电流和电源教案

电流和电源教案（共9篇）

1.电流和电源教案 篇一

常 德 外 国 语 学 校

《第二章 第一节 电源和电流》教案

高二物理备课组 主备人：于田野

（2012年下期）

教学目标

（一）知识与技能目标：

1.让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立；

2.知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量（电流）； 3.从微观意义上了解电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

（二）过程与方法目标：

通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

（三）情感态度价值观目标：

通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。教学重点

理解电源的形成过程及电流的产生。教学难点

区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。教具准备 多媒体课件

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课时安排 2课时 教学过程

一、导入明标

1、导入：电荷的定向运动形成电流（以教材P41图2.1-1为例，A与B间只有瞬时电流的存在），如何使电路中存在持续的电流？

为什么电源可以提供持续电流？今天我们一起来了解和认识电源。

2、明确学习目标：

（1）电源在直流电路中的作用；（2）知道恒定电流的概念；（3）理解导线中的恒定电场的建立。

二、学生展示（学生展示预习成果）1.电源

在非静电力作用下，电源将电子由正极搬运到负极，使电源正负极保持一定数量的正负电荷，维持一定的电势差，从而在导体中产生持续电流。从能量转化的角度看，将电子从正极搬运到负极的过程中，要克服静电力做功，即非静电力做功从而将其他形式的能转化为电能。

2.导线中的电场

a.导线中的电场

导线本身有很多带电粒子（电子和质子）组成，当接通电源后，学贯中外 博约兼长 常 德 外 国 语 学 校

在电源两极上的正、负电荷激发的电场作用下，导线的表面以及导线的接头处会有电荷积累，正是这些电荷激发了导线内外的电场，也正是这些电荷才保证导线内部电场沿导线方向。

所以导线中的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同完成的，而且形成后以光速传递。

b.恒定电场

导线中的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同完成的，尽管电荷电荷在运动，但流走的和补充的补充的达到平衡，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化。这种稳定分布的电荷所产生的稳定电场，称为恒定电场。

恒定电场的基本性质和静电场相同，故在静电场中所讲的电势、电势差和电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。3.电流

a．电流的形成 b．电流的定义和定义式 c．恒定电流 4.例题 见教材P42

三、探究交流

1.电源的作用是什么？

2.电路中有恒定电流经过的导线的电场是否为0？为什么？（在有恒定电流的导线中场强不为0，产生恒定电流的导线中的电场

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是合电场，它由两部分组成：一是电源正负极上产生的电荷产生的电场E0，二是导线两侧的堆积电荷产生的电场E，两者的合场强与导体平行）

3.推导电流微观解释的计算公式：I=Q/t=nvqS 4.比较电流的传导速率、电子的定向移动速率、电子热运动速率的关系。

四、教师精讲 1.电源的作用

类比水流的存在(把电源的作用与抽水机进行类比）, 水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢? 引导学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B 中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

让学生归纳： 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。

2.导线中的电场

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分

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量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。

3.电流

（1）电流的形成（2）电流的物理意义 电流的强弱程度用电流来表示（3）电流的定义、定义式、单位

通过导体某一横截面的电荷量Q与所用时间t的比值。定义式：q=It 单位：安培（安）A 1A=1000mA（4）恒定电流

大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。（5）电流产生的条件

两端存在电压，有能自由移动的电荷（在电路中要形成回路）（6）电流的微观解释

取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取一个横截面B，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面B的电量Q是多少？电流I为

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多少？

（Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS）

五、课堂小结

1.电源 2.恒定电场 3.电流

六、当堂检测

1.在一个电解槽中，单位体积的正负离子都是n，每个离子带电荷量为q，正负离子的平均定向运动速度都是v，电解槽的截面积为s，求通过电解槽的电流。（I=2nvsq）2.见教材P43 T1

七、布置作业

1.见教材P43 T2、T3 2.见系统集成

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2.电流和电源教案 篇二

所谓浪涌,是一种突发性瞬态电压或者电流脉冲,是指电源接通瞬间,引起流入电源设备的峰值电压或电流,此类电压或者电流的脉冲宽度甚至可以短到纳秒数量级。当电源上电瞬间,由于加在滤波电容上的瞬态电压很大,将引起很大的浪涌电流,这些滤波电容(包括外部电容和寄生电容)的作用相当于一根短路线,产生上升很快的瞬时浪涌电流。浪涌电流的尖峰可能比稳态电流大的多,如果浪涌电流不加以抑制,就很可能会烧毁保险丝,损坏连接器的引脚,因此电流尖峰和电流上升下降斜率必须被有效的控制。

通常以下几种情况会引起浪涌电流产生[1]:

(1)电源开、关瞬间;

(2)同一电网中其他用电设备的开关动作;

(3)雷电感应;

(4)电路中电子元器件的引脚接触不良(如虚焊或者电连接头松动等),造成电源时通时断;

(5)电子元器件带电插拔;

(6)电子元器件参数突变;

(7)示波器等检测设备使用时探头带电;

(8)电烙铁或人体静电。

图1 为直流+28 V电源经DC-DC电源模块转化成+5 V后给负载电路上电(未加抑制电路)的简化示意图,测试点1、2 分别为+28 V、+5 V的浪涌电流测试点,测试工具为电流钳(1 A/100 m V)、示波器等。图2 为测试点1、2 处测试到的浪涌电流实测变化曲线,+28 V处峰值浪涌电流为4.19 A,+5V处峰值浪涌电流为3.44 A,而负载电路稳定工作电流仅为200 m A左右,可见电路上电瞬间产生的浪涌电流对电源母线及电路自身安全是一个十分可怕的隐患。

1 传统浪涌电流抑制电路分析

传统的电子设备采用熔断器作为浪涌电流抑制器[3]。熔断器是在玻璃管中封装的一根熔丝,熔丝的开断时间与通过熔丝的电流幅度之间具有反时限的安- 秒特性,即通过的电流幅值越大,开断的时间越短,熔断器是一次性器件,熔丝一旦烧断,熔断器就报废了,这就大大限制了熔断器作为浪涌电流抑制功能的应用,尤其是在航空航天领域。现如今有一种能自重置的熔丝正在取代一次性熔丝,并在电子线路的浪涌保护中发挥作用,这种熔丝由聚合物载体充以导电微粒组成,在熔断状态下,导电微粒互相保持接触,熔丝呈现低阻态,当通过熔丝的电流接近某一个阈值时,熔丝的自身加热引起导电微粒重新排列,互相之间失去约束,使熔丝表现为高阻态。但是从聚合物熔丝的工作原理可以看出,聚合物熔断器的响应时间较长,不适合作灵敏的、高速的浪涌电流抑制器。

使用大电感或者是和电容串联电阻来抑制浪涌电流[2],如图3。大电感带来的问题是电源的体积增大和重量增加,而串联电阻造成电源转换效率降低。为了克服串联电阻带来的功率损失,许多设计者在电阻两端并联一个开关(半导体器件或者是继电器)。继电器的尺寸和重量取决于工作电流,而且必须设计特定的控制电路来控制继电器的通断,增加了电路的复杂度,从一定程度上也降低了电源的可靠性。在一些场合中也可以在电阻两端并联半导体器件,如SCR。这些器件的使用也带来体积过大以及功耗较大的问题,同时还要设计专门的控制电路来控制SCR的通断,因此增加了电路的复杂性并降低了电路的可靠性。

2 新型浪涌电流抑制电路的设计

本文提出一种新型的浪涌电流抑制电路。该电路采用MOSFET配合其它外围电路来实现浪涌电流的抑制。之所以选择MOSFET来抑制浪涌电流,主要是由于其具备如下特点:

(1)MOSFET是多子压控型器件,具有很快的开关速度;

(2)开关损耗小;

(3)栅极驱动方式简单;

(4)RDS低,因此在MOSFET导通状态下,漏-源极之间导通压降也较低,一定程度上提高电源效率。

以MOSFET管NTMD6N03R2 为例,MOSFET的开关速度取决于输入电容充放电的速度,从MOSFET的栅极电荷转移特性曲线(见图4)可以看出,当栅源电压VGS上升并保持在Vplt(产品手册中可查到)时,漏源电压从VDS迅速下降到10% 位置之后,缓慢下降到Vdss,从RDS与ID关系曲线(见图5)中可以看出,内阻RDS变化非常微小,可以忽略不计,此时IDS几乎保持不变,d VDS/dt得到了很好的控制。因此,采用MOSFET管作为浪涌电流抑制的核心器件主要就是利用利用了MOSFET在VGS上升并保持在Vplt过程中对d VDS/dt很好的控制能力这个功能。

图6 所示电路为直流+28V电源浪涌抑制电路,其中MOSFET M1 被置于电路的回路中,经过抑制后的浪涌最大电流取决于电路R5、R67 并联后的阻值与电容C1、C24 串联后容值的乘积( 阻、容值需依据实际情况经试验测试确定),电阻R7 的功能是对+28 V输入电压进行分压,使得M1 的栅- 源电压VGS不会超限而导致器件损坏,稳压二极管V1的功能是限制M1的栅-源电压由于输入+28V电源不稳定而导致VGS超限,从而损坏器件。

如7 所示电路为直流+5V电源浪涌抑制电路,其工作原理同样是利用MOSFET电荷转移特性, 通过控制VGS的打开时间来实现浪涌电流抑制,区别只是MOSFET的选型和阻容数值的匹配。

3 实验结果

按照图6、图7 所示电路设计,DC-DC模块采用Interpoint公司航天标准电源,按图1 所示连接方式连接,同样在图2 所示中两个测试点测试浪涌电流,+28V的浪涌电流为0.7 A(见图8),为浪涌抑制前4.19A的16.7%,+5 V的浪涌电流为0.34 A(见图9),为浪涌抑制前3.44 A的9.8%,取得了很好的抑制效果。

4 结论

本文针对直流电源在上电瞬间会产生浪涌冲击电流的现象,分析了传统抑制浪涌电流方法的局限性,提出了一种基于自驱动MOSFET的新型浪涌抑制电路,通过实验验证了该电路的可行性和实用性,并最终将该电路成功应用于航天 ×× 项目星载开关电源中,在一系列严苛工作条件下,其工作状态正常,表现优秀,有效抑制了浪涌电流对系统的影响。

摘要：文章介绍了直流电源浪涌电流产生的原因及危害,并对传统浪涌电流抑制电路进行分析,指出其局限性,并提出一种新型的基于MOSFET的浪涌电流抑制电路。该电路经过实验验证,具备优秀的浪涌电流抑制能力,最终成功应用于航天星载开关电源中。

关键词：浪涌电流,直流电源,抑制,MOSFET

参考文献

[1]刘澄.半导体激光器的浪涌损坏及消除方法[J].电力环境保护,2003,19(4):49-61

[2]张乾,王卫国.星载开关电源浪涌电流抑制电路研究[J].电子技术应用,2008,12:82-84

[3]谷金宏.电子线路的浪涌保护[J].河南师范大学学报,2001,29(4):40-42

3.电流和电源教案 篇三

1.知识与技能

运用电磁感应知识分析交流发电机的实际模型，理解交流电的产生原理和过程。

综合运用电磁感应知识，并借助数学工具，推导并总结交流电的变化规律。

结合交流电产生过程的分析，正确理解中性面、交流电的瞬时值、最大值的含义。

2.过程与方法

通过对交流发电机的实际模型观察，提高观察能力、空间想象能力，并领会立体图转化为平面图处理问题的方法。

通过对交流电变化规律的推导，逐步形成利用数学工具及物理规律解决实际问题的能力。

3.情感态度与价值观

通过观看三峡工程的相关视频，了解它的作用和意义，激发学生爱国主义热情，体会物理理论应用于实践所产生的价值。

通过对交流电变化规律的推导，逐步树立应用物理规律分析实际问题的信念。

教学重难点：

1.重点：交流电的产生原理和过程及交流电的变化规律。

2.难点：交流电的变化规律的推导。

教学资源：

演示实验：交流发电机、灯泡、电流表；交流发电机模型；示波器、函数信号发生器。

课时安排：45分钟。

教学过程：

活动之一：引入交变电流的概念。

图片引入：展示“三峡大坝”图片并简单介绍，引入实验。

演示实验：实验1：发电机与小灯泡连接。

实验2：发电机与电流表连接。

进入新课引入概念：引导学生观察实验现象，得出发电机产生的是大小和方向都随时间变化的交变电流，并进入新课。

活动之二：分析交变电流的产生过程。

设置疑问：对比恒定电流和直流电流，引出问题：为什么会产生交变电流？

介绍结构：介绍教学手摇发电机的主要构造。

理论分析：结合发电机模型，引导学生从理论上分析交变电流产生的过程，引出中性面的概念，让学生定性的得出交变电流的大小和方向的变化特点。

实验验证：通过实验验证交变电流的方向变化特点。

动画模拟：模拟形成电流的微观自由电荷定向运动的特点

活动之三：推导交变电流的具体变化规律。

创设情景：情景1：单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动。提供已知条件，推导线圈在中性面和垂直中性面两个特殊位置的感应电动势。

引导分析。

得出结果：引导学生先将立体图转化为平面图，再进行分析，得出结果。

拓展情景。

学生推导。

集体评价。

确定结果：情景2：单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。提供已知条件，推导线圈在t时刻的感应电动势。

学生请一个学生上台推导，得出结果。然后集体评价，得出正确结论。

拓展情景：情景3：n匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，求感应电动势。

集体完成：情景4：n匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。求感应电流，路端电压。

总结规律：规律：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时，产生正弦式。

交变电流。简称正弦式电流。

实验演示：告诉学生正弦式电流只是常见的交变电流的一种，还有其它的形式。

知识延伸同时将其它某几种通过示波器显示出来。

活动之四：描述交变电流的变化规律。

公式描述：借鉴前面的推导结果，直接写出正弦式交变电流的数学表达式。

图象描述：引导学生画出感应电动势的变化图像，强调画图的规范性和条理性。

实验验证：运用示波器显示人工匀速摇动发电机的电压随时间变化的图象，并引导学生分析不是正弦式图象的原因。

实验演示：引入家庭用电，输入到示波器。显示出正弦式波形。

知识延伸：告诉学生正弦式电流只是常见的交变电流的一种，还有其它的形式，同时将其它某几种通过示波器显示出来。

活动之五：大型交流发电机的介绍。

播放视频：播放大型发电机的视频。

知识介绍：介绍交流发电机的基本组成和种类。

课堂小结：引导学生进行课堂小结。

播放视频：通过视频展示三峡工程的全面效益。

课后任务：布置课后作业。

板书设计。

第一节 交变电流的产生和变化规律。

一、交变电流的产生

1.什么是交變电流？

大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

2.交变电流的产生过程：

中性面：线框平面与磁感线垂直的位置。

线圈位于中性面时，Φ最大，

线圈垂直中性面时，Φ=0，最大

线圈越过中性面时，线圈中I感方向要改变，转一周，改变两次。

二、交变电流的变化规律

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，简称正弦式电流。

1.正弦式电流的表达式： 2.正弦式电流的图象：

三、几种常见的交变电流波形

4.第一节 电源和电流 学案 篇四

§2.1 电源和电流

主备: 审核:

班级：__________ 姓名： 目标诠释----我来认识

1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。初步体会动态平衡的思想。2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解很定电流。

3.经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。

导学菜单----我来预习

1.电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？

2．如图分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的电流？

3.如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？

4.电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？

5.为什么说导线内的电场是恒定电场？

6.什么是恒定电流?是怎样产生的？

7.电流的方向是如何规定的？电流用什么方法定义的,定义式是什么？

困惑扫描----我来质疑 读书使人充实，思索使人深邃，探讨使人明智。

感悟平台----我来探究

电流的微观表示：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v，设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？

建立网络----我来归纳

过关窗口----我来练习

1．以下说法正确的是

（）A．只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流

B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下定向移动形成的 C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率

D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了

2.某电解池中，若在2 s内同时有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是

（）A．0 A B．0.8 A

C．1.6 A

D．3.2 A 3.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的两倍，以下说法中正确的是

（）A．甲、乙两导体的电流相同

B．乙导体的电流是甲导体的两倍 C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍

5.电流和电源教案 篇五

一、预习目标

1．明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立 2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流 3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。二预习内容：

1.电源是能把电路中的 从正极搬到负极的装置。

2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场，导线内的电场保持和平行。

3.由 分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。

4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。

5.电流的 程度用电流这个物理量表示；规定 定向移动的方向为电流的方向；电流的单位是，符号是 ；公式为。学习过程

1.电流的分析与计算

(1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

(2)金属导体中电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。

(3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时Iq为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。(4)电流虽然有大小和方向，但不是矢量。

2.电流的微观表达式InqSv的应用

在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I=q／t计算电流时应引起注意.例1如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是（）A、有瞬时电流形成，方向由A到B B、A、B两端的电势不相等

C、导体棒内的电场强度不等于零 D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动

例2在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作业下被加速，且形成的电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，则在t秒内打在荧光屏上的电子数为多少？

例3如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB，那么 ⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向； ⑵电解槽中的电流方向如何？

⑶4s内通过横截面AB的电量为多少？ ⑷电解槽中的电流为多大？

四当堂检测：

1.形成持续电流的条件是（A.只要有电压加在物体的两端 B.必须保持导体两端有电压 C.只在导体两端瞬时加电压 D.只要有大量的自由电荷)

qt中，2.在由电源、导线等电路元件所形成的电路中，以下说法正确的是（）A.导线中的电场强度处处为零

B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行 C.导线内各点的电势相等

D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 3.以下说法正确的是（）

A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的 B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率

C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大

D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大

4.某电解池，如果在1s内共有5×10个二价正离子和1×10个一价负离子通过面积为0.1m的某截面，那么通过这个截面的电流是（A.0 B.0.8A

课后练习与提高 1.下列叙述正确的是()A.导体中电荷运动就形成电流 B.电流是矢量

C.导体中有电流通过时，导体内部场强不为零 D.只有自由电子的定向移动才能形成电流

2.示波管中，2s内有6×1013个电子通过横截面大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为(-6-1

3-6

2)C.1.6A

D.3.2A)A.4.8×10A B.3×10A C.9.6×10A D.无法确定 3.我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道，电子电荷量e=1.6×10-19C，在整个环中运行117的电子数目为5×10，设电子的速度是3×10 m/s，则环中的电流是：（）

A．10mA B．1mA C．0.1mA D．0.01mA 4.如图所示，a、b两导体板组成一电容器，电容为C，带电荷量为q，然后用一根虚线所示的导线连接，以下说法中正确的是（）

6.第二节 电流和电路教案 篇六

电流和电路

一、课题：电流和电路

二、教学目标：

1、知识与技能：

（1）初步认识电流、电路及电路图；（2）知道电源和用电器；

（3）从能量的角度认识电源和用电器的作用。

2、过程和方法：

（1）经历简单的电路连接，观察实验现象，从现象中总结归纳出规律。（2）尝试用符号表示电路中的元件，绘制简单的电路图。

3、情感、态度与价值观：

（1）激发学生的学习学习兴趣，乐于动手动脑，养成严谨的科学态度；

（2）关心生活生产自然现象中的常见电现象，乐于在周围生活中发现所学过的电源，开关和用电器。

三、教学重点：电流的概念，电路的组成及正确连接电路。

四、教学难点：电流的形成，画电路图。

五、课时安排：1课时。

六、教学方法：分组实验法，小组合作学习法等。

七、教学准备：

1、教师：电动机，电池，开关，小灯泡，导线等。

2、学生：九组（电池，小灯泡，二极管，开关，导线）

八、教学过程：

（一）、新课导入：

1、复习回顾：

（1）自然界中电荷的种类和电荷间的相互作用规律？（2）检验物体是否带电的方法？（3）举例说明什么是导体和绝缘体？

（4）导体容易导电的原因和金属容易导电的原因？

2、欣赏夜景图片：（ppt）

思考：是什么点缀着我们的夜景如此美丽多彩？

（二）、新课教学：

老师：接下来我们继续学习有关电的知识。

第二节

电流和电路（板书）

展示本节课的学习目标：

1、认识电流是怎样形成的？ 知道电流的方向是如何规定的？

2、知道电路有哪些部分组成和各部分作用是什么？ 电流形成的条件是什么？

3、认识通路、断路、短路

4、会画简单的电路图

老师：首先，我们共同认识电学器材：电池（有正负极），开关，小灯泡，导线，接线柱。

下面，拿出桌上的电学器材，小组合作探究：看那一组最先使小灯泡亮起来？ 在实验的过程中：禁止用导线把电池的两极直接连接起来。学生分组实验活动，老师巡视指导。老师：思考：小灯泡为什么会亮起来？ 学生：有电，有电流，有电池……

老师：小灯泡亮了，说明有电流流过小灯泡，那么电流是如何形成的呢？ 首先让学生观察车流，人流的图片，并让学生思考：车流、人流是如何形成的？ 学生：车流：许多小汽车朝一个方向开，就形成了车流；

人流：许多人朝一个方向走，就形成了人流。

老师：也就是说，小汽车的定向移动形成了车流，人的定向移动形成了人流。

那电流是如何形成的呢？

1、电流：

演示实验并播放动画：（1）、开关断开时，金属导体中的自由电子做无规则运动，小灯泡不亮，电路中无电流；

（2）、开关闭合时，金属导体中的自由电子做定向运动，小灯泡亮了，电路中有电流。

老师：哪位同学可以说说金属导体中电流时如何形成的？ 学生：自由电子的定向移动形成了电流。老师：也就是：电荷的定向移动形成了电流。（板书）

那么我们的电流也是有方向的。

在物理学中规定：正电荷移动的方向规定为电流的方向。（板书）播放动画：思考：电流的方向和自由电子移动的方向有什么关系？

电流的方向和自由电子（负电荷）相反。（板书）

2、电路的构成：

老师：像刚才你们把电学器材连接起来，使小灯泡发光，就是一个简单的电路。

看看如何正确连接电路：首先，开关断开，我们沿电流的方向连接，从电池的正极出发，经过开关，小灯泡，回到电池的负极。

这个电池，它是将化学能转化成电能，为电路提供电能，我们把像电池这样提供电能的装置叫电源。像发电机，蓄电池都是电源。

再看小灯泡，它是将电能转化成光能，消耗电能，我们把像小灯泡这样消耗电能，把电能转化成其它式能的装置叫用电器。像电铃，电动机，洗衣机，电脑等都是用电器。(1)、电路：用导线把电源、用电器、开关连接起来，组成的电流可以通过的路径叫电路。(2)、电路的构成：电源、用电器、开关、导线。(3)、各部分作用：

电源：提供电能：

用电器：消耗电能： 开关：控制电路：

导线：传输电荷。

老师：将电路中的导线拆掉，重新按正确的方法连接。

小组合作探究：思考：

1、改变电流的方向，小灯泡的亮度变了没？

2、将小灯泡改用发光二极管，改变电流方向，你发现了什么？

3、将发光二极管改为小电动机，改变电流的方向，你发现了什么？

4、电路中能产生持续电流的条件是什么？ 演示小电动机：改变电流，你发现了什么？ 小结：

1、电流的方向对小灯泡亮度不影响；

2、发光二极管性质：单向导电性；

3、电流方向改变，电动机的转动方向改变。

4、电路中产生持续电流的条件：有电源，电路是连通的。

3、电路的三种状态：（1）、通路：电路是连通的，电路中有电流，用电器能够工作。（实验演示）（2）、断路：电路中某处被断开，电路中没有电流。（实验演示）

断路的种类：断开开关、导线松脱、用电器烧坏……

（3）、短路：直接把导线接在电源两极或用电器两端。（PPT）

短路的种类：电源短路，用电器短路。

播放电源短路的危害。演示小灯泡短路实验。

4、电路图：

老师：我们直接画实物图比较麻烦。我们用符号代替电路元件就简单多了。

我们共同电路元件的符号。（PPT）老师补充两个：电铃和发光二极管的符号。

（1）、电路图：用符号表示电路连接的图。（2）、画电路图的要求：

用规定的符号来表示相应的电路元件（不要独创）作图时要横平竖直，不交叉的导线不要交叉连接；

整个电路图布局要合理、简洁、美观、尽量画成矩形。

例题：根据实物图画电路图（PPT）练习：根据实物图画电路图。（PPT）

5、课堂小结：学生先总结，后出示PPT总结。

6、巩固练习：（PPT）（1）、正电荷或负电荷做定向移动时就形成了电流，物理学中把________________规定为电流的方向。在电路中电流从电源的___极流出，经过_________，然后流回________（2）、一个完整的电路是由提供电能的_____、消耗电能的______、控制电路通断的______和提供电的流动路径的______四部分组成的。

7、布置作业：课时掌控第一课时。

九、板书设计：

第二节

电流和电路

一、电流：

1、电流：正电荷的定向移动形成电流。

2、电流的方向：正电荷移动的方向规定为电流的方向。

二、电路的构成：

1、电路：用导线把电源、用电器、开关连接起来，组成的电流可以通过的路径。

2、电路的构成：电源、用电器、开关、导线。

3、各部分作用：电源：提供电能；用电器：消耗电能； 开关：控制电路；

导线：传输电荷。

三、电路的三种状态：

1、通路；

2、断路；

3、短路。

四、电路图：

1、符号；

2、电路图：用符号表示电路连接的图。

3、画电路图要求。

7.电流和电源教案 篇七

关键词：罗氏线圈,信号调理电路,干扰噪声,电流互感器,电源负荷

罗氏线圈 (Rogwsiki Coil) 作为一种新型电子式电流互感器测量传感头, 主要特点是被测电流与线圈无直接接触, 具有测量范围宽、无磁饱和、体积小等优点, 在电力系统等领域具有广阔的应用前景, 已成为新世纪互感器发展的重要方向之一[1,2]。文献[3]设计了一款测量精度达到0.2级的罗氏线圈, 具有线性度好、无磁饱和、测量频率范围宽、结构简单等性能特点, 适应于电力系统在线测量、数字化继保、控制、故障诊断及电力系统光纤网的应用需求;文献[4]选用自积分式罗氏线圈测量系统, 构建了反映RSD开关的放电电流试验平台, 能有效提高测量高速大功率RSD开关状态电流的快速性、准确性和可靠性;文献[5]设计了一款既能准确测量稳态电流, 又能很好反映故障电流暂态性能的罗氏线圈传感头;文献[6]设计了一种基于罗氏线圈的电子式电流互感器, 能有效减小罗氏线圈的测量误差, 并基于该线圈设计出由模拟积分器构成的电流互感器和采用DSP芯片的数字输出电子式电流互感器, 测量精度达到0.5级。文中针对高校学生宿舍和实验室电器火灾隐患源安全用电监控装置的研发要求, 设计了一款基于罗氏线圈的室内电源负载电流检测电路[7]。罗氏线圈的设计采用塑料圆环作骨架和漆包铜线为绕线, 信号调理电路采用由新型低噪声的OPA 211构成的二级精密运算放大电路, 不仅可以将罗氏线圈感应出的毫伏级电压信号加以放大, 而且还可以对罗氏线圈产生的干扰噪声信号进行滤波, 能快速准确地在线检测室内电器设备的用电状态, 测量电流范围为0~20 A。

1 室内电源负载电流检测电路设计

文中设计的室内电源负载电流检测电路如图1所示, 由罗氏线圈及其调理电路两部分组成, 线圈套在被测线路上 (无电气接触) , 线圈两端连接至调理电路, 调理电路用于将罗氏线圈感应出的被测电源负载电流Ix转换成便于采集的输出电压信号Vo。

1.1 罗氏线圈测量原理

罗氏线圈的工作原理是将导线绕制在非磁性环形骨架上, 测量时将载流导线从线圈中心穿过, 被测电流与线圈不直接接触。根据安培环路定律和电磁感应定律, 磁场将在线圈两端产生一个感应电动势, 其大小正比于被测电流Ix对时间的微分, 测量精度可设计到高于0.1%, 一般为1%~3%[1,2]。由于罗氏线圈是一种特殊结构的空心线圈, 不含铁心, 不存在磁饱和问题, 也不存在动力和热力的稳定问题, 因此, 几乎不受被测电流大小的限制, 且因被测电流所产生的磁场变化而感应出相应电势, 本身并不与被测电流回路存在直接联系, 其测量电流的范围可以由几安培到几千安培, 频率范围可设计到0.1 Hz至1 MHz, 特殊的可设计到200 MHz, 并且可以测量其他技术受限制领域的小电流[3]。

文中设计的罗氏线圈采用塑料圆环作骨架、漆包铜线为绕线, 在一根截面细且均匀的绝缘管上, 均匀密绕线圈, 并将此线圈的两头紧密相吻合而成为螺线管线圈。在测量电流时, 将此线圈围绕载有被测电流Ix的导体, 运用电磁场分析方法和全电流定律, 磁场强度沿任意封闭轮廓的线积分等于穿过该封闭轮廓所限定面的电流, , 可得螺线管所交链的磁链ψ为:

式中:n0为螺线管单位长度上的线圈匝数;μ0为真空磁导率;s为管内均匀磁场中一平面的面积;为线圈圆管上任一线元。由式 (1) 可见, 当螺旋管线圈中心线直径比线圈直径大得多时, 线圈所交链的磁链ψ与被测电流Ix存在线性关系。

1.2 调理电路设计

从图1中不难看出, 当穿过测量线圈 (即螺线管) 限定面的电流Ix发生变化时, 测量线圈所交链的磁链也随之变化, 所产生的感应电流iR通过取样电阻R0转化为感应电压为u=Vi, 这部分实际上为一微分环节。因此, 要反映实际被测电流Ix的大小, 就必须加一积分环节, 首先将感应电压u作为集成运放U1的输入电压Vi, 经集成运放U1放大为Vo1, 再送入由集成运放U2组成的积分电路。利用运放“虚地”概念, 可推导出输出电压Vo为:

式中:Av1为第一级同相运算放大器U1的放大倍数, Av1=1+R3/R2, 可以通过调节可变电阻R3来选取合适的数值。

U2为反相积分器, 通过对上述罗氏线圈输出电压Vo1积分, 可方便地还原出被测电流Ix。使用电压表测量积分器的输出电压Vo, 可得到被测电流Ix的大小, 以及所设计罗氏线圈及其调理电路在整个测量范围内的误差。

由于罗氏线圈感应出来的是毫伏级电压信号, 在放大微弱信号的场合, 放大器自身的噪声对信号的干扰会比较严重, 为减小这种噪声, 采用了低噪声运放作输入级, 以提高第一级放大器的输出信噪比。文中采用德州仪器 (TI) 新推的OPA211作输入级, 它是一款将超低噪声和更低功耗、更小封装尺寸和更高带宽结合起来的精密运算放大器, 噪声电压为1.1 n V/Hz (在1k Hz时) , 偏移电压为100μV, 增益带宽为80 MHz。

积分电路是一个非常重要的环节, 文中采用钽电容作为积分元件, 电路的准确性能保证测量的精度, 并能减少后续电路的误差, 电容的存在还可以对产生的干扰噪声信号进行有效滤波。

2 实验结果及分析

为验证如图所1示的以塑料圆环作骨架和漆包铜线为绕线罗氏线圈及其调理电路的有效性, 开展了一系列实验测试研究工作。

图2示出了该罗氏线圈电流与调理电路积分输出电压间的U-I特性, 可调被测电流Ix在0~5 A范围, 所测出的相应调理电路的积分输出电压Vo与被测电流Ix具有理想的线性关系。从理论上讲, 设计的罗氏线圈及其调理电路的测量电流范围可达到0~20 A。

图3示出了该罗氏线圈及其调理电路的动态响应性能, 通过突然施加一工频被测交流电流信号Ix, 可以看出调理电路的积分输出电压Vo在很短的时间内就能达到稳态特性。

图4示出了所设计罗氏线圈检测到的工频感应电流信号iR经取样电阻输出的电压信号Vi, 可以明显看出输出信号中混杂了罗氏线圈产生的干扰噪声信号。进一步地, 图5和图6示出了积分电容为C=0.1μF和C=1μF的调理电路对罗氏线圈检测电流信号iR经放大和滤波后产生的积分输出电压信号Vo, 可见电容的容量大小对波形平滑是有一定的影响。选择图6所示较大的积分电容, 能够有效地消除输出信号中的谐波成分, 从而提高调理电路的输出电压信号品质。

3 现场测试

应用所研发的罗氏线圈电流传感器, 对实验室电源负载电流进行了实测研究工作, 将罗氏线圈直接套在室内电源系统的出线上, 与被测电源线路相间隔开, 不存在直接电的联系。实验室中运行的电器设备是台数不等的计算机, 积分电路输出电压Vo的数值能准确反映不同台数运行计算机的电源负载电流。

4 结束语

文中设计的基于罗氏线圈的室内电源负荷检测电路能够准确、可靠地完成对电载荷的测量, 具有线性度好、测量精度高、测量范围宽、制造成本低等优点, 满足0.5级电流互感器工频电流测量要求, 易于模块化和工业化生产, 还可进一步进行数字化和智能化扩展。该罗氏线圈传感器已成功应用于一种室内电器安全用电监控装置的研发, 为智能建筑领域的室内电器用电安全监控提供了新的思路。

参考文献

[1]李维波, 毛承雄, 陆继明.新型磁位计在线检测技术研究[J].传感技术, 2001, 20 (11) :14-17.

[2]AMBOZ R, MACHINABAL-JOHN D.Rogowski Coil Design and Calibration[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2001, 45 (2) :511-515.

[3]赵玉富, 叶妙元, 贺志容, 等.用Rogowski线圈测量微小电流[J].高电压技术, 2004, 30 (7) :9-10.

[4]李维波, 毛承雄, 余岳辉, 等.罗氏线圈在高速大功率电流检测系统中的特性研究[J].电工技术学报, 2006, 21 (6) :49-53.

[5]郑慧, 陈明军, 黄飞腾.电子式电流互感器中Rogowski线圈的设计及动静态性能分析[J].仪表技术, 2008 (12) :56-58.

[6]司小平, 乐丽琴, 赵国生.罗氏线圈电子式电流互感器的设计[J].电子设计工程, 2013, 21 (21) :144-147.

8.探究电流与电压和电阻的关系教案 篇八

电流与电压和电阻的关系教案

宅俊中学：柯春生

教学目的

1．通过实验使学生知道导体中电流跟电压、电阻的定量关系。

2．使学生会同时使用电压表和电流表测量一段导体的电压和电流；会用滑动变阻器来调节这段导体两端的电压。

3．使学生了解如何用控制变量的方法通过实验来研究一个量随两个量变化的定量关系。

教学重难点

使学生会同时使用电压表和电流表测量一段导体的电压和电流；会用滑动变阻器来调节这段导体两端的电压 教具准备

学生实验；每组配备干电池三节，电压表、电流表和滑动变阻器各一只，5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻各一只，一个开关，导线若干条。

演示用器材：干电池两节，电流表一只，2.5V和3.8V小灯泡各一只，灯座一个，开关一个，导线若干条。

教学过程

一、温故知新：

通过前面的学习，同学们基本了解了电流、电压、电阻的概念，并学会了电流表和电压表的使用。下面我们来思考几个问题，学生看学案或多媒体：

1、问：电路中电压是谁提供的？电压在电路中的作用是什么？

答：电压是由电源提供的，能使电路中（自由电荷定向移动）形成电流。（那么电压对电流是否会有影响呢？）

2、演示：下面请同学们看一看我做的一个小实验：把2.5v的灯泡分别跟一节干电池和两节串联的干电池组成电路。闭合开关，观察先后两次灯泡亮度的不同。（引导学生发现电压不同从而导致通过电阻的电流不同）

小结：说明通过一个灯泡的电流可能跟加在它两端的电压有关系。

3、问：什么是电阻？可能会对电路造成什么影响？

答：电阻：表示导体对电流的阻碍作用。（那么电阻对电流也是否会有影响呢？）

4、演示：分别把2.5v和3.8v小灯泡跟两节串联的干电池组成电路。闭合开关，观察先后两次打炮亮度的不同。

小结：通过10Ω电阻的电流较小。实验说明：在电压一定时，通过电阻的电流和电阻阻值有关。

实验告诉我们，通过导体电流的大小跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关系。本节将学习有关电流跟电压、电阻的关系的知识。板书：第一节电流跟电压、电阻的关系 二．学习探究：

1、大胆猜想：

根据同学们对电阻、电压、电流的学习，结合以上实验，你可以大胆地猜测一下它们之间可能的数量关系是什么？（分组猜想，并回答猜想依据）

物理实验探究课教案

宅俊中学课内比教学理综组比赛

同学们能有根据地推测、猜想非常好，你已经在科学研究的道路上迈出了正确的一步。接下来，同学们可以选择面前的仪器设备，想办法检验你的猜想是否正确。多媒体猜想：

1、电阻一定时，通过电阻的电流可能与电阻两端的电压成正比。

2、电阻两端的电压一定时，通过电阻的电流可能与电阻大小成反比。

2、研究电流跟电压的关系

猜想一：电阻一定时，通过电阻的电流可能与电阻两端的电压成正比。

问：这个实验的方法是什么？实验的目的是什么？

答：采用控制变量法：保持电阻不变，研究通过电阻的电流跟电阻两端的电压的关系（它们的定量关系）。

鼓励学生大胆的回答如何改变电压。（有的改变电源，这个方法可以但是较麻烦；可以提示学生使用滑动变阻器）因为要知道电流、电压值，所以实验中我们要用到电流表和电压表。

请同学们在课本75页中画出利用滑动变阻器探究实验的电路图,并请一位同学到黑板上将你的电路图画出来。

同学们在下面根据电路图分组连接实物。

老师说：我以前也做过一次实验，我们可以看一下多媒体中我连接的电路图，就是不知道连接的是否有问题。我想请一位同学对我连接的电路检查下。

分组实验：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻R（教师要强调使用10Ω的定值电阻，并让学生认清这个元件）两端的电压成整倍数变化（教师告诉学生，我们实验中R两端的电压分别取0.5v，1v,1.5v和2v）。将每次电压表和电流表的读数记录在课本的表格中。要求在表格左侧明显标出R=10欧的字样。并将表格数据用图像的方法将电流和电压这两个量的变化关系在课本中直观的表示出来。

学生进行实验，教师巡视指导。实验完毕，断开开关。暂不拆解电路。

汇报实验结论，进行讲评。

板书：结论一：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

注意：此结论中，电阻一定是条件（不可缺少），导体中的电流及导体两端的电压均针对同一导体而言。纠正由实验数据得出：在电阻一定时，导体中的电流随导体两端的电压的加大而加大；或说在电阻一定时，电压跟电流成正比的不正确说法。

3、研究电流跟电阻的关系

猜想二：电阻两端的电压一定时，通过电阻的电流可能与电阻大小成反比。

问：这个实验的目的是什么？需要控制的变量是什么？

答：实验目的是研究在电压不变的情况下，电流跟电阻的关系。

实验电路图跟刚才的相同。换用不同阻值的定值电阻，使电阻成整倍数地变化（教师强调本次实验使用5欧、10欧和20欧的三个电阻），调节滑动变阻器的滑片，保持定值电阻两端的电压不变（本实验要求2伏），把对应于不同阻值的电流值记录在课本的表格里。注意在表格旁明显标出U=2伏的字样。

学生实验，教师巡视指导，实验完毕，收拾好实验器材。

汇报实验结论，进行讲评。

板书：结论二：电流跟电阻的关系：在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。）

物理实验探究课教案

宅俊中学课内比教学理综组比赛

纠正：由实验数据得出：在电压不变的情况下电阻越大，电流越小及电阻跟电流成反比的不正确说法。三．课内小结

本节课我们主要通过实验得出了两条规律：

规律一：__________________________________________。规律二：__________________________________________。注意强调每个结论的条件（电阻R一定或电压U一定）通过导体的电流跟电压和电阻均是针对同一导体的。

四、分层作业（学案呈现）

基础训练、巩固提高：

1．在研究电流跟电压、电阻关系实验中，当研究电流与电阻关系时（）A、调节滑动变阻器，使电路中的电流保持不变

B、调节滑动变阻器，使不同的定值电阻R两端的电压保持不变 C、使电阻R两端电压成倍数变化

D、每次测量时都要使电路中的电流成倍数变化

2．用如图实验电路图探究“电流跟电压电阻关系”，下列注意事项错误是）A、连接电路时，开关应该是断开的

B、连接滑动变阻器时，滑片要滑到阻值最小的位置

C、连接电表时，必须使电流从“+”接线柱流入，“﹣”接线柱流出 D、每次更换电阻后，要调节滑动变阻器，使电压表的示数相同

3．关于电流、电压、电阻的关系下面说法不正确的是（）A、保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系 B、保持电压不变时，电流跟电阻成反比关系

C、欧姆定律是研究同一段电路中I、U、R三者关系的

D、一段导体两端的电压增大，通过导体的电流增大，则导体的电阻增大

知识延伸、知识升华：

1．在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，电路如图所示．先在 A、B间接入5Ω的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为2V，读出电流表示数．接着取下5Ω的电阻换上10Ω定值电阻，不进行其它操作就闭合开关．此时电压表示数及应进行的操作是（）

A、电压表示数大于2V，应将滑片P向左滑 B、电压表示数大于2V，应将滑片P向右滑 C、电压表示数小于2V，应将滑片P向左滑 D、电压表示数小于2V，应将滑片P向右滑

物理实验探究课教案

宅俊中学课内比教学理综组比赛

3、探究电流与电压、电阻的关系． ①提出问题： _________ ？ ②制定计划，设计实验：要研究电流与电压、电阻的关系，采用的研究方法是： _________ ．即：

a、保持 _________ 不变，改变 _________ 研究电流随 _________ 的变化关系；

b、保持 _________ 不变，改变 _________ 研究电流随 _________ 的变化关系． ③进行实验，设计出实验电路图和实验表格： ④分析论证，得出结论：电阻一定 _________ ；电压一定，_________ ．

9.电流和电源教案 篇九

知识目标

1、理解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器.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.

能力目标

使学生理解如何建立新的物理模型而培养学生处理解决新问题能力.

情感目标

1、通过电感和电容对交流电的阻碍作用体会事物的相对性与可变性.

2、让学生充分体会通路与断路之间的辩证统一性.

3、培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度.

教学建议

教材分析

本节着重说明交流与直流的区别，有利于加深学生对交变电流特点的认识.教学重点突出交流与直流的区别，不要求深人讨论感抗和容抗的问题.可结合学校的实际情况，尽可能多用实验说明问题，不必在理论上进行讨论.

教法建议

1、根据电磁感应的知识，学生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素.教学中要注意适当复习或回忆已学过的有关知识，让学生自然地得出结论.这样既有利于理解新知识，又可以培养学生的.能力，使学生学会如何把知识联系起来，形成知识结构，进而独立地获取新知识.

2、对交变电流可以通过电容器的道理，课本用了一个形象的模拟图，结合电容器充、放电的过程加以说明，使学生有所了解即可.对于容抗的概念和影响容抗大小的因素，课本是直接给出的，让学生知道就可以了，不要作更深的讨论.

3、本节最后，结合实际说明了电容的广泛存在，可以适当加以扩展和引伸，以开阔学生思路和引导学生在学习中注意联系实际问题.

教学设计方案

电感和电容对交变电流作用

教学目的：

1、了解电感对电流的作用特点.

2、了解电容对电流的作用特点.

教学重点：电感和电容对交变电流的作用特点.

教学难点：电感和电容对交变电流的作用特点.

教学方法：启发式综合教学法

教学用具：小灯泡、线圈(有铁芯)、电容器、交流电源、直流电源.

教学过程：

一、引入：

在直流电流电路中，电压 U、电流I和电阻R 的关系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用.但是如果电路中包括电感、电容，情况就要复杂了.

二、讲授新课：

1、电感对交变电流的作用：

实验：把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和交流电源上，观察现象：

现象：接直流的亮些，接交流的暗些.

引导学生得出结论：接交流的电路中电流小，间接表明电感对交流有阻碍作用.

为什么电感对交流有阻碍作用?

引导学生解释原因：交流通过线圈时，电流时刻在改变.由于线圈的自感作用，必然要产生感应电动势，阻碍电流的变化，这样就形成了对电流的阻碍作用.

实验和理论分析都表明：线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈对交流的阻碍作用就越大.

应用：日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈，自感系数很大.日光灯起动后灯管两端所需的电压低于220V，灯管和镇流器串联起来接到电源上，得用镇流器对交流的阻碍作用，就能保护灯管不致因电压过高而损坏.

2、交变电流能够通过电容

实验：把白炽灯和电容器串联起来分别接在交流和直流电路里.

现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通交流电源，灯泡能够发光.

结论：直流不能通过电容器.交流能通过交流电.

引导学生分析原因：直流不能通过电容器是容易理解的，因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了.电容器接到交流电源时，实际上自由电荷也没有通过两极间的绝缘介质，只是由于两极板间的电压在变化，当电压升高时，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流;当电压降低时，电荷离开极板，形成放电电流.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.

学生思考：

使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到麻手，用试电笔测试时，氖管发光，这是什么?

原因：与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个电容器.虽然这一点漏电一般不会造成人身危险，只是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地.

3、电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、无件、机壳间.有时候这种电容的影响是很大的，当交变电流的频率很高时更是这样.同样，感也不仅存在于线圈中，长距离输电线的电感和电容都很大，它们造成的电压损失常常比电阻造成的还要大.

总结：

电容：通高频，阻低频.