2019-2020年高中物理 3.3《交變電流》學(xué)案新人教版選修1-1.doc
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2019-2020年高中物理 3.3《交變電流》學(xué)案新人教版選修1-1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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(shù)中的應(yīng)用。 4、初步了解發(fā)電機(jī)、交變電流的發(fā)明和利用對促進(jìn)人類社會進(jìn)步的作用,進(jìn)一步體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)與社會生活之間的密切關(guān)系。 自主學(xué)習(xí) 【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(jī)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(guān)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(rèn)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(shù)中有哪些重要應(yīng)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(guān)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(guān)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(dá)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(dá)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(shù)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(yīng)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(yīng)是 ( ) A.10V B.5V C. V D.V 學(xué)有所得 自主學(xué)習(xí) 【問題1】用直流電的用電器有:手電筒、手機(jī)、計算器、電子鐘、數(shù)碼照相機(jī)、遙控器等 用交流電的用電器有:電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、電風(fēng)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(shí)際中,交變電流是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。發(fā)電機(jī)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(yīng)電動勢,這一感應(yīng)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(jī)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(jī)線圈轉(zhuǎn)動,磁體不動稱為“旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)”。 有的發(fā)電機(jī)線圈不動,磁體轉(zhuǎn)動,稱為“旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)”。 【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(dá)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(guān)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(shí)際上并沒有越過兩極板間的介質(zhì),但從外電路看來,導(dǎo)線中的電荷確實(shí)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(shí)有電荷在電阻導(dǎo)體中定向移動,而交流電通過電容器時電荷實(shí)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(jī)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(xué)習(xí) 【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(shè)備。對于實(shí)際變壓器,原、副線圈銅導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線可以細(xì)一些;變壓器匝數(shù)少的線圈通過的電流大,所用導(dǎo)線應(yīng)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- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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