电容器能够把音频信号传到下一级，而不让直流成分通过，称为隔直电容器．四、交流的有效值[问题设计]1．我们常说“照明电路的电压是220 V，动力电路的电压是380 V”指的是交流电压的什么值？答案有效值2．正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系如何？答案＝≈0.707＝≈0.707[要点提炼]交变电流的瞬时值、最大值和有效值1．瞬时值和最大值：瞬时值是交变电流某一时刻的值，瞬时值是时间的函数，不同时刻，瞬时值不同．瞬时值中最大的叫最大值．2．有效值：交流的有效值是根据电流的热效应规定的：把交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，就把这个直流电压、电流的数值，叫该交变电流的有效值．分别用“、”表示．3．我们通常说家庭电路的电压是220 V，是指有效值．各种使用交变电流的电器设备上所标的是额定电压和额定电流的有效值，一般交流电流表和交流电压表测量的数值也都是有效值．对电容器来说，其击穿电压值应小于交流的最大值．以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指有效值．例题一、交流电的理解例1下图中属于交变电流的是()解析根据交变电流的定义判断，大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．符合此定义的是B、C两图，A、D两图中只是电流的大小做周期性变化，方向未变，不符合定义．答案例2 一个按正弦函数规律变化的交变电流的i －t 图象如图4所示，根据图象可以断定()图4A ．交变电流的频率f ＝0.2B ．交变电流的有效值＝14.14 AC ．交变电流瞬时值表达式i ＝20 (0.02t) AD ．在t ＝时刻，电流的大小与其有效值相等解析 从题图中可以看出，交变电流的最大值为＝20 A ．有效值为＝＝ A ＝10 A ＝14.14 A 交变电流的周期为T ＝0.02 s ，所以f ＝＝50交变电流的瞬时值表达式为i ＝ ωt ＝ 2π＝20 (314t) A在t ＝时，交变电流的瞬时值为i ＝ t ＝ ＝＝，所以答案为B 、D 项．答案二、电容器对交流电的影响例3 如图5所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率增加时()图5A ．电灯变暗B ．电灯变亮C ．电灯亮度不变D ．不能确定解析 直流电不能通过电容器，而交流电能“通过”电容器，且交流电的频率越高，电流的“通过”能力也越高，所以B 选项正确．答案 B三、交流电的有效值例4 某一电热器接在U ＝110 V 的直流电源上，每秒产生的热量为Q ；现把它改接到交流电源上，每秒产生的热量为2Q ，则该交流电压的最大值是( )A ．110 VB ．110 VC ．220 VD ．220 V解析 设电热器的电阻为R.当电热器接在U ＝110 V 的直流电源上时，Q ＝ t当电热器改接到交流电源上时，2Q ＝2m ()2U R t两式相比，得＝2U ＝220 V.故选C.答案 C。