第一篇：直流電交流電之爭

直流電VS交流電及其發展歷史

2007-06-22 13:37:29| 分類： 工作|舉報|字號 訂閱

關于電能的輸送方式，是采用直流輸電還是交流輸電，在歷史上曾引起過很大的爭論。美國發明家愛迪生、英國物理學家開爾文都極力主張采用直流輸電，而美國發明家威斯汀豪斯和英國物理學家費朗蒂則主張采用交流輸電。

在早期，工程師們主要致力于研究直流電，發電站的供電范圍也很有限，而且主要用于照明，還未用作工業動力。例如，1882年愛迪生電氣照明公司（創建于1878年）在倫敦建立了第一座發電站，安裝了三臺110伏“巨漢”號直流發電機，這是愛迪生于1880年研制的，這種發電機可以為1500個16瓦的白熾燈供電。

但是隨著科學技術和工業生產發展的需要，電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛應用，社會對電力的需求也急劇增大。由于用戶的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（P＝IU）。而電流愈大，輸電線路發熱就愈厲害，損失的功率就愈多；而且電流大，損失在輸電導線上的電壓也大，使用戶得到的電壓降低，離發電站愈遠的用戶，得到的電壓也就愈低。直流輸電的弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。愛迪生雖然是一個偉大的發明家，但是他沒有受過正規教育，缺乏理論知識，難以解決交流電涉及到的數學運算，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表。愛迪生認為交流電危險，不如直流電安全。他還打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直等于埋下地雷。并且邀請人們和新聞記者，觀看用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗。那時紐約州法院通過了一項法令，用電刑來執行死刑。行刑用的電椅就是通以高壓交流電，這正好幫了愛迪生的大忙。在他的反對下，交流電遇到了很大的阻礙。

但是為了減少輸電線路中電能的損失，只能提高電壓。在發電站將電壓升高，到用戶地區再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電的目的。而要改變電壓，只有采用交流輸電才行。1888年，由費朗蒂設計的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公里外的市區變電站，在這里降為2500伏，再分送到各街區的二級變壓器，降為100伏供用戶照明。以后，俄國的多利沃──多布羅沃斯基又于1889年最先制出了功率為100瓦的三相交流發電機，并被德國、美國推廣應用。事實成功地證實了高壓交流輸電的優越性。并在全世界范圍內迅速推廣。

20世紀50年代后，電力需求日益增長，遠距離大容量輸電線路不斷增加，電網擴大，交流輸電受到同步運行穩定性的限制，在一定條件下的技術經濟比較結果表明，采用直流輸電更為合理，且比交流輸電有較好的經濟效益和優越的運行特性，因而直流輸電重新被人們所重視。

第二篇：交流電之父簡介

交流電之父 尼古拉·特斯拉，與愛迪生同時代的天才卻被打壓

提到尼古拉·特斯拉 你會想到什么？ 紅警里的特斯拉線圈？ 俄羅斯的通古斯大暴炸？ 交流電之父？

或者

你根本不知道他

那么就來了解了解這個近代最偉大的科學家

尼古拉·特斯拉(1856-1943年)是美籍南斯拉夫人,他和愛迪生是同時代人,和愛迪生一樣是一位多產的大發明家和科學家.誰人不知愛迪生?卻很少有人知道特斯拉,他是一個被遺忘的天才.尼古拉·特斯拉是一位發明了交流發電和供電系統的天才發明家。這位古怪的發明家還發明了無線電的基本裝置：熒光燈、遙控制導裝置、可調機械振動裝置、短距離無線電輸電裝置等。

尼古拉· 特斯拉不僅是一位發明家，而且還是一個具有特異功能并力圖解釋其功能現象的人。

科學界有一個普遍共識，人類歷史上曾經存在過兩個公認的曠世天才：達·芬奇和尼古拉·特斯拉。尼古拉·特斯拉是電氣化領域的先驅，是他發明和創造了交流電系統，發明了電機和高壓變壓器，對現代世界工業產生了深遠影響。我們的家之所以能有燈光也要感謝特斯拉。特斯拉創造出了第一臺無線電遙控的機器、機器人工程學原理和太陽能驅動的發動機、X光設備、電能儀表、汽車速度儀表、冷光燈、電子鐘、電子治療儀……他在科學和工程學領域取得了大約1千項發明。而當今世界的科學發明體系仍然建立在特斯拉留下的遺產之上。特斯拉率先提出的概念有電子顯微鏡、激光、電視、移動電話，互聯網和許多其他與我們日常生活緊密相關的事物。

但是，就是這樣一位曠世奇才，卻一生坎坷，備受同行和巨商為維護自己的利益對他的肆意打壓，以至于他在科學史上的地位，長期都未能得到公正的評價。

第三篇：交流電的教案

交流電的產生教案(配合課件使用)

山東省高青一中 于正和

一、課件設計思想：

在現代工農業生產及日常生活中大都用交流電。因此我們需要學習、研究交流電的規律與特性。但對交流電產生的原理、圖象，學生理解就有一定的難度。怎樣來學習、研究交流電？我考慮通過實驗，結合電腦動畫的分幅展示、分析，增加學生的感性認識，以幫助學生對知識的理解和掌握。本教案配合實驗修訂本·必修加選修第十八章第一節《交變電流的產生和變化規律》使用。

二、教學過程：

１、演示交流發電機模型。（目的：使學生知道交流電的存在及用儀器測出交流電的特點，從而可由學生總結出交流電定義。）

注意觀察：接在這個電路中的燈泡什么時候發光，什么時候不發光？電流表指針的位置有什么特點？

請思考并回答：在什么情況下燈泡發光？燈泡發光說明什么？電流表指針位置不斷變化說明什么？

提示：這樣的電流叫做交流電。也就是今天我們要學習的交流電。

請總結：交流電有什么特點？

２、交流電定義：強度與方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流電。

３、請注意思考：交流發電機產生的電流為什么是交變電流呢？這需要了解交流發電機的基本結構及交電流的產生過程來理解。我們利用計算機來模擬這個交流發電機及交流電的產生過程。（打開課件“交流電”）

（１）交流發電機的基本結構：

注意觀察：圖1是什么？

注意觀察：圖2是什么？有什么作用？

思考：將它們組合在一起后是什么？如圖３。當圖３中的線圈轉動起來后線圈中會產生交流電。如圖3所示的裝置就叫交流發電機。總結: 交流發電機組成:

（1）.轉子—轉動部分

（2）.定子--固定部分。通過動畫介紹交流發電機。

下面我們利用它來模擬交流電的產生過程及觀察交流電的特性。

（２）交流電的產生過程：（使用課件）

交流電是怎樣產生的？請注意觀察線圈轉動與產生交流電的關系。注意線圈ab、cd 兩邊做切割磁感線運動時產生交流電，也可以說線圈轉動時穿過線圈所圍面積的磁通發生變化時產生交流電。

現在再注意觀察線圈轉動時線圈中的電流特性。

1）首先觀察線圈中電流方向，從這個位置（中性面）開始轉動，注意觀察線圈ab邊、cd邊及電路中的電流方向有什么特點？（注：觀察到線圈中電流方向是變化的，這是計算機模擬的優點，任何實驗都做不到這點。這是交流電特性之一，一定要使學生觀察到）

再注意觀察：線圈從什么位置開始改變電流方向？這個位置非常重要，常用它作為線圈位置的參照位置，給它起個名叫“中性面”，打開“中性面”。（注：這也只有計算機模擬才能實現。）

2）現在請觀察電流強度。注意觀察電流表指針位置有什么特點？（應觀察到指針位置是在不斷變化的。）這個特點反映了什么？（這個特點反映了交流電的第二個特性：交流電流的強度也是在不斷變化的，要使學生觀察到）。

再觀察電流強度與線圈位置的關系：現在先觀察線圈在什么位置電流最小？在什么位置電流最大？（要求學生觀察到在中性面時電流最小，與中性面垂直時電流最大）。

在結合掛圖及課本中插圖引導學生總結規律。

總結：交流發電機產生的是交變電流，電流強度與電流方向都是隨時間做周期性變化的。思考：當線圈在磁場中旋轉一周時，交流電方向改變幾次？電流強度改變幾次？（可以邊觀察交流發電機的結構與轉動時產生交流電的過程邊總結）４、通過線圈的磁通量與電流強度之間有什么關系呢? 請注意觀察線圈轉動與產生交流電的關系。注意線圈ab、cd 兩邊做切割磁感線運動時產生交流電，線圈轉動時穿過線圈所圍面積的磁通與交流電的變化有和關系。打開課件讓學生變觀察變總結。現在先觀察線圈在什么位置電流最小？在什么位置電流最大？線圈在什么位置通過線圈的磁通最小？在什么位置通過線圈的磁通最大？（要求學生觀察到在中性面時電流最小、磁通最大，與中性面垂直時電流最大、磁通最小）

５、交流電的規律：

從上面的觀察知道，交流電的電流強度與產生交流電的線圈位置有關。那么電流強度與線圈位置之間有什么關系呢？首先我們用儀器――示波器來觀察一下交流電是怎樣變化的。（注：接好電路進行觀察）請注意觀察屏幕上的圖像。這是在這個儀器中通過交流電時得到的一條圖線。它的形狀反映了交流電的變化情況。請思考這是一條什么圖線？這是一條正弦函數曲線。即這種交流電是按正弦規律變化的。所以這種交流電叫正弦交流電。

為什么這種交流電是按正弦規律變化的？我們仍通過觀察模擬實驗來認識這種交流電的變化規律。（注：只有通過計算機的模擬演示才能觀察到，這又說明這種模擬演示中的現象是任何實驗無法替代的）打開“圖像”進行觀察。如圖４。

注意觀察：圖中直角坐標的橫軸代表什么？縱軸代表什么？線圈此刻在什么位置？

進行演示，并觀察思考：線圈位置與電流變化之間有什么關系？當線圈停在如圖5所示的某位置時此時線圈中的電流是多大？

請思考：這種交流電的變化規律怎樣用數學公式表示？

為此，我們將它改成平面圖來研究，見圖6。請注意觀察：（１）磁極間的磁場是一種什么磁場？線圈在轉動過程中那段導線切割磁感線而能產生感應電流的？（２）線圈a邊的運動速度是什么？切割速度是什么？（３）線圈位置如何表示？（４）如果線圈以? 做勻速圓周運動，線圈位置用角? 表示，當? 隨時間t變化時，? 與? 是什么關系？?＝ωt（５）線圈a邊中產生的感應電動勢是什么？（６）線圈中的感應電動勢是什么？寫出電動勢公式。e=Em Sinωt，其中Em=2BLV=2BL L /2ω=BωS（７）閉合電路中的感應電流是什么？寫出電流公式。i=Im Sinωt其中Im＝2BLV／Ｒ=2BL L /2ωＲ=BωSＲ（注：這些問題是理解正弦交流電必須解決的問題，可邊演示邊解決。圖中? 在課件中可臨時加上。）。

結論：交流電的圖象是一條正弦函數曲線。

三、板書設計

1．產生原理

線框在勻強磁場中勻速轉動

2．過程分析

甲S⊥B Φmax＝BS εmin=0______中性面 乙S∥B Φmin=0 εm=2Blv=BωS 電流方向a→b→c→d 甲→乙與中性面夾角ωt Φ= BSεωt e＝εmsinωt 電流方向a→b→c→d εmsinωt 3．規律

公式e＝εωmsinωt i＝εm/R sinωt

四、教學說明

交流電的產生和變化規律是“交流電”這章的重點，又是電磁感應、楞次定律、左右手定則等知識的進一步具體應用。理論分析是教學難點，而緊密聯系實際又是它的特點。怎樣在教學中突出特點，強調重點，分散難點是教案設計成敗的關鍵。1．采用懸念式引人新課。

首先立疑設問，提出有啟發性、耐人尋味的疑難問題:如何設計發電機實驗模型。依照認知規律順序，從感性到理性，先用演示開路，引人新課，并留下懸念:為什么手搖發電機上安的小燈泡是一閃一閃的?這不僅能激發學生學習興趣，還可調動學生主動探索的積極性。2．運用程序型的設問。

既能充分體現教師的主導作用和學生的主體作用，又能按照由淺入深，由定性到定量，由特殊到一般的認知規律，實現教學過程各個環節的自然過渡。通過程序型設問和理論分析使難點得到了分散，便于學生認識交流電的產生和變化規律。3．利用直觀性原則。

引導學生觀察教學掛圖中線框五個特殊位置及電流計指針變化情況，并對照手搖發電機實物位置，結合課件講解使學生實現從平面到立體，從理論到實踐的轉化。教材上插圖還展現了表示交流電變化規律的一個重要方法——圖象法。這對理解交流電變化規律的難點，起到了鋪路、架橋作用。同時，還可培養學生觀察和分析能力。課件的運用更好的幫助學生獲取感性知識。

第四篇：高中物理交流電總結

高中物理交流電總結

知識要點：

??公式交流電的產生和變化規律???圖象????最大值、瞬時值、有效值；

1、交流電?表征交流電的物理量??周期、頻率?????交流電能的傳輸——變壓器——遠距離送電

2、基本要求：

（1）理解正弦交流電的產生及變化規律

①矩形線圈在勻強磁場中，從中性面開始旋轉，在已知B、L、?情況下，會寫

出正弦交流電的函數表達式并畫出它的圖象。

②函數表達式與圖象相互轉換。

（2）識記交流電的物理量，最大值、瞬時值、有效值；周期、頻率、角頻率；

（3）理解變壓器的工作原理及初級，次級線圈電壓，電流匝數的關系。理解遠距離輸電的特點。

（4）了解三相交流電的產生。

一、交流電的產生及變化規律：

1、產生：強度和方向都隨時間作周期性變化的電流叫交流電。

矩形線圈在勻強磁場中，繞垂直于勻強磁場的線圈的對稱軸作勻速轉動時，如圖5—1所示，產生正弦（或余弦）交流電動勢。當外電路閉合時形成正弦（或余弦）交流電流。

圖5—1

2、變化規律：

（1）中性面：與磁力線垂直的平面叫中性面。

線圈平面位于中性面位置時，如圖5—2（A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零。因此，感應電動勢為零。

圖5—2 當線圈平面勻速轉到垂直于中性面的位置時（即線圈平面與磁力線平行時）如圖5—2（C）所示，穿過線圈的磁通量雖然為零，但線圈平面內磁通量變化率最大。因此，感應電動勢值最大。

?m?2·N·B·l·v?N·B·?·S（伏）

（N為匝數）

（2）感應電動勢瞬時值表達式：

若從中性面開始，感應電動勢的瞬時值表達式：e?Im·sin?t??m·sin?t（伏）如圖5—2（B）所示。

感應電流瞬時值表達式：i

e?（安）

若從線圈平面與磁力線平行開始計時，則感應電動勢瞬時值表達式為：?m·cos?t（伏）如圖5—2（D）所示。感應電流瞬時值表達式：i?Im·cos?t

（安）

3、交流電的圖象：

e??m·sin?t圖象如圖5—3所示。e??m·cos?t圖象如圖5—4所示。

想一想：橫坐標用t如何畫。

4、發電機：

發電機的基本組成：線圈（電樞）、磁極

??旋轉電樞式發電機?種類??旋轉磁極式發電機???轉子——電樞??定子——磁極?轉子——磁極??定子——電樞

旋轉磁極式發電機能產生高電壓和較大電流。輸出功率可達幾十萬千瓦，所以大多數發電機都是旋轉磁極式的。

二、表征交流電的物理量：

1、瞬時值、最大值和有效值：

交流電在任一時刻的值叫瞬時值。

瞬時值中最大的值叫最大值又稱峰值。

交流電的有效值是根據電流的熱效應規定的：讓交流電和恒定直流分別通過同樣阻值的電阻，如果二者熱效應相等（即在相同時間內產生相等的熱量）則此等效的直流電壓，電流值叫做該交流電的電壓，電流有效值。

正弦（或余弦）交流電電動勢的有效值?和最大值?m的關系為：

???m??0.707?2m

交流電壓有效值U??0.707Um； 交流電流有效值I??0.707Im。

注意：通常交流電表測出的值就是交流電的有效值。用電器上標明的額定值等都是指有效值。用電器上說明的耐壓值是指最大值。

2、周期、頻率和角頻率

交流電完成一次周期性變化所需的時間叫周期。以T表示，單位是秒。

交流電在1秒內完成周期性變化的次數叫頻率。以f表示，單位是赫茲。

周期和頻率互為倒數，即T?1f。

我國市電頻率為50赫茲，周期為0.02秒。角頻率?：??2?T?2?f

單位：弧度/秒 三、三相交流電：

1、三個互成120?的三個相同線圈，固定在同一轉軸上，在同一勻強磁場中作勻速轉動，將產生三個交變電動勢，所產生的電流叫做三相交流電。

由于這三個線圈是相同的，因此，它們將產生三個依次達到最大值的交變電動勢。相當于三個最大值和周期都相同的獨立電源。

2、每個獨立電源稱作“一相”，雖然每相的電動勢的最大值和周期都相同，但是它們不能同時為零或者同時達到最大值。由于三個線圈的平面依次相差120?角，它們到達零值和最大值的時間依次落后周31期。如圖5—5所示。

3、在實際應用中，三相發電機和負載并不用六條導線相連接，而是采用“Y”和“?”兩種接法。有興趣的同學可以參閱必修本P116*部分內容。

四、變壓器：

1、變壓器是可以用來改變交流電壓和電流的大小的設備。

理想變壓器的效率為1，即輸入功率等于輸出功率。對于原、副線圈各一組的變壓器來說（如圖5—6），原、副線圈上的電壓與它們的匝數成正。

即 UU12?n1n2

?U2·I2，因而通過因為有U1·I1原、副線圈的電流強度與它們的匝數成反比。即 I1I2?n2n1

注意：①對于副線圈有兩組或兩組以上的變壓器來說，原、副線圈上的電壓與它們的匝數成正比的規律仍然成立，但各副線圈的電流則應根據功率關系P入??P出，去計算各線圈的電流強度，即U1·I1?U2·I2?U3·I3???。②當副線圈不接負載（外電路斷開時）I2=0，P出?0，因此P入?0，I1?0。

③當副線圈所接負載增多時，由于通常負載多是并聯使用，因此，總電阻減少，使I2增大，輸出功率增大，所以輸入功率變大。

④因為P入?P出，即U1·I1?U2·I2，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的導線較細，低電壓的線圈電流大，繞制的導線較粗。

⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬時值。

2、遠距離送電：

由于送電的導線有電阻，遠距離送電時，線路上損失電能較多。

在輸送的電功率和送電導線電阻一定的條件下，提高送電電壓，減小送電電流強度可以達到減少線路上電能損失的目的。

線路中電流強度I和損失電功率計算式如下：

I?P輸U出P損?I·R線U?2

2出 注意：送電導線上損失的電功率，不能用P損R線求，因為U出不是全部降落在導線上。

第五篇：交流電的教案

目標任務1 觸電情況

一、觸電概念

當人體觸及設備的帶電部分時，有電流流過人體，使人體的一部分或全部受到傷害，甚至死亡的現象稱為觸電。

二、觸電的種類

1、電擊：是指電流通過人體，造成人體內部器官的傷害，這是最危險的。

2、電傷：是指電流對人體外部造成傷害，如電弧飛濺造成燒傷等。

3、人體觸電受到的傷害程度：取決于通過身體的電流，電流越大、持續時間越長、通過要害部位（心臟、中樞神經、呼吸系統）時，身體受到的傷害就越大。

一般情況下，人體可長時間承受30mA以下的工頻電流。我國用電安全規程中把36V（人體電阻按1200Ω計算）定為安全電壓值。

目標任務2 觸電方式

一、單相觸電 圖3-5中，人體的一部分觸及帶電體，同時人體的另一部分觸及大地或中性線，電流從帶電體流過人體到大地（或中性線）形成回路。

二、兩相觸電

三、初相位

(?t??0)

1、在交流電的瞬時值表達式中，把 叫做相位角，簡稱相位，決定交流電某一時刻所處的狀態；而把t=0時的相位角叫做初相角，簡稱初相。

2、目標任務3 交流電的有效值

一、有效值

1、交流電的有效值是根據它的熱效應來確定的。把熱效應相等的直流電的值叫做交流電的有效值。交流電的電動勢、電壓或電流的有效值分別用大寫字母E、U和I表示。

2、3、正弦交流電的有效值和最大值的關系為：

目標任務4 技能訓練 測量交流電

一、器材準備

1、萬用表。

2、交流電源。

二、測量交流電壓

1、用萬用表的交流電壓檔位測量交流電壓時，萬用表不分極性，只要在測量量程范圍內將它直接并聯到被測電路中即可。

2、如需擴大量程，可加接電壓互感器。配用互感器的電壓表量程一般100V，選用時，應根據被測電路電壓等級和電壓表自身量程合理配合使用。

3、讀數時，電壓表表盤刻度值已按互感器比率折算，可直接讀取。

4、交流電壓的測量如圖3-4所示。

5、將測量結果填寫在測量單上

活動小結

1、交流電是指大小和方向隨時間作周期性變化的電動勢（電壓或電流）。

2、交流電是隨時間作正弦規律變化的，稱為正弦交流電。

3、交流電的表達式：