5.6 交流电及安全用电 课件 -2022-2023学年高二上学期（中职）物理高教版（2021）通用类

第六节 交流电及安全用电 物理（通用类） 主题五 电与磁及其应用 同学们，大家好！今天我们一起来学习《物理》“主题五 电与磁及其应用”的“第六节 交流电及安全用电”。 1 如何挑选优质的接线板呢？ 【情境与问题】 每个家庭几乎都会购买一些接线板（如图所示），以满足在任意位置使用电器的需要。然而如果买到劣质的接线板，则有可能引发意外事故。 2 主要内容 交流电的变化规律 周期和频率 1 2 人体触电的类型 3 用电安全措施 4 本节我们要学习的主要内容。 3 01 PART 01 交流电的变化规律 一、交流电的变化规律 交流电相比直流电有许多优点。交流电可以利用变压器升高或者降低电压，可以驱动结构简单、运行可靠的感应电动机。因此在工农业生产和日常生活中普遍使用交流电。 大小和方向都随时间作周期性变化的电流，称为交流电，简称交流。 我们已经知道，交流电是由于发电机的线圈与磁极的相对转动产生的，因此其变化规律必然与转速和时间有关。 5 设线圈产生的最大感应电动势为 Em，线圈平面从右图所示的 OO’ 位置开始转动，角速度是 ω，经过时间 t，线圈转过的角度是 ωt。 一、交流电的变化规律 6 一、交流电的变化规律 式中的 e 随时间按正弦规律变化，不同的时刻有不同的数值，称为电动势的瞬时值。 此时刻整个线圈中的感应电动势为 如果把线圈和电阻组成闭合电路，电路中就有感应电流。设闭合电路的总电阻为 R，则电流的瞬时值为 即电流也是按正弦规律变化的。 7 一、交流电的变化规律 右图是正弦交流电的电动势 e、电流 I 和电压 u 随时间变化的图像。 此电路中某一电阻R’ 两端的电压的瞬时值同样是按照正弦规律变化的，即 正弦交流电是交流电中的一种最简单又最基本的形式。 8 02 PART 02 周期和频率 根据定义，周期和频率的关系是 交流电在 1 s 内完成周期性变化的次数，称为交流电的频率，通常用 f 表示，单位是 Hz（赫）。 发电机中的线圈匀速转动一周，电动势、电流都按正弦规律变化一次。我们把交流电完成一次周期性变化所需的时间，称为交流电的周期，通常用 T 表示，单位是 s（秒）。 二、周期和频率 我国工农业生产和生活使用的交流电，周期是0.02 s，频率是50 Hz。 10 【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形 二、周期和频率 首先将 J2459 型学生示波器（右图）的电源开关打开，预热1分钟左右。 然后通过调节辉度、聚焦和辅助聚焦旋钮，使亮斑的亮度、大小适当； 调节“水平位移（X移位）”和“竖直位移（Y移位）”旋钮，使亮斑位于光屏的中间。 11 【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形 二、周期和频率 把示波器的“扫描范围”旋钮置于“10～100 Hz”挡，调节“扫描微调”旋钮，使亮斑变为一条稳定的亮线； 调节“X增益”旋钮，使亮线的水平宽度适当； 调节把“衰减”调节旋钮置于“ ”挡，即由机内提供竖直方向按正弦规律变化的交流电压信号； 12 【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形 二、周期和频率 调节“扫描微调”旋钮，使屏上出现一个稳定的一个波长的正弦波形曲线，如右图所示。 此时示波器的扫描频率正好与信号频率相等，为50 Hz。 13 【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形 二、周期和频率 再次调节“扫描微调”旋钮，改变示波器的扫描频率，使光屏上出现稳定且完整的两个波长的正弦波形曲线，如右图所示。 与同学讨论，此时示波器的扫描频率是多少？ 此时示波器的扫描频率是25 Hz。 14 通常用 I 和 U 分别表示交流电流和交流电压的有效值。 让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值称为这一交流电的有效值。 如何描述交流电的大小呢？ 二、周期和频率 15 通常说家庭电路的电压是 220 V，指的便是有效值。 实验表明，正弦交流电的有效值与最大值之间有如下的关系： 二、周期和频率 各种使用交流电的电器设备上所标的额定电压和额定电流的数值、交流电流表和交流电压表测量的数值也都是有效值。以后提到交流电的数值，凡没有特别说明的，都是指有效值。 16 【应用与拓展】 三相交流电 二、周期和频率 三相交流电是由三相交流发电机产生的。三相交流发电机的转子由三个线圈AX、BY、CZ组成，始端是A、B、C，末端是X、Y、Z，每两个线圈之间的夹角为120°，如右图所示。 17 二、周期和频率 当转子以角速度ω匀速转动时，产生的电动势图像如右图所示。这三个电动势的最大值和频率都相同，但相位不同，相差120°。 18 二、周期和频率 三相发电机的每一个线圈都是独立的电源，