交流电的教案

第一篇：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。

第二篇：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：

第三篇：交流电教案

3.1三相交流电的产生

教学目的： 1.了解三相交流发电机的结构； 2.理解三相对称电动势的特点；

3．了解三相三线制和三相四线制电路的特点； 4．掌握线电压和相电压的关系。

教学重点及难点： 线电压和相电压的关系 教学方法： 学生总结与讲授

教 具： 三相交流发电机演示模型 授课时间： 2课时 教学过程：复习提问

1．单相交流电动势的产生原理

2．线圈平面与初相角的关系 讲授新课：

一、三相交流发电机的构造

1．学生观察三相交流发电机，与单相交流发电机相比较。

2．学生演示三相交流发电机发电

3．总结：在三相交流发电机中，定子上嵌有三个具有相同匝数和尺寸的绕组AX、BY、CZ。其中A、B、C分别为三个绕组的首端，X、Y、Z分别为绕组的末端。绕组在空间的位臵彼此相差120°（两极电机）。 二、三相电源：（看FLASH动画）

1．三相对称电源：是由发电机的三相绕组两端发出三个振幅相等、频率相同、相位互差120°的正弦电压源。称为对称三相电源。

2．三相对称电动势：三相对称电源产生的三个幅值相等、频率相同、相位互差120°的电动势。

①规定三相电动势的正方向是从绕组的末端指向首端。

②三相电源包括三个单相电源，每个单相电压源称为三相电压源的一相，三相电源共有三个相，分别为A相、B相、C相或者是U相、V相、W相。当忽略绕组的内阻时，三相电动势的瞬时值为 ：

eA=Emsinωt

eB=Emsin(ωt-120°)

eC=Emsin(ωt-240°)=Emsin(ωt+120°)

 3．波形图、矢量图分别如图 226 所示，2．零线和相线

在星形接法中，末端的连接点称作中点，中点的引出线称为中线（或零线）。三绕组首端的引出线称作端线或相线（俗称火线）。

这种从电源引出四根线的供电方式称为三相四线制。 3．相电压和线电压

（1）端线与中线之间的电压uA、uB、uC称为相电压，它们的有效值用UA、UB、UC或U相表示。当忽略电源内阻抗时，UA=EA, UB=EB, UC=EC，且相位上互差120°电角，所以三相相电压是对称的。规定相电压的正方向是从端线指向中线。

（2）任意两根相线之间的电压uAB、uBC、uCA作线电压，其有效值用UAB、UBC、UCA或U线表示，规定正方向由脚标字母的先后顺序标明。从接线图 242)

例 2.15如图 2-30 所示的三相对称电源，U相=220V，将三盏额定电压UN=220V的白炽灯 分别接入A、B、C相，已知白炽灯的功率Pa=Pb=P=60 W，Pc=200 W，(1)求各相电流及中线电流；(2)分析B相断路后各灯工作情况；(3)分析B相断开，中线也断开时的各灯情况。

解（1）各相电流：

且分别与uA、uB同相位。

与uC同相位。电压、电流的矢量图如图 232），A灯和C灯之间串联，共同承受三相电源的线电压380V。因为各灯的电阻为

利用分压关系可计算出60W的A灯两端电压是292 V，大于额定电压；200 W的C灯两端电压是88 V，小于额定电压，故两灯都不能正常工作。

4． 三相四线制供电时，中线的作用是很大的, 中线使三相负载成为三个互不影响的独立回路, 甚至在某一相发生故障时，其余两相仍能正常工作。

为了保证负载正常工作，规定中线上不能安装开关和熔丝，而且中线本身的机械强度要好，接头处必须连接牢固，以防断开。

二、三相对称负载的星形接法

1． 三相对称负载为各相负载性质相同且阻抗相等。

ZA=ZB=ZC=Z，2．将三相对称负载在三相对称电源上作星形连接时，三个相电流对称，中线电流为零，即



I0=Ia+Ib+Ic=0 在这种情况下，中线存在与否对系统工作没有影响。

三、三相对称负载的三角形连接

1． 三相对称负载也可成三角形连接。加在每相负载上的电压是对称电源的线电压。

2．因为各相负载对称，故各相电流也对称，相电流为：



每相电压、电流的相位差为：



3．任一端线上的线电流，按基尔霍夫电流定律，写出矢量式：

IA=Iab-Ica IB=Ibc-IabIC=Ica-Ibc 作出线电流、相电流的矢量图如图 2-33（b）所示，从矢量图得

四、思考与回答：1.照明电路一般采用哪一种接线方式？ 2.什么情况下可采用三相三线制？

五、作业：P50 2.11 2.1

2习题集:计算题

选择题

3.3 三相电功率

教学目的： 理解、掌握三相负载星形接法和三角形接法时功率的计算； 教学重点及难点：三角形连接时功率的计算 教学方法：讲授 授课时间： 1课时 教学过程：复习提问

1． 负载星形接法时每相负载的电压，电流的特点； 2． 负载三角形接法时每相负载电压，电流的特点。

讲授新课：三相交流电路的功率就是三相电路的总功率。

一、有功功率

1．三相负载的功率，就等于三个单相负载的功率之和，即  P=Pa+Pb+Pc

=UAIacosφa+UBIb cosφb+UCIc cosφc 三相对称负载的三相总功率 P=3U相I相cosφ相

式中： 

U线——线电压；

I线——线电流；

 cosφ相——每相负载的功率因数

2．星形接法中功率的计算

在三相对称负载的星形接法中， I线=I相，

3．在三相对称负载的三角形接法中，U线=U相，

二、无功功率和视在功率

按照有功功率的分析方法，可得对称三相负载的无功功率和视在功率分别为：

有一对称三相负载，每相电阻为R = 6 ，电抗X = 8 ，三相电源的线电压为UL = 380 V。求：(1)负载做星形联结时的功率PY；(2)负载做三角形联结时的功率P。这种没有中线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。

例题3.3 有一对称三相负载，每相电阻为R = 6 ，电抗X = 8 ，三相电源的线电压为UL = 380 V。求：(1)负载做星形联结时的功率PY；(2)负载做三角形联结时的功率P。

解：每相阻抗均为：

(1)负载做星形联结时：

相电压，功率因数：

线电流等于相电流

负载的功率(2)负载做三角形联结时：

相电压等于线电压

UP = UL= 380 V，相电流

线电流

负载的功率

为PY的3倍。

四、分析与思考：相同负载作Δ联接时的功率为什么是Y联接时的3倍？

五、作业：P135 6.6 6.7 6.8 2.9

3.4 安 全 用 电

教学目的： 1.了解常见的触电事故； 2．了解安全用电的措施

教学重点及难点：正确的安全保护措施 教学方法：多媒体课件

授课时间：1课时

教 具：电工实验室的安全保护

教学过程：复习提问

1．你们了解的安全用电措施有哪些？

2．生活中常有哪些方面的触电事故？

讲授新课：（看FLASH动画）

一、触电

当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象称为触电。触电依伤害程度不同可分为电击和电伤两种。

1．电击是指电流触及人体而使内部器官受到损害。

电击多发生在对地电压为220 V的低压线路或带电设备上。

2．电伤是由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流的作用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时可危及人命。

人体触电后最大的摆脱电流，称为安全电流。我国规定安全电流为30 mA。人体触电时，如果接触电压在36V以下，通过人体的电流就不致超过30 mA，故安全电压通常规定为36 V，但在潮湿地面和能导电的厂房，安全电压则规定为 24 V或 12 V。

二.单相触电

人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电伤害。单相触电可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。

1)中性点接地电网的单相触电

2）中性点不接地电网的单相触电

2.两相触电

两相触电，也叫相间触电，指在人体与大地绝缘的情况下，同时接触到两根不同的相线，或者触及到电气设备的不同相的带电部位时，电流经过人体到另一根相线，形成闭合回路。

3.跨步电压触电

当电气设备的绝缘损坏或线路的一相断线落地时，在两脚之间出现电位差---跨步电压。当发现跨步电压威胁时应赶快把双脚并在一起，或赶快用一条腿跳着离开危险区。

三、安全用电

1、安全用电的意义

如果不注意用电安全，可能造成人身触电伤亡事故或电气设备的损坏，甚至影响到电力系统的安全运行，使国家财产遭受损失，给生产和生活造成很大的影响。

2、保护接地和保护接零

1）保护接地的概念

按功能分，接地可分为工作接地和保护接地。工作接地是指电气设备（如变压器中性点）为保证其正常工作而进行的接地；

2）保护接地的原理

在中性点不接地系统中，外壳与大地间存在电压。如果将外壳接地，人体电阻通常为600~1000 Ω，接地电阻通常小于4Ω，流过人体的电流很小，能保证人体的安全，（2）保护接零的概念及原理

1)保护接零的概念

保护接零是指在电源中性点接地的系统中，将设备需要接地的外露部分与电源中性线直接连接，相当于设备外露部分与大地进行了电气连接。2)重复接地

在电源中性线做了工作接地的系统中，为确保保护接零的可靠，还需相隔一定距离将中性线或接地线重新接地，称为重复接地。

3.漏电保护 漏电保护是新的防止触电的保护装臵。在电气设备中发生漏电或接地故障而人体尚末触及时，漏电保护装臵已切断电源； 或者在人体已触及带电体时，漏电保护器能在非常短的时间内切断电源。目前应用较多的是晶体管放大式漏电保护器。

五、讨论问题：1。人体的触电形式有哪些？

2．我国规定的安全电压等级有哪些？

3．试述安全用电的措施？

六、作业：P120 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

第四篇：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。

第五篇：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。