高中物理 33《交变电流》学案新人教版选修11.docx
《高中物理 33《交变电流》学案新人教版选修11.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 33《交变电流》学案新人教版选修11.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
高中物理33《交变电流》学案新人教版选修11
2019-2020年高中物理3.3《交变电流》学案新人教版选修1-1
学习目标
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。
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。
自主学习
【问题1】你知道生产和生活中使用的用电器，哪些用电器用的是直流电源？
哪些用电器用的是交流电源？
请举例：
【问题2】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？
【问题3】交变电流是怎样产生的？
交流发电机的结构如何？
【问题4】什么是正弦式交变电流？
正弦式交变电流在某一时刻的电流、电压可表示为：
i=，
u=。
【问题5】描述交变电流的特征物理量：
峰值：
。
周期：
。
频率：
。
周期与频率的关系：
。
我国使用的交变电流的频率是：
Hz
合作探究
【问题1】观察交流电的波形：
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小灯泡的两端，在荧光屏上观察到灯泡两端的电压随时间变化的曲线。
根据图线认识：
我国电网中的交流电，它的电压、电流随时间按函数规律变化。
图3.3-1
【问题2】交流能够通过电容器：
按图3.3-2和图3.3-3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。
（1）根据观察到的现象你能得出什么结论？
（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？
（3）电容器的这一作用在电子技术中有哪些重要应用？
【问题3】`交流电的有效值
（1）我们常说“照明电路的电压是220V，动力电路的电压是380V”指的是交流电压的什么值？
（2）正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系如何？
（3）一个电热器接在10V的直流电源上，在ts内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一正弦交流电源上它在2ts内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源电压的最大值和有效值分别是多少？
【问题4】两只阻值相同的电阻分别通以正弦交流电和方波形交流电，如图3.3-4所示，若它们的电流最大值相等，则两只电阻产生的热功率之比为（）
A．1:
4B．1:
2
C．1:
1D．2:
1
课堂检测
A
1．关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（）
A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化
2．如图3.3-5所示的四种电流中属于交流电的有（）
3．下列说法中正确的是（）
A．直流电能通过电容器
B．交流电不能通过电容器
C．直流电、交流电都能通过电容器
D．交流电的频率越低，电流通过电容器的能力也越低
4．我国交流电的周期为s，频率为Hz，那么1min内电流的方向改变次。
5．.我国照明用的正弦交变电流的电压是220V，动力线路用正弦交变电流的电压是380V。
它们的最大值分别为V和V。
B
6．某正弦交流电的图像如图3.3-6所示，则由图像可知：
A．该交流电的频率为0.02Hz
B．该交流电的有效值为14.14A
C．该交流电的瞬时值表达式为i=20sin（0.02t）
D．在t=T/8时刻，该交流的大小与其有效值相等
7．已知交变电流的瞬时值的表达式是i＝5sin50πt（安）,从t＝0到第一次出现最大值的时间是：
（）
A．6.25秒 B．秒 C．秒 D．秒
8．在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，又有直流成分，如果只要把交流成分输送到下一级，应该采用如图3.3-7所示电路中的电路图（填a或b）.其中的电容器叫,它的作用是.
9．一个电热器接到50V的直流电源上，发热功率为200W，如果把它接到正弦式交流电源上使其发热功率也是200W，则该交流电的电压最大值必须是V。
一个电容器接在交流电路上，击穿与否，取决于交流电压的瞬时值是否超过电容器的耐压值。
连接在220V的正弦交流电源两端的电容器要能正常工作，其耐压值必须大于V。
10．一个电热器接在10V直流电源上，消耗的电功率为，把它接在如图3.3-8所示的方波交流电源上（不计温度变化对电阻的影响），它消耗的电功率为，则此方波的幅值应是（）
A．10VB．5V
C．VD．V
学有所得
自主学习
【问题1】用直流电的用电器有：
手电筒、手机、计算器、电子钟、数码照相机、遥控器等
用交流电的用电器有：
电视机、电冰箱、洗衣机、电风扇、电烤火炉、充电器、空调器等
【问题2】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。
【问题3】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，从而在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”。
【问题4】电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流，叫做正弦式交变电流
i=Imsinωtu=Umsinωt
【问题5】峰值：
交流电电流、电压的瞬时值表达式i=Imsinωt和u=Umsinωt中Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流电的峰值
周期：
交流电完成一次周期性变化所用的时间。
用T表示，单位是秒。
频率：
交流电在一秒内发生周期性变化的没次数。
用f表示，单位是赫兹，符号是Hz。
周期与频率的关系：
或50Hz
合作探究
【问题1】正弦
【问题2】
（1）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）由于交流电的电压值不断随时间变化，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.
（3）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.
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.
【问题3】`
（1）有效值
（2）（3）10V,7.07V
【问题4】B
课堂检测1.BD2.ABC3.D4.0.02s50Hz60005.311V537V6.BD7.D8.b隔直电容,隔直流、通交流。
9.70.7V311V10.C
第三章第四节．变压器
自主学习
【问题1】通过不同的升压变压器将电压升高到相同值后并入电网。
通过降压变压器降压后
送到不同的用户，而各种不同的用电器内又有变压器变压，以满足用电器自身的电压需要。
【问题2】略
【问题3】略
【问题4】
【问题5】变压器是电气设备。
对于实际变压器，原、副线圈铜导线的电阻发热要损耗电能、铁芯中产生涡流发热要损耗电能、磁感线没有全部通过铁芯，部分磁感线从铁芯中漏出形成漏磁引起能量的损失。
这些能量损失不可避免，但可减少。
变压器制造时铁芯用硅钢片叠压而成，并且做成闭合的口字形铁芯既可减小涡流又可减少漏磁，是减少电能损失的有效措施。
合作探究
【问题1】①通入直流时灯泡不分管发光，通入交流电时灯泡发光。
通入交流时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，灯泡的亮度明显减弱或不发光。
②根据变压器的工作原理来说明①中所观察到的现象。
铁芯不闭合时，磁回路不畅，漏磁大幅增加，能量损失增大，从原线圈传输到副线圈的能量大幅减少，灯泡明显变暗或不亮。
【问题2】略
【问题3】
（1）①略，②略，③略，④，n1＞n2，n1＜n2
（2）略
【问题4】①P入=P出，I1U1=I2U2②由I1U1=I2U2和得：
【问题5】在绕制变压器时，原线圈与副线圈所用导线的规格可以不一致。
由可知
变压器匝数多的线圈通过的电流小，所用导线可以细一些；变压器匝数少的线圈通过的电流大，所用导线应该粗一些。
【问题6】
（1）11:
900,
（2）0.982A
课堂检测1．ABC,2．Ａ，３．BC,4．70.7V,5．B,6．C,7．C略
2019-2020年高中物理3.3《几种常见的磁场》教案新人教版选修3-1
一、教学目标
（一）知识与技能
1．知道什么叫磁感线。
2．知道几种常见的磁场（条形、蹄形，直线电流、环形电流、通电螺线管）及磁感线分布的情况
3．会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。
4．知道安培分子电流假说，并能解释有关现象
5．理解匀强磁场的概念，明确两种情形的匀强磁场
6．理解磁通量的概念并能进行有关计算
（二）过程与方法
通过实验和学生动手（运用安培定则）、类比的方法加深对本节基础知识的认识。
（三）情感态度与价值观
1.进一步培养学生的实验观察、分析的能力.
2.培养学生的空间想象能力.
二、重点与难点：
1．会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.
2．正确理解磁通量的概念并能进行有关计算
三、教具：
多媒体、条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源
四、教学过程：
（一）复习引入
要点：
磁感应强度B的大小和方向。
［启发学生思考］电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？
［学生答］磁场可以用磁感线形象地描述.-----引入新课
（老师）类比电场线可以很好地描述电场强度的大小和方向，同样，也可以用磁感线来描述磁感应强度的大小和方向
（二）新课讲解
【板书】1．磁感线
（1）磁感线的定义
在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线叫做磁感线。
（2）特点：
A、磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极.
B、每条磁感线都是闭合曲线，任意两条磁感线不相交。
C、磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向。
D、磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小
【演示】用铁屑模拟磁感线的形状，加深对磁感线的认识。
同时与电场线加以类比。
【注意】①磁场中并没有磁感线客观存在，而是人们为了研究问题的方便而假想的。
②区别电场线和磁感线的不同之处：
电场线是不闭合的，而磁感线则是闭合曲线。
2．几种常见的磁场
【演示】
①用铁屑模拟磁感线的演示实验，使学生直观地明确条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、通电环形电流、通电螺线管以及地磁场（简化为一个大的条形磁铁）各自的磁感线的分布情况（磁感线的走向及疏密分布）。
②用投影片逐一展示:
条形磁铁（图1）、蹄形磁铁（图2）、通电直导线（图3）、通电环形电流（图4）、通电螺线管以及地磁场（简化为一个大的条形磁铁）（图5）、※辐向磁场（图6）、还有二同名磁极和二异名磁极的磁场。
（1）条形、蹄形磁铁，同名、异名磁极的磁场周围磁感线的分布情况（图1、图2）
（2）电流的磁场与安培定则
①直线电流周围的磁场
在引导学生分析归纳的基础上得出
○直线电流周围的磁感线：
是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上.（图3）
○直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：
用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.
②环形电流的磁场
○环形电流磁场的磁感线：
是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直（图4）。
［教师引导学生得］
○环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：
让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.
③通电螺线管的磁场.
○通电螺线管磁场的磁感线：
和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线（图5）
○通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：
用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.
③电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：
磁场的有无可由通断电来控制；磁场的极性可以由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。
【说明】由于后面的安培力、洛伦兹力、电磁感应与磁感应强度密切相关，几种常见磁场的磁感线的分布是一个非常基本的内容，不掌握好，对后面的学习有很大影响。
3．安培分子电流假说
（1）安培分子电流假说（P92）
对分子电流，结合环形电流产生的磁场的知识及安培定则，以便学生更容易理解“它的两侧相当于两个磁极”，这句话；并应强调“这两个磁极跟分子电流不可分割的联系在一起”，以便使他们了解磁极为什么不能以单独的N极或S极存在的道理。
（2）安培假说能够解释的一些问题
可以用回形针、酒精灯、条形磁铁、充磁机做好磁化和退磁的演示实验，加深学生的印象。
举生活中的例子说明，比如磁卡不能与磁铁放在一起等等。
【说明】“假说”，是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。
在物理定律和理论的建立过程中，“假说”，常常起着很重要的作用，它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。
安培分子电流的假说就是在奥斯特的实验的启发下，经过思维发展而产生出来的。
（3）磁现象的电本质：
磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的．
4．匀强磁场
（1）匀强磁场：
如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。
匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。
（2）两种情形的匀强磁场：
即距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场；相隔一定距离的两个平行线圈（亥姆霍兹线圈）通电时，其中间区域的磁场P92图3.3-7，图3.3-8。
5.磁通量
（1）定义：
磁感应强度B与线圈面积S的乘积，叫穿过这个面的磁通量（是重要的基本概念）。
（2）表达式：
φ=BS
【注意】①对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度，S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。
②磁通量是标量，但有正、负之分，可举特例说明。
（3）单位：
韦伯，简称韦，符号Wb1Wb=1T·m2
（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:
即B=φ/S
上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。
所以：
1T=1Wb/m2=1N/A·m
（三）小结：
对本节各知识点做简要的小结。
并要求学生课外按P93【做一做】
巩固练习
1.如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右.试判定电源的正负极.
解析：
小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以在螺线管内部磁感线方向由a→b，根据安培定则可判定电流由c端流出，由d端流入，故c端为电源的正极，d端为负极.
注意：
不要错误地认为螺线管b端吸引小磁针的N极，从而判定b端相当于条形磁铁的南极，关键是要分清螺线管内、外部磁感线的分布.
2.如图所示，当线圈中通以电流时，小磁针的北极指向读者.试确定电流方向.
电流方向为逆时针方向.
（四）巩固新课
（1）复习本节内容
（2）阅读“科学漫步”
（3）指导学生完成“问题与练习”1--4
升级会员 