交变电流

交变电流

教学目标：

1．了解交变电流的产生过程；

2．定性了解交流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量；

3．知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。

4．初步了解发电机、交变电流的确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。

教学重、难点：交流有效值的概念。

教学过程：

引入新课：

19世纪初，蒸汽机改变了自古以来依靠人力、畜力的生产形态。蒸汽动力推动着火车和船队，加快了不同国家、不同民族的物质流通和交流。法拉第电磁感应定律的发现，激励着一批科学家和工程师进机械能转变为电能的探索。他们设想厂房中巨型发电机发出的电也许会比蒸汽动力

新课进行：

1．交流发电机

（1）发电机的构造：

由定子和转子组成。在发电机内固定不动的部分叫定子，能够连

续转动的部分叫转子。

（2）原理：线圈相对于磁场绕垂直于磁场的轴转动产生电流。如图

所示。

磁体转动（磁体是转子），而线圈不动（线圈是定子）的发电机叫

旋转磁极式发电机。

线圈转动（线圈是转子），而磁体不动（磁体是定子）的发电机叫

旋转电枢式发电机。

演示实验：手摇交流发电机

转动摇把，可以看到灯泡被点亮，在转动中，灯泡的亮度

有什么变化？电流表的示数有什么变化？

（3）交变电流：大小、方向随时间做周期性的变化的电流叫交变电流（alternation current），简称交流电(AC)。

只沿一个方向流动的电流叫直流电（direct current，DC）。

2．交流电的变化规律

演示实验：用示波器观察交流电变化的规律。

（1）电网中交流电变化的规律：

电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，叫正弦式电流（sinusoidal current）.

正弦式电流在某一时刻的电流、电压可以表示为：

i=I m sinωt，u=U m sinωt

（2）用函数图象表示:

（2）描述交变电流的物理量：

①峰值(peak value)：矩形线圈在匀强

磁场中匀速转动，当线圈与磁感线平行时，

电压达到最大值。

②交变电流的周期和频率

i)交变电流的周期(period)：交流电完成一次周期性变化所需要的时间为交流电的周期，代表符号是T，单位：秒s；

ii)交变电流的频率(frequency：单位时间内完成的周期性变化的次数为交流电的频率，代表符号是f，单位:赫兹，简称赫Hz；

iii)交流电的角频率(角速度)：产生交流电的线圈在单位时间内转过的角度为角频率，代表符号是ω，单位：弧度/秒rad/s；

它们之间的关系是：f=1/T，ω=2πf=2π/T

交流电的周期和频率都由线圈转动的周期和频率决定。线圈转一周，交流电完成一次周期性变化。我国市电周期为0.02s，频率为50Hz。

交流电的周期和频率都是描述交流电变化快慢的物理量.

③有效值(effective value)：

i)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，如果在相等的时间时它们产生的热量相等，我们就把这个直流电压、直流的数值叫做交流电压、电流的有效值。

ii)正弦式交变电流的有效值与峰值间的关系：

m m e U U U 707.02

≈=

，m m e I I I 707.02

≈=

iii)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，都是交流的有效值。

“交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值； 交流电流表和交流电压表测得的读数是有效值． 保险丝的熔断电流指交流电的有效值。

对于交变电流，若没有特殊说明的均指有效值．”

3．交变电流能够通过电容器：

交变电流能够通过电容器的实质是电容器的充、放电的过程。 电容对交变电流的作用：“通交流、隔直流；通高频、阻低频”

例题1 在电子技术中，从某一装置输出电流常常既有交流成分，又有直流成分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间拉入一个电容器就可以了。电容器应并联还是串联接入电路？下图所示的接法对吗？为什么？ 这里的电容器叫做隔直电容器

例题2 在电子技术中，从某一装置输出电流常常既有高频成分，又有低频成分。如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在下一级电路的输入端并联一个电容器就可以达到目的。请说明它的工作原理。

具有这种用途的电容器叫做高频旁路电容器

问题：收音机中的音量控制电路部分如图所示，调节滑动变阻器的滑臂P ，可控制扬声器的音量。但收音机直接接收到的信号，既有高频信号，又有低频信号，而扬声器所需的音频信号是低频信号。为此，需要用电容器C 1、C 2滤去直流和高频部分。根据电容器容抗的性质，试确定C 1、C 2应分别用电容较大的，还是较小的。

答案：C 1用大电容，C 2用小电容。

前级输出

前级输出

教后记