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高中电流的教案

发表时间:2020-11-13

三相交变电流。

一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,作为高中教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生更好的消化课堂内容,使高中教师有一个简单易懂的教学思路。优秀有创意的高中教案要怎样写呢?下面是小编精心为您整理的“三相交变电流”,希望能为您提供更多的参考。

教学目标

一、知识目标
1、知道三相交变电流是如何产生的.了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的.
2、了解三相交变电流的图象,知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1/3周期.
3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的最大值和周期都相同,但它们不是同时达到最大值(或为零).
4、了解三相四线制中相线(火线)、中性线、零线、相电压、线电压等概念.
5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.

二、能力目标
1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力.
2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型
3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力.
4、努力培养学生的实际动手操作能力.

三、情感目标
1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情
2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美

教学建议

教材分析
三相电流在生产和生活中有广泛的应用,学生应对它有一定的了解.但这里只对学生可能接触较多的知识做些介绍,而不涉及太多实际应用中的具体问题.三相交变电流在生产生活实际中应用广泛,所以其基本常识应让每个学生了解.

教法建议
1、在介绍三相交变电流的产生时,除课本中提供的插图外,教师可以再找一些图片或模型,使学生明白,三个相同的线圈同时在同一磁场中转动,产生三相交变电流,它们依次落后1/3周期.三相交变电流就是三个相同的交变电流,它们具有相同的最大值、周期、频率.每一个交变电流是一个单相电.
2、要让学生知道,三个线圈相互独立,每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电.由于三个线圈平面依次相差120o角.它们达到最大值(或零)的时间就依次相差1/3周期.用挂图配合三相电机的模型演示,效果很好.
让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电,一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料,另一方面,可同时提供两种不同电压值的交变电流.教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式,理解课本中所介绍的三相电的连接.

教学设计方案

三相交变电流

教学目的

1、知道三相交变电流的产生及特点.

2、知道星形接法、三角形接法和相电压、线电压知识.

教具:演示用交流发电机

教学过程:

一、引入新课

本章前面学习了一个线圈在磁场中转动,电路中产生交变电流的变化规律.如果三组互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈产生三个交变电流.这就是我们今天要学习的三相交变电流.

板书:第六节三相交变电流

二、进行新课

演示单相交流发电机模型:只有一个线圈在磁场中转动,电路中只产生一个交变电动势,这样的发电机叫单相交流发电机.它发出的电流叫单相交变电流.

演示:三相交流发电机模型,提出研究三相交变电流的产生.

板书:一、三相交变电流的产生

1、三相交变电流的产生:互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈各自产生交变电流

2、三相交变电流的特点:最大值和周期是相同的.

板书:三组线圈到达最大值(或零值)的时间依次落后1/3周期

我们还可以用图像描述三相交变电流

板书:三相交变电流的图像

三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电,那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢?

板书:二、星形连接和三角形连接

1、星形连接

说明:在实际应用中,三相发电机和负载并不用6条导线连接,而是把线圈末端和负载之间用一条导线连接,这就是我们要学习的星形连接

①把线圈末端和负载之间用一条导线连接的方法叫星形连接(符号Y)

②端线、火线和中性线、零线

从每个线圈始端引出的导线叫端线,也叫相线,在照明电路里俗称火线.从公共点引出的导线叫中性线,照明电路中,中性线是接地的叫做零线.

③相电压和线电压

端线和中性线之间的电压叫做相电压

两条端线之间的电压叫做线电压.

我国日常电路中,相电压是220V、线电压是380V

2、三角形连接

①把发电机的三个线圈始端和末端依次相连的方式叫三角板连接(符号△)

②相电压和线电压

两条端线之间的电压就是其中一个线圈的相电压,所以三角形连接中相电压等于线电压.


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教学目标

一、知识目标

1、知道三相交变电流是如何产生的.了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的.

2、了解三相交变电流的图象,知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1/3周期.

3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的最大值和周期都相同,但它们不是同时达到最大值(或为零).

4、了解三相四线制中相线(火线)、中性线、零线、相电压、线电压等概念.

5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.

二、能力目标

1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力.

2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型

3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力.

4、努力培养学生的实际动手操作能力.

三、情感目标

1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情

2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美

教学建议

教材分析

三相电流在生产和生活中有广泛的应用,学生应对它有一定的了解.但这里只对学生可能接触较多的知识做些介绍,而不涉及太多实际应用中的具体问题.三相交变电流在生产生活实际中应用广泛,所以其基本常识应让每个学生了解.

教法建议

1、在介绍三相交变电流的产生时,除课本中提供的插图外,教师可以再找一些图片或模型,使学生明白,三个相同的线圈同时在同一磁场中转动,产生三相交变电流,它们依次落后1/3周期.三相交变电流就是三个相同的交变电流,它们具有相同的最大值、周期、频率.每一个交变电流是一个单相电.

2、要让学生知道,三个线圈相互独立,每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电.由于三个线圈平面依次相差120o角.它们达到最大值(或零)的时间就依次相差1/3周期.用挂图配合三相电机的模型演示,效果很好.

让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电,一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料,另一方面,可同时提供两种不同电压值的交变电流.教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式,理解课本中所介绍的三相电的连接.

教学设计方案

三相交变电流

教学目的

1、知道三相交变电流的产生及特点.

2、知道星形接法、三角形接法和相电压、线电压知识.

教具:演示用交流发电机

教学过程:

一、引入新课

本章前面学习了一个线圈在磁场中转动,电路中产生交变电流的变化规律.如果三组互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈产生三个交变电流.这就是我们今天要学习的三相交变电流.

板书:第六节 三相交变电流

二、进行新课

演示单相交流发电机模型:只有一个线圈在磁场中转动,电路中只产生一个交变电动势,这样的发电机叫单相交流发电机.它发出的电流叫单相交变电流.

演示:三相交流发电机模型,提出研究三相交变电流的产生.

板书:一、三相交变电流的产生

1、三相交变电流的产生:互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈各自产生交变电流

2、三相交变电流的特点:最大值和周期是相同的.

板书:三组线圈到达最大值(或零值)的时间依次落后1/3周期

我们还可以用图像描述三相交变电流

板书:三相交变电流的图像

三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电,那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢?

板书:二、星形连接和三角形连接

1、星形连接

说明:在实际应用中,三相发电机和负载并不用6条导线连接,而是把线圈末端和负载之间用一条导线连接,这就是我们要学习的星形连接

① 把线圈末端和负载之间用一条导线连接的方法叫星形连接(符号Y)

② 端线、火线和中性线、零线

从每个线圈始端引出的导线叫端线,也叫相线,在照明电路里俗称火线.从公共点引出的导线叫中性线,照明电路中,中性线是接地的叫做零线.

③ 相电压和线电压

端线和中性线之间的电压叫做相电压

两条端线之间的电压叫做线电压.

我国日常电路中,相电压是220V、线电压是380V

2、三角形连接

① 把发电机的三个线圈始端和末端依次相连的方式叫三角板连接(符号△)

② 相电压和线电压

两条端线之间的电压就是其中一个线圈的相电压,所以三角形连接中相电压等于线电压.

交变电流


古人云,工欲善其事,必先利其器。教师要准备好教案为之后的教学做准备。教案可以让学生更好的消化课堂内容,有效的提高课堂的教学效率。那么,你知道教案要怎么写呢?下面是小编帮大家编辑的《交变电流》,相信能对大家有所帮助。

课题交变电流课型
【学习目标】
1.知道为什么电感对交变电流有阻碍作用.
2.知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关.
3.知道交变电流能通过电容,知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.
4.知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小,知道容抗与哪些因素有关.
【学习重难点】
1、重点:电感和电容对交变电流的影响
2、难点:电感和电容对交变电流的影响

【自主学习】
新课
一、感抗
1.定义:对电流阻碍作用的大小,用感抗表示.
2.感抗的成因:因为交变电流的随时间周期性变化,这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势,自感电动势总是阻碍的变化,故线圈对交变电流有阻碍作用,这就是感抗.
3.决定因素:感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的,线圈的自感系数L越,自感作用就越大,因而感抗也就越大;交流的频率f越,电流的变化率就越大,自感作用也越大,感抗也就越大.*实际上进一步研究可得出线圈的感抗XL与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系:
XL=2πfL
说明:通常所讲的直流,常指恒定电流.恒定电流流过电感线圈,电流没有变化,因而就不产生自感现象.因此,电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗.
二、低频扼流圈和高频扼流圈
1.低频扼流圈:自感系数的线圈(约几十亨),线圈电阻较,对直流的阻碍作用较小,这种线圈可以“通,阻”。
2.高频扼流圈:自感系数较小的线圈(约几个毫亨),对低频交变电流的阻碍作用较而对高频交变电流的阻碍作用很,可以用来“通,阻”。
三、交变电流能够“通过”电容器.
(1)电流实际上并没有通过电容器,也就是说,自由电荷定向移动,不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板.
(2)电容器“通交流”,只不过是在交变电压的作用下,当电源电压升高时,电容器,电荷向电容器的极板上集聚,形成;当电源电压降低时,电容器,电荷从电容器的极板上放出,形成.电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交流“通过”了电容器.
四、容抗
1.定义:对交流的阻碍作用的大小,用容抗来表示.
2.成因:电容器接入交流电路中后,极板上的电荷形成了二极板间的电压,这电压和电源电压相反,从而产生了对交变电流的阻碍作用,即形成了容抗.
3.决定因素:交流电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比.容抗与交变电流的频率和电容的关系为XC=,即交流电的频率越大,电容越,电容器对交变电流的阻碍作用越小,容抗越.
说明:电容不仅存在于成形的电容器中,也存在于电路的导线、元件及机壳间.当交流电频率很高时,电容的影响会很大.
五、电感和电容在电路中的作用
1.电感的作用是:“通、阻、通、阻”.
2.电容的作用是:“通、直流、通、阻”.
【疑难辨析】
电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区别与联系
电阻电感器电容器
产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用
在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流如交流有阻碍作用不能通直流,只能通变化的电流.对直流的阻碍作用无限大,对交流的阻碍作用随频率的降低而增大
决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定,与温度有关由导体本身的自感系数和交流的频率f决定由电容的大小和交流的频率决定
电能的转化与做功电流通过电阻做功,电能转化为内能电能和磁场能往复转化电流的能与电场能往复转化
【问题思考】
为什么交变电流能够通过电容器?
电容器的两级板之间是绝缘的,不论是恒定电流还是交变电流,自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体(电介质)。通常所说的交变电流“通过”电容器,并非有自由电荷穿过了电容器,而是在交流电源的作用下,当电压升高时,电容器充电,电容器极板上的电荷量增多,形成充电电流,当电压降低时,电容器放电,电容器极板上的电荷量减少,形成放电电流,由于电容器反复不断地充电和放电,使电路中有持续的交变电流,表现为交变电流“通过”了电容器。
【例题解析】
【例1】一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图所示.一块铁插进线圈之后,该灯将:()
A.变亮B.变暗
C.对灯没影响D.无法判断
【解析】线圈和灯泡是串联的,当铁插进线圈后,电感线圈的自感系数增大,所以电感器对交变电流阻碍作用增大,因此电路中的电流变小,则灯变暗。【答案】B
【说明】早期人们正是用改变插入线圈中铁芯长度的方法来控制舞台灯光的亮暗的。
【例2】如图4所示,接在交流电源上的电灯泡正常发光,以下说法正确的是
A.把电介质插入电容器,灯泡变亮
B.增大电容器两极板间的距离,灯泡变亮
C.减小电容器两极板间的正对面积

交变电流导学案


选修3-2第五章第1节交变电流导学案
课前预习学案
一、预习目标
1、知道交变电流产生的原理
2、知道交变电流的变化规律及物理量间的关系
二、预习内容
1、交变电流
________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流,简称交流()
________不随时间变化的电流称为直流()
大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流
2、交变电流的产生
(1)过程分析

特殊位置甲乙丙丁戊
B与S的关系
磁通量Φ的大小
4个过程中Φ的变化
电流方向
磁通量Φ的变化率

(2)中性面:_______________________________
磁通量___________
磁通量的变化率____________
感应电动势e=________,_______感应电流
感应电流方向________,线圈转动一周,感应电流方向改变______次

课内探究学案

一、学习目标
1、理解交变电流的产生原理及变化规律;
2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系;
学习重难点:交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系
二、学习过程
1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动,线框里能产生交变电流?

2、交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么?
(1)中性面:与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时;
(a)线圈各边都不切割磁感线,即感应电流等于零;
(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率为零.
(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.
(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,线圈平面平行于磁感线,磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变.

3、交变电流的变化规律:

如图5-1-1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程:
当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=Emsinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Imsinωt,其中Im=Em/R。
当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=Emsinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Imsinωt,其中Im=Em/R。
图5-1-2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e-t和i-t图象:

三、反思总结
1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动(绕与磁场垂直的轴)时,线圈中产生正弦交变电流,从中性面开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为:
e=NBSωsinωt=Emsinωt
e—ωt图线是一条正弦曲线.
2.中性面特点:Φ最大,而e=0.
四、当堂检测
1、交流发电机在工作时电动势为e=Emsinωt,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减少一半,其它条件不变,则电动势为()
A、e=Emsin(ωt/2)B、e=2Emsin(ωt/2)
C、e=Emsin2ωtD、e=Em/2sin2ωt
答案:C
2、如图是一个正弦交变电流的i—t图象,根据这一图象,该交流电的瞬时值表达式为-----------A

答案:i=5sin(5πt)
课后练习与提高

1、如图甲中所示,一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示,下列论述正确的是()
A、t1时刻线圈中感应电动势最大;
B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直;
C、t3时刻线圈平面与中性面重合;
D、t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同
答案:BC
2、如图所示,一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动,线圈匝数N=100,线圈电阻r=3Ω,ab=cd=0.5m,bc=ad=0.4m,磁感应强度B=0.5T,
电阻R=311Ω,当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时,求:
⑴感应电动势的最大值;
⑵t=0时刻,线圈在图示位置,写出此交变电流电动势的瞬时值表达式;
⑶此电压表的示数是多少?

答案:(1)100πV(2)e=100πcos(10πt)V(3)U=220V

高三物理教案:《交变电流》教学设计


俗话说,凡事预则立,不预则废。教师要准备好教案,这是教师需要精心准备的。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助教师营造一个良好的教学氛围。你知道怎么写具体的教案内容吗?小编收集并整理了“高三物理教案:《交变电流》教学设计”,相信您能找到对自己有用的内容。

本文题目:高三物理教案:交变电流

1、交流电

产生:交流发电机

表述手段 图像、三角函数表达式

瞬时值

正弦 最大值

电流 表征参量 有效值I

周期T

频率f

观察仪器:示波器

对交变电流

阻碍的器件

工作原理:互感

构造

理想 法拉第电磁感应定律

变压器 遵循规律 感应定律:

能量守恒定律:

远程输电

2、麦克斯韦电磁场理论

稳定 不产生电(磁)场

磁(电)场 均匀变化 稳定电(磁)场

变化

周期性变化 周期性变化的电(磁)场

【应考指要】

本章的核心内容是电场、电场强度、电势差、电势和电场线、等势面。库仑定律和电荷守恒定律是电场也是电学的实验基础。静电屏蔽和电容器是电场性质的应用。带电粒子在电场中的运动是电场性质和力学规律的综合应用,对分析综合能力的要求较高。

高考对本章知识的考查重点是①电场性质的描述;②带电粒子在电场中的运动;③平行板电容器。近几年高考对本章知识的考查命题频率较高且有相当难度的集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上,特别在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、牛顿定律和功能关系等联系起来。

命题趋于综合能力考查、且结合力学的平衡问题、运动学、牛顿运动定律及交变电流等构成综合试题,考查分析问题能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。电场问题还可与生产技术、生活实际、科学研究、前沿科技等联系起来,如静电屏蔽、尖端放电、电容式传感器、静电的防止和应用、示波管原理、静电分选等。这些都可以成为新情景综合问题的命题素材。

【好题精析】

例1 如图13-3-1所示,线框在匀强磁场中绕轴匀速转动(右上向下看是逆时针),当转到图示位置时,磁通量和感应电动势大小的变化情况是 ( )

A、 磁通量和感应电动势都在变大

B、 磁通量和感应电动势都在变小

C、 磁通量在变小,感应电动势在变大

D、 磁通量在变大,感应电动势在变小

例2如图13-3-2所示,理想变压器的原副线圈匝数比

为4:1,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负

载电阻B的阻值相等,a、b端加一交流电压后,两电

阻消耗的功率之比PA:PB=_______,两电阻两端的电压

之比UA:UB=_______

例3、如图13-3-3在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在图示变压器的左右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂,已知线圈1、2的匝数比为2:1,在不接负载的情况下 ( )

A、 当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为110V

B、 当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为55V

C、 当线圈2输入电压110V时,线圈2输出电压为220V

D、 当线圈2输入电压110V时,线圈2输出电压为110V

例4、交流发电机向理想变压器提供u=220 sinl00 t mV的交变电压,升压变压器原、副线圈匝数之比为1:10,远距离输电导线总电阻尺为10 ,输送电功率为10kW, 求输电导线上损失的功率

例5 某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电,当发电厂输出的功率为P0时,额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1,若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高,仍通过原来的输电线供电,到达用电设备所在地,再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压,供用电设备使用,如图所示,这样改动后,当发电厂输出的功率仍为P0,用电设备可获得的功率增加至P2。试求所用升压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n3/n4各为多少?

【变式迁移】

1、用理想变压器给负载供电时,在输入电压不变的情况下: ( )

A.减少副线圈的匝数,其余保持不变,可增加变压器的输入功率

B.增加副线圈的匝数,其余保持不变,可增加变压器的输人功率

c.减少负载的电阻值,其余保持不变,可增加变压器的输入功率

D.增大负载的电阻值,其余保持不变,可增加变压器的输人功率

2、如图13-3-4为一理想变压器的原线圈匝数n1=1000,副线圈匝数n2=200,交流电源的电动势 伏,电阻R=88欧。电流表和电压表对电路的影响可忽略不计。则各表的示数为多少?

参考答案

【好题精析】

例1解析 此时,线框和磁感线的夹角在变大,与中性面的夹角在变小,线框面在中性面上的投影面积在变大,磁通量也在变大;当磁通量在变大时,感应电动势一定在变小。选D

点评 磁通量的变化率与电动势大小相对应

例2解析 根据理想变压器的变流比

,得:IA:IB=1:4,

两电阻消耗的功率之比PA:PB= ,

两电阻两端的电压之比UA:UB=1:4

点评 注意区分原线圈上电阻的电压与原线圈的端电压

例3、解析 理想变压器原副线圈中磁通量变化率相等,而误绕以后,两线圈中单匝线圈磁通量变化率不再相同。结合线圈匝数进行考虑,即可求解,选B、D

点评 原副线圈的磁通量变化率不同

例4、解:由u=220 sin100 V 得理想变压器输入电压为U1=220V (2分)

例5 解析 从消耗的电功率上找出两种情况下线路上的电流,从而确定升压变压器的匝数比,再求用电设备增加了功率后的电流,就可以解出降压变压器的匝数比。

设输电线的电阻为R,当发电厂变压器直接向用电设备供电时,输电线中的电流为I1,则有P1=I1U,P0-P1= R,解得I1=P1/U, ,设降压变压器的输入电流 ,输出电流为I2,则有P2=I2U,P0-P2= 2R,有此可得I2=P2/U,

故降压变压器原线圈匝数与副线圈匝数之比 ,

升压变压器原线圈匝数与副线圈匝数之比

【变式迁移】

1、BC 2、V1的示数220V,V2的示数44V,A2的示数为0.5A,A1的示数为0.1A