直流电交流电之争

第一篇：直流电交流电之争

直流电VS交流电及其发展历史

2007-06-22 13:37:29| 分类： 工作|举报|字号 订阅

关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。

在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。

但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。行刑用的电椅就是通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。

但是为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。他用钢皮铜心电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2500伏，再分送到各街区的二级变压器，降为100伏供用户照明。以后，俄国的多利沃──多布罗沃斯基又于1889年最先制出了功率为100瓦的三相交流发电机，并被德国、美国推广应用。事实成功地证实了高压交流输电的优越性。并在全世界范围内迅速推广。

20世纪50年代后，电力需求日益增长，远距离大容量输电线路不断增加，电网扩大，交流输电受到同步运行稳定性的限制，在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比交流输电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流输电重新被人们所重视。

第二篇：交流电之父简介

交流电之父 尼古拉·特斯拉，与爱迪生同时代的天才却被打压

提到尼古拉·特斯拉 你会想到什么？ 红警里的特斯拉线圈？ 俄罗斯的通古斯大暴炸？ 交流电之父？

或者

你根本不知道他

那么就来了解了解这个近代最伟大的科学家

尼古拉·特斯拉(1856-1943年)是美籍南斯拉夫人,他和爱迪生是同时代人,和爱迪生一样是一位多产的大发明家和科学家.谁人不知爱迪生?却很少有人知道特斯拉,他是一个被遗忘的天才.尼古拉·特斯拉是一位发明了交流发电和供电系统的天才发明家。这位古怪的发明家还发明了无线电的基本装置：荧光灯、遥控制导装置、可调机械振动装置、短距离无线电输电装置等。

尼古拉· 特斯拉不仅是一位发明家，而且还是一个具有特异功能并力图解释其功能现象的人。

科学界有一个普遍共识，人类历史上曾经存在过两个公认的旷世天才：达·芬奇和尼古拉·特斯拉。尼古拉·特斯拉是电气化领域的先驱，是他发明和创造了交流电系统，发明了电机和高压变压器，对现代世界工业产生了深远影响。我们的家之所以能有灯光也要感谢特斯拉。特斯拉创造出了第一台无线电遥控的机器、机器人工程学原理和太阳能驱动的发动机、X光设备、电能仪表、汽车速度仪表、冷光灯、电子钟、电子治疗仪……他在科学和工程学领域取得了大约1千项发明。而当今世界的科学发明体系仍然建立在特斯拉留下的遗产之上。特斯拉率先提出的概念有电子显微镜、激光、电视、移动电话，互联网和许多其他与我们日常生活紧密相关的事物。

但是，就是这样一位旷世奇才，却一生坎坷，备受同行和巨商为维护自己的利益对他的肆意打压，以至于他在科学史上的地位，长期都未能得到公正的评价。

第三篇：交流电的教案

交流电的产生教案(配合课件使用)

山东省高青一中 于正和

一、课件设计思想：

在现代工农业生产及日常生活中大都用交流电。因此我们需要学习、研究交流电的规律与特性。但对交流电产生的原理、图象，学生理解就有一定的难度。怎样来学习、研究交流电？我考虑通过实验，结合电脑动画的分幅展示、分析，增加学生的感性认识，以帮助学生对知识的理解和掌握。本教案配合实验修订本·必修加选修第十八章第一节《交变电流的产生和变化规律》使用。

二、教学过程：

１、演示交流发电机模型。（目的：使学生知道交流电的存在及用仪器测出交流电的特点，从而可由学生总结出交流电定义。）

注意观察：接在这个电路中的灯泡什么时候发光，什么时候不发光？电流表指针的位置有什么特点？

请思考并回答：在什么情况下灯泡发光？灯泡发光说明什么？电流表指针位置不断变化说明什么？

提示：这样的电流叫做交流电。也就是今天我们要学习的交流电。

请总结：交流电有什么特点？

２、交流电定义：强度与方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。

３、请注意思考：交流发电机产生的电流为什么是交变电流呢？这需要了解交流发电机的基本结构及交电流的产生过程来理解。我们利用计算机来模拟这个交流发电机及交流电的产生过程。（打开课件“交流电”）

（１）交流发电机的基本结构：

注意观察：图1是什么？

注意观察：图2是什么？有什么作用？

思考：将它们组合在一起后是什么？如图３。当图３中的线圈转动起来后线圈中会产生交流电。如图3所示的装置就叫交流发电机。总结: 交流发电机组成:

（1）.转子—转动部分

（2）.定子--固定部分。通过动画介绍交流发电机。

下面我们利用它来模拟交流电的产生过程及观察交流电的特性。

（２）交流电的产生过程：（使用课件）

交流电是怎样产生的？请注意观察线圈转动与产生交流电的关系。注意线圈ab、cd 两边做切割磁感线运动时产生交流电，也可以说线圈转动时穿过线圈所围面积的磁通发生变化时产生交流电。

现在再注意观察线圈转动时线圈中的电流特性。

1）首先观察线圈中电流方向，从这个位置（中性面）开始转动，注意观察线圈ab边、cd边及电路中的电流方向有什么特点？（注：观察到线圈中电流方向是变化的，这是计算机模拟的优点，任何实验都做不到这点。这是交流电特性之一，一定要使学生观察到）

再注意观察：线圈从什么位置开始改变电流方向？这个位置非常重要，常用它作为线圈位置的参照位置，给它起个名叫“中性面”，打开“中性面”。（注：这也只有计算机模拟才能实现。）

2）现在请观察电流强度。注意观察电流表指针位置有什么特点？（应观察到指针位置是在不断变化的。）这个特点反映了什么？（这个特点反映了交流电的第二个特性：交流电流的强度也是在不断变化的，要使学生观察到）。

再观察电流强度与线圈位置的关系：现在先观察线圈在什么位置电流最小？在什么位置电流最大？（要求学生观察到在中性面时电流最小，与中性面垂直时电流最大）。

在结合挂图及课本中插图引导学生总结规律。

总结：交流发电机产生的是交变电流，电流强度与电流方向都是随时间做周期性变化的。思考：当线圈在磁场中旋转一周时，交流电方向改变几次？电流强度改变几次？（可以边观察交流发电机的结构与转动时产生交流电的过程边总结）４、通过线圈的磁通量与电流强度之间有什么关系呢? 请注意观察线圈转动与产生交流电的关系。注意线圈ab、cd 两边做切割磁感线运动时产生交流电，线圈转动时穿过线圈所围面积的磁通与交流电的变化有和关系。打开课件让学生变观察变总结。现在先观察线圈在什么位置电流最小？在什么位置电流最大？线圈在什么位置通过线圈的磁通最小？在什么位置通过线圈的磁通最大？（要求学生观察到在中性面时电流最小、磁通最大，与中性面垂直时电流最大、磁通最小）

５、交流电的规律：

从上面的观察知道，交流电的电流强度与产生交流电的线圈位置有关。那么电流强度与线圈位置之间有什么关系呢？首先我们用仪器――示波器来观察一下交流电是怎样变化的。（注：接好电路进行观察）请注意观察屏幕上的图像。这是在这个仪器中通过交流电时得到的一条图线。它的形状反映了交流电的变化情况。请思考这是一条什么图线？这是一条正弦函数曲线。即这种交流电是按正弦规律变化的。所以这种交流电叫正弦交流电。

为什么这种交流电是按正弦规律变化的？我们仍通过观察模拟实验来认识这种交流电的变化规律。（注：只有通过计算机的模拟演示才能观察到，这又说明这种模拟演示中的现象是任何实验无法替代的）打开“图像”进行观察。如图４。

注意观察：图中直角坐标的横轴代表什么？纵轴代表什么？线圈此刻在什么位置？

进行演示，并观察思考：线圈位置与电流变化之间有什么关系？当线圈停在如图5所示的某位置时此时线圈中的电流是多大？

请思考：这种交流电的变化规律怎样用数学公式表示？

为此，我们将它改成平面图来研究，见图6。请注意观察：（１）磁极间的磁场是一种什么磁场？线圈在转动过程中那段导线切割磁感线而能产生感应电流的？（２）线圈a边的运动速度是什么？切割速度是什么？（３）线圈位置如何表示？（４）如果线圈以 做匀速圆周运动，线圈位置用角 表示，当 随时间t变化时， 与 是什么关系？＝ωt（５）线圈a边中产生的感应电动势是什么？（６）线圈中的感应电动势是什么？写出电动势公式。e=Em Sinωt，其中Em=2BLV=2BL L /2ω=BωS（７）闭合电路中的感应电流是什么？写出电流公式。i=Im Sinωt其中Im＝2BLV／Ｒ=2BL L /2ωＲ=BωSＲ（注：这些问题是理解正弦交流电必须解决的问题，可边演示边解决。图中 在课件中可临时加上。）。

结论：交流电的图象是一条正弦函数曲线。

三、板书设计

1．产生原理

线框在匀强磁场中匀速转动

2．过程分析

甲S⊥B Φmax＝BS εmin=0______中性面 乙S∥B Φmin=0 εm=2Blv=BωS 电流方向a→b→c→d 甲→乙与中性面夹角ωt Φ= BSεωt e＝εmsinωt 电流方向a→b→c→d εmsinωt 3．规律

公式e＝εωmsinωt i＝εm/R sinωt

四、教学说明

交流电的产生和变化规律是“交流电”这章的重点，又是电磁感应、楞次定律、左右手定则等知识的进一步具体应用。理论分析是教学难点，而紧密联系实际又是它的特点。怎样在教学中突出特点，强调重点，分散难点是教案设计成败的关键。1．采用悬念式引人新课。

首先立疑设问，提出有启发性、耐人寻味的疑难问题:如何设计发电机实验模型。依照认知规律顺序，从感性到理性，先用演示开路，引人新课，并留下悬念:为什么手摇发电机上安的小灯泡是一闪一闪的?这不仅能激发学生学习兴趣，还可调动学生主动探索的积极性。2．运用程序型的设问。

既能充分体现教师的主导作用和学生的主体作用，又能按照由浅入深，由定性到定量，由特殊到一般的认知规律，实现教学过程各个环节的自然过渡。通过程序型设问和理论分析使难点得到了分散，便于学生认识交流电的产生和变化规律。3．利用直观性原则。

引导学生观察教学挂图中线框五个特殊位置及电流计指针变化情况，并对照手摇发电机实物位置，结合课件讲解使学生实现从平面到立体，从理论到实践的转化。教材上插图还展现了表示交流电变化规律的一个重要方法——图象法。这对理解交流电变化规律的难点，起到了铺路、架桥作用。同时，还可培养学生观察和分析能力。课件的运用更好的帮助学生获取感性知识。

第四篇：高中物理交流电总结

高中物理交流电总结

知识要点：

公式交流电的产生和变化规律图象最大值、瞬时值、有效值；

1、交流电表征交流电的物理量周期、频率交流电能的传输——变压器——远距离送电

2、基本要求：

（1）理解正弦交流电的产生及变化规律

①矩形线圈在匀强磁场中，从中性面开始旋转，在已知B、L、情况下，会写

出正弦交流电的函数表达式并画出它的图象。

②函数表达式与图象相互转换。

（2）识记交流电的物理量，最大值、瞬时值、有效值；周期、频率、角频率；

（3）理解变压器的工作原理及初级，次级线圈电压，电流匝数的关系。理解远距离输电的特点。

（4）了解三相交流电的产生。

一、交流电的产生及变化规律：

1、产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，如图5—1所示，产生正弦（或余弦）交流电动势。当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。

图5—1

2、变化规律：

（1）中性面：与磁力线垂直的平面叫中性面。

线圈平面位于中性面位置时，如图5—2（A）所示，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为零。因此，感应电动势为零。

图5—2 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面与磁力线平行时）如图5—2（C）所示，穿过线圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变化率最大。因此，感应电动势值最大。

m2·N·B·l·vN·B··S（伏）

（N为匝数）

（2）感应电动势瞬时值表达式：

若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：eIm·sintm·sint（伏）如图5—2（B）所示。

感应电流瞬时值表达式：i

e（安）

若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：m·cost（伏）如图5—2（D）所示。感应电流瞬时值表达式：iIm·cost

（安）

3、交流电的图象：

em·sint图象如图5—3所示。em·cost图象如图5—4所示。

想一想：横坐标用t如何画。

4、发电机：

发电机的基本组成：线圈（电枢）、磁极

旋转电枢式发电机种类旋转磁极式发电机转子——电枢定子——磁极转子——磁极定子——电枢

旋转磁极式发电机能产生高电压和较大电流。输出功率可达几十万千瓦，所以大多数发电机都是旋转磁极式的。

二、表征交流电的物理量：

1、瞬时值、最大值和有效值：

交流电在任一时刻的值叫瞬时值。

瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值。

交流电的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻，如果二者热效应相等（即在相同时间内产生相等的热量）则此等效的直流电压，电流值叫做该交流电的电压，电流有效值。

正弦（或余弦）交流电电动势的有效值和最大值m的关系为：

m0.7072m

交流电压有效值U0.707Um； 交流电流有效值I0.707Im。

注意：通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电器上说明的耐压值是指最大值。

2、周期、频率和角频率

交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。以T表示，单位是秒。

交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。以f表示，单位是赫兹。

周期和频率互为倒数，即T1f。

我国市电频率为50赫兹，周期为0.02秒。角频率：2T2f

单位：弧度/秒 三、三相交流电：

1、三个互成120的三个相同线圈，固定在同一转轴上，在同一匀强磁场中作匀速转动，将产生三个交变电动势，所产生的电流叫做三相交流电。

由于这三个线圈是相同的，因此，它们将产生三个依次达到最大值的交变电动势。相当于三个最大值和周期都相同的独立电源。

2、每个独立电源称作“一相”，虽然每相的电动势的最大值和周期都相同，但是它们不能同时为零或者同时达到最大值。由于三个线圈的平面依次相差120角，它们到达零值和最大值的时间依次落后周31期。如图5—5所示。

3、在实际应用中，三相发电机和负载并不用六条导线相连接，而是采用“Y”和“”两种接法。有兴趣的同学可以参阅必修本P116*部分内容。

四、变压器：

1、变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备。

理想变压器的效率为1，即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说（如图5—6），原、副线圈上的电压与它们的匝数成正。

即 UU12n1n2

U2·I2，因而通过因为有U1·I1原、副线圈的电流强度与它们的匝数成反比。即 I1I2n2n1

注意：①对于副线圈有两组或两组以上的变压器来说，原、副线圈上的电压与它们的匝数成正比的规律仍然成立，但各副线圈的电流则应根据功率关系P入P出，去计算各线圈的电流强度，即U1·I1U2·I2U3·I3„„。②当副线圈不接负载（外电路断开时）I2=0，P出0，因此P入0，I10。

③当副线圈所接负载增多时，由于通常负载多是并联使用，因此，总电阻减少，使I2增大，输出功率增大，所以输入功率变大。

④因为P入P出，即U1·I1U2·I2，所以变压器中高压线圈电流小，绕制的导线较细，低电压的线圈电流大，绕制的导线较粗。

⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬时值。

2、远距离送电：

由于送电的导线有电阻，远距离送电时，线路上损失电能较多。

在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下，提高送电电压，减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。

线路中电流强度I和损失电功率计算式如下：

IP输U出P损I·R线U2

2出 注意：送电导线上损失的电功率，不能用P损R线求，因为U出不是全部降落在导线上。

第五篇：交流电的教案

目标任务1 触电情况

一、触电概念

当人体触及设备的带电部分时，有电流流过人体，使人体的一部分或全部受到伤害，甚至死亡的现象称为触电。

二、触电的种类

1、电击：是指电流通过人体，造成人体内部器官的伤害，这是最危险的。

2、电伤：是指电流对人体外部造成伤害，如电弧飞溅造成烧伤等。

3、人体触电受到的伤害程度：取决于通过身体的电流，电流越大、持续时间越长、通过要害部位（心脏、中枢神经、呼吸系统）时，身体受到的伤害就越大。

一般情况下，人体可长时间承受30mA以下的工频电流。我国用电安全规程中把36V（人体电阻按1200Ω计算）定为安全电压值。

目标任务2 触电方式

一、单相触电 图3-5中，人体的一部分触及带电体，同时人体的另一部分触及大地或中性线，电流从带电体流过人体到大地（或中性线）形成回路。

二、两相触电

三、初相位

(t0)

1、在交流电的瞬时值表达式中，把 叫做相位角，简称相位，决定交流电某一时刻所处的状态；而把t=0时的相位角叫做初相角，简称初相。

2、目标任务3 交流电的有效值

一、有效值

1、交流电的有效值是根据它的热效应来确定的。把热效应相等的直流电的值叫做交流电的有效值。交流电的电动势、电压或电流的有效值分别用大写字母E、U和I表示。

2、3、正弦交流电的有效值和最大值的关系为：

目标任务4 技能训练 测量交流电

一、器材准备

1、万用表。

2、交流电源。

二、测量交流电压

1、用万用表的交流电压档位测量交流电压时，万用表不分极性，只要在测量量程范围内将它直接并联到被测电路中即可。

2、如需扩大量程，可加接电压互感器。配用互感器的电压表量程一般100V，选用时，应根据被测电路电压等级和电压表自身量程合理配合使用。

3、读数时，电压表表盘刻度值已按互感器比率折算，可直接读取。

4、交流电压的测量如图3-4所示。

5、将测量结果填写在测量单上

活动小结

1、交流电是指大小和方向随时间作周期性变化的电动势（电压或电流）。

2、交流电是随时间作正弦规律变化的，称为正弦交流电。

3、交流电的表达式：