第五章正弦交流電路(教案)

1、托克遜縣職業(yè)高中理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次14級授課教師王鵬課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課題第五章正弦交流電路緒論課型新授課時(shí)數(shù)1課時(shí)內(nèi)容1、正弦交流電的概念；2、正弦交流電的優(yōu)點(diǎn)；3、正弦交流電的參數(shù)規(guī)定；4、本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析學(xué)生知道交流電，但對正弦交流電的優(yōu)點(diǎn)和參數(shù)規(guī)定不清楚。教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)正弦交流電的優(yōu)點(diǎn)和參數(shù)規(guī)定。板書設(shè)計(jì)第五章正弦交流電路緒論一、正弦交流電的概念 三、正弦交流電的參數(shù)規(guī)定二、正弦交流電的優(yōu)點(diǎn) 四、本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容教學(xué)過程教學(xué)過程新課內(nèi)容：一、正弦交流電的概念1、直流電：電流和電壓的大小和方向都不隨時(shí)間變化。2、交流電：電流和電壓的

2、大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化。3、正弦交流電：隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電。4、瞬時(shí)值：交流電的電流或電壓在變化過程的任一瞬間，都有確定的大小和方向，叫做交流電該時(shí)刻的瞬時(shí)值，分別用小寫字母i、u來表示。5、波形圖：在直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示交流電的瞬時(shí)值，把某一時(shí)刻t和與之對應(yīng)的u或i作為平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)，用光滑的曲線把這些點(diǎn)聯(lián)接起來，就得到交流電u（t）或i（t）隨時(shí)間變化的曲線，這種表示正弦交流電的方法叫做波形圖。通過波形圖可以直觀地了解電流和電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律。下圖所示為幾種常見交流電的電流波形圖。二、正弦交流電的優(yōu)點(diǎn) 交流電和直流電比較有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：1、交

3、流電可以用變壓器改變電壓，便于遠(yuǎn)距離輸電；2、交流電機(jī)比相同功率的直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低；3、可以應(yīng)用整流裝置，將交流電變換成所需的直流電。學(xué)習(xí)交流電，不但要注意它與直流電的共同點(diǎn)，而且要注意兩者之間的區(qū)別，要加深對交流電特性的理解，千萬不要輕易地把直流電路中的規(guī)律套用到交流電路中去。三、正弦交流電的參數(shù)規(guī)定1、隨時(shí)間變化的量用小寫字母表示，如i、u、e、p表示隨時(shí)間變化的交流電流、電壓、電動(dòng)勢和功率；2、不隨時(shí)間變化的量用大寫字母表示，如I、U、E、P表示交流電電流、電壓、電動(dòng)勢的有效值和平均功率。四、本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容1、正弦交流電的產(chǎn)生；2、正弦交流電的三要素；3、表征正弦交流電的物理量；

4、4、正弦交流電的表示法；5、簡單正弦交流電路的計(jì)算；6、諧振電路及其應(yīng)用。小結(jié)1、正弦交流電的概念；2、正弦交流電的優(yōu)點(diǎn)；3、正弦交流電的參數(shù)規(guī)定。反饋學(xué)生接受知識(shí)效果良好，作業(yè)質(zhì)量較高。作業(yè)看書預(yù)習(xí)第一節(jié)反思加強(qiáng)學(xué)生理解能力的培養(yǎng)，著重參數(shù)的理解。托克遜縣職業(yè)高中理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次14級授課教師王鵬課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課題第一節(jié) 正弦交流電的基本概念課型新授課時(shí)數(shù)4課時(shí)內(nèi)容1、正弦交流電的產(chǎn)生；2、正弦交流電的周期、頻率和角頻率；3、相位和相位差；4、交流電的有效值。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析學(xué)生了解正弦交流電，但對正弦交流電的參數(shù)不了解。教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)1、正弦

5、交流電的三要素；2、正弦交流電的有效值。板書設(shè)計(jì)第一節(jié) 正弦交流電的基本概念一、正弦交流電的產(chǎn)生 三、相位和相位差二、正弦交流電的周期、頻率和角頻率 四、交流電的有效值教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程新課內(nèi)容：一、正弦交流電的產(chǎn)生1、演示實(shí)驗(yàn)：如圖5-3所示作演示實(shí)驗(yàn)，演示交流電的產(chǎn)生。展示手搖發(fā)電機(jī)模型，介紹主要部件（對應(yīng)學(xué)生設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)原理圖），進(jìn)行演示。第一次發(fā)電機(jī)接小燈泡。當(dāng)線框緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡不亮；當(dāng)線框快轉(zhuǎn)時(shí)，小燈泡亮了，卻是一閃一閃的。第二次發(fā)電機(jī)接電流表。當(dāng)線框緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流計(jì)指針擺動(dòng)；仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)：線框每轉(zhuǎn)一周，電流計(jì)指針左右擺動(dòng)一次。表明電流的大小和方向都做周期性的

6、變化，這種電流叫交流電。2、分析交流電的變化規(guī)律投影顯示（或掛圖）：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)過程。線圈平面垂直于磁感線（甲圖），ab、cd邊此時(shí)速度方向與磁感線平行，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢，沒有感應(yīng)電流。（這時(shí)線圈平面所處的位置叫中性面。中性面的特點(diǎn)：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢最小為零，感應(yīng)電流為零。）當(dāng)線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°時(shí)（乙圖），即線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大。再轉(zhuǎn)過90°時(shí)（丙圖），線圈又處于中性面位置，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢。當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)

7、過90°時(shí)，處于圖（?。┪恢?，ab、cd邊的瞬時(shí)速度方向，跟線圈經(jīng)過圖（乙）位置時(shí)的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢方向也跟在（圖乙）位置相反。再轉(zhuǎn)過90°線圈處于起始位置（戊圖），與（甲）圖位置相同，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢。分析小結(jié)：線圈abcd在外力作用下，在勻強(qiáng)磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈的ab邊和cd邊作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。如果外電路是閉合的，閉合回路將產(chǎn)生感應(yīng)電流。ab和cd邊的運(yùn)動(dòng)不切割磁感線時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在起始時(shí)刻，線圈平面與中性面的夾角為，t時(shí)刻線圈平面與中性面的夾角為。分析得出，cd邊運(yùn)動(dòng)速度v與磁感線方向的夾角也是，設(shè)cd邊長度為L

8、，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則由于cd邊作切割磁感線運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為同理，ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為由于這兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢是串聯(lián)的，所以整個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為式中，是感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值，又叫振幅?？梢?，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢是按正弦規(guī)律變化，可以向外電路輸送正弦交流電。二、正弦交流電的周期、頻率和角頻率如圖2所示，為交流電發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電的過程及其對應(yīng)的波形圖。1、周期：交流電完成一次周期性變化所用的時(shí)間，叫做周期。也就是線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用的是時(shí)間。用T表示，單位是s（秒）。在圖2中，橫坐標(biāo)軸上有0到T的這段時(shí)間就是一個(gè)周期。2、頻率：交流電在單位時(shí)間（1s）完成得周期性變化的次數(shù)，叫做頻率

9、。用字母f表示，單位是赫茲，符號為Hz。常用單位還有千赫（kHz)和兆赫（MHz)，換算關(guān)系如下：。周期與頻率的關(guān)系：互為倒數(shù)關(guān)系，即T=1/f注意：我國發(fā)電廠發(fā)出的交流電都是50Hz，習(xí)慣上稱為“工頻”。世界各國所采用的交流電頻率并不相同，有興趣的同學(xué)可以查閱相關(guān)資料。（例如：美國、日本采用的市電頻率均為60Hz，110V。）周期與頻率都是反映交流電變化快慢的物理量。周期越短、頻率越高，那么交流電變化越快。3、角頻率：是單位時(shí)間內(nèi)角度的變化量，叫做角頻率。在交流電解析式中，是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。角頻率、頻率和周期的關(guān)系： 例題1：已知正弦電流i1=10sin（100t）A，i2=20sin（1

10、00t+2/3）A，分別求出它們的振幅、周期、頻率，并畫出它們的波形圖。三、相位和相位差1、相位：t = T時(shí)刻線圈平面與中性面的夾角為，叫做交流電的相位。相位是一個(gè)隨時(shí)間變化的量。當(dāng)t=0時(shí)，相位，叫做初相位（簡稱初相），它反映了正弦交流電起始時(shí)刻的狀態(tài)。注意：初相的大小和時(shí)間起點(diǎn)的選擇有關(guān)，習(xí)慣上初相用絕對值小于的角表示。相位的意義：相位是表示正弦交流電在某一時(shí)刻所處狀態(tài)的物理量，它不僅決定瞬時(shí)值的大小和方向，還能反映出正弦交流電的變化趨勢。2、相位差：兩個(gè)同頻正弦交流電，任一瞬間的相位之差就叫做相位差，用符號表示。即：（式5-4）如圖3所示?？梢?，兩個(gè)同頻率的正弦交流電的相位差，就是初相

11、之差。它與時(shí)間無關(guān)，在正弦量變化過程中的任一時(shí)刻都是一個(gè)常數(shù)。它表明了兩個(gè)正弦量之間在時(shí)間上的超前或滯后關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，規(guī)定用絕對值小于的角度（弧度值）表示相位差。以圖3所示為例：注意：如果已知正弦交流電的振幅、頻率（或者周期、角頻率）和初相（三者缺一不可），就可以用解析式或波形圖將該正弦交流電唯一確定下來。因此，振幅（最大值或有效值）、頻率（或周期、角頻率）、初相叫做正弦交流電的三要素。四、交流電的有效值一個(gè)直流電流與一個(gè)交流電流分別通過阻值相等的電阻，如果通電的時(shí)間相同，電阻R上產(chǎn)生的熱量也相等，那么直流電的數(shù)值叫做交流電的有效值。電流、電壓、電動(dòng)勢的有效值，分別用大寫字母I、U、E來

12、表示。注意：交流電有效值的概念是從能量角度進(jìn)行定義的。如果正弦交流電的最大值越大，它的有效值也越大；最大值越小，它的有效值也越小。理論和實(shí)驗(yàn)都可以證明，正弦交流電的最大值是有效值的倍。有效值和最大值是從不同角度反映交流電流強(qiáng)弱的物理量。通常所說的交流電的電流、電壓、電動(dòng)勢的值，不作特殊說明的都是有效值。例如，市電電壓是220V，是指其有效值為220V。例題2：有一電熱器，接到電壓有效值為10V的直流電源上，產(chǎn)生一定的熱功率；現(xiàn)將它改接到一交流電源上，所產(chǎn)生的熱功率為接到直流電源時(shí)的一半，則該交流電源電壓的最大值是多少？解：直流電源：熱功率為P=U2/R=102/R 交流電源：熱功率為P/=U/

13、2/R因?yàn)镻/=P/2，所以U/=7.07V，該交流電源電壓的最大值Um=10V。例題3：有一電熱器，接到一電壓最大值為10V的交流電源上，煮沸一壺開水所用時(shí)間為t，現(xiàn)將電熱器改接到另一交流電源上，煮沸相同一壺開水所用時(shí)間為t/3，則該交流電源電壓的最大值是多少？解：一交流電源上，熱量Q= U2t/R=（0.707×10）2t/R=50t/R接到另一交流電源上，熱量Q= U/2t/R= U/2t/3R所以該交流電源電源有效值U/=12.24V，最大值U/m=17.32V。提示：在前面的學(xué)習(xí)中，我們曾經(jīng)提到：在選擇電器的耐壓時(shí)，必須考慮電路中電壓的最大值；選擇最大允許電流時(shí)，同樣也是考

14、慮電路中出現(xiàn)的最大電流。例如：耐壓為220V的電容，不能接到電壓有效值為220V的交流電路上，因?yàn)殡妷旱挠行е禐?20V，對應(yīng)最大值為311V，會(huì)使電容器因擊穿而損壞。小結(jié)1、線圈在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)，線圈所圍面積的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，外電路閉合時(shí)，有交變電流。線圈每旋轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次；線圈兩次與中性面垂直時(shí)達(dá)到峰值。如此產(chǎn)生的交流電安正弦規(guī)律變化。2、正弦交流電的解析式，以及振幅、頻率（或周期、角頻率）、初相等。3、交流電有效值的概念是從能量角度加以定義，即交流電與直流電在熱效應(yīng)相等的條件下，直流電的電壓（電流強(qiáng)度）值為交流電壓（電流強(qiáng)度）的有效值。反饋學(xué)生接

15、受知識(shí)效果良好，作業(yè)質(zhì)量較高。作業(yè)P122練習(xí)中3、計(jì)算題反思加強(qiáng)學(xué)生理解能力的培養(yǎng)，著重基本概念的理解和運(yùn)用。托克遜縣職業(yè)高中理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次14級授課教師王鵬課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課題第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)相量與相量課型新授課時(shí)數(shù)3課時(shí)內(nèi)容1、正弦交流電的三種表示方法；2、相量求和與求差。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析學(xué)生剛接觸新知識(shí)。教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)相量求和與求差。板書設(shè)計(jì)第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)相量與相量一、解析法表示正弦交流電 三、相量表示正弦交流電二、波形圖表示正弦交流電 四、相量求和與求差教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程新課內(nèi)容：一、解析式表示法用三角函數(shù)式表示正弦交流電隨時(shí)間變化的關(guān)

16、系。正弦交流電的電動(dòng)勢、電壓和電流的解析式分別為：從上式知：已知交流電的有效值（或最大值）、頻率（或周期、角頻率）和初相，就可寫出它的解析式，從而也可算出交流電任何瞬時(shí)的瞬時(shí)值。二、波形圖表示法在平面直角坐標(biāo)系中，將時(shí)間t或角度t作為橫坐標(biāo)，與之對應(yīng)的e，u，i的值作為縱坐標(biāo)，作出e，u，i隨時(shí)間t或角度t變化的曲線，這種方法叫圖像法，這種曲線叫交流電的波形圖，它的優(yōu)點(diǎn)是可以直觀地看出交流電的變化規(guī)律。五點(diǎn)法畫正弦波形圖(畫一個(gè)周期內(nèi)的波形)。0/23/22sin01010參數(shù)起點(diǎn)波峰反相點(diǎn)波谷終點(diǎn)t0/2003/2020瞬時(shí)值0max0max0第一步畫坐標(biāo)時(shí)間t或角度t作為橫坐標(biāo)，與之對應(yīng)的

17、e，u，i的值作為縱坐標(biāo)。第二步描點(diǎn)起點(diǎn)（0，0）波峰（/20，max）反相點(diǎn)（0，0）波谷（3/20，max）終點(diǎn)（20，0）第三步畫曲線按正弦規(guī)律從起點(diǎn)畫光滑曲線。常見三角函數(shù)的變換：sin=cos（/2） sin= sin（）sin= sin（2K） sin= sin（2K+1）+ sin= sin（） sin= sin（+）例題：已知兩個(gè)交流電流的瞬時(shí)值表達(dá)式分別為i1=5sin（100t+/3）A，i2=10sin（100t-/6）A，試求：（1）最大值、有效值、周期、頻率、角頻率、初相、相位差；誰超前，誰滯后？（2）t=0.1s時(shí)的瞬時(shí)值大小。（3）作出波形圖。（4）第一次到達(dá)最大

18、值所需的時(shí)間各是多少？第一次過零所需的時(shí)間各是多少？三、旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)矢量不同于力學(xué)中的矢量，它是隨時(shí)間變化的矢量，它的加、減運(yùn)算服從平行四邊形法則。如何用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量？以坐標(biāo)原O為端點(diǎn)做一條有向線段，線段的長度為正弦量的最大值Im，旋轉(zhuǎn)矢量的起始位置與x軸正方向的交角為正弦量的初相，它以正弦量的角頻率為角速度，繞原點(diǎn)O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即在任意時(shí)刻t旋轉(zhuǎn)矢量與x周正半軸的交角為。則在任一時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)矢量在縱軸上的投影就等于該時(shí)刻正弦量的的瞬時(shí)值。如圖1所示，表示了某一時(shí)刻旋轉(zhuǎn)矢量與對應(yīng)的波形圖之間的關(guān)系。用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量的優(yōu)點(diǎn)：（1）方便進(jìn)行加、減運(yùn)算，旋轉(zhuǎn)矢量的加、減運(yùn)算服從平行四邊形

19、法則。（2）旋轉(zhuǎn)矢量既可以反映正弦量的三要素（振幅、頻率、初相），又可以通過它在縱軸上的投影求出正弦量的瞬時(shí)值。（3）在同一坐標(biāo)系中，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)矢量法可以處理多個(gè)同頻率旋轉(zhuǎn)矢量之間的關(guān)系。分析：同頻旋轉(zhuǎn)矢量在坐標(biāo)系中以同樣的角速度旋轉(zhuǎn)，各旋轉(zhuǎn)矢量之間的交角反映彼此之間的相位差。相位差不變，相對位置保持不變，各個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量是相對靜止的。因此，將它們當(dāng)作靜止情況處理，并不影響分析和計(jì)算的結(jié)果。注意：只有正弦量才能用旋轉(zhuǎn)矢量表示，只有同頻率正弦量才能借助于平行四邊形法則進(jìn)行旋轉(zhuǎn)矢量的加、減運(yùn)算。例題1：作出下列電流、電壓、電動(dòng)勢的相量圖。i=14.2sin(100t-1200)A u=311sin(10

20、0t+900)V e=311(100t+300)V解：如圖所示。（1）作基準(zhǔn)線0x軸；（2）確定比例單位；（3）從o點(diǎn)作三條射線，它們與基準(zhǔn)線ox的夾角分別為-1200、900和300。（4）在三條射線上截取線段，使線段的長度符合i、u、e的有效值與比例單位的比例，并在線段末加上箭頭（有向線段）和有效值相量符號。例題2：已知：i1=5.64sin(100t+600)A，i2=5.64sin(100t-600)A。用相量圖求：i=i1+i2和i=i1-i2。解：（1）求i=i1+i2：作出與i1、i2相對應(yīng)的有效值相量，如圖所示。應(yīng)用平行四邊形法則求和（和的長度表示正弦量的和的有效值，和與ox軸

21、正方向的夾角為正弦量和的初相，角頻率不變）。從圖中可以知道ox軸上、下各為一個(gè)等邊三角形，則I與I1、I2相等。即：I=I1+I2=4A 則Im=4×1.41=5.64A。又因?yàn)楹拖嗔颗cox軸方向一致，即和相量的初相為零。所以i=i1+i2=5.64sin(100t)A。（2）求i=i1-i2：作出與i1、i2相對應(yīng)的有效值相量，再作i2有效值相量的相反相量（它與i2有效值相量的相位差為）。再運(yùn)用平行四邊形法則求i2有效值相反相量與i1有效值相量的和，即為i1-i2的有效值相量。從圖中可以知道，差相量的有效值長度根據(jù)等腰三角形可求出I=2I1cos300=6.92A。差相量與ox軸垂

22、直，即差相量的初相為900。所以i=i1-i2=6.92sin(100t+900)A。小結(jié)正弦交流電的三種表示方法。反饋學(xué)生接受知識(shí)效果良好，作業(yè)質(zhì)量較高。作業(yè)P126練習(xí)3、計(jì)算題反思加強(qiáng)學(xué)生理解能力的培養(yǎng)，著重作圖的方法。托克遜縣職業(yè)高中理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次14級授課教師王鵬課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課題第三節(jié) 純電阻電路課型新授課時(shí)數(shù)2課時(shí)內(nèi)容1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電流、電壓間相位關(guān)系；3、電路的功率。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析學(xué)生學(xué)習(xí)過電阻的直流電路，但對交流電路中的參數(shù)關(guān)系不明確。教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)1、電流、電壓間的數(shù)量和相位關(guān)系；2、電路的功率計(jì)算。板書設(shè)

23、計(jì)第三節(jié) 純電阻電路一、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系 三、電路的功率二、電流、電壓間相位關(guān)系教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程引入課題：純電阻電路是最簡單的交流電路，它由交流電源和純電阻元件組成。在日常生活和工作中接觸到的白熾燈、電爐、電烙鐵等，都屬于電阻性負(fù)載，它們與交流電源聯(lián)接組成純電阻電路。新課內(nèi)容：一、電流、電壓間的數(shù)量關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)一：如圖1所示連接好電路，改變信號發(fā)生器的輸出電壓和頻率，觀察、記錄電流表和電壓表的讀數(shù)情況，研究電流、電壓間的數(shù)量關(guān)系。注意分析電流、電壓關(guān)系是否受電源頻率變化影響?，F(xiàn)象：從電流表，電壓表的讀數(shù)看出，電壓有效值與電流有效值之間成正比（與電源頻率變化無關(guān)），比值等于電阻的阻值

24、。分析：實(shí)驗(yàn)表明電壓有效值與電流有效值服從歐姆定律，即其電壓、電流最大值也同樣服從歐姆定律，即二、電流、電壓間的相位關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)二：將超低頻信號發(fā)生器的頻率選擇在6Hz左右，當(dāng)開關(guān)S閉合以后，仔細(xì)觀察直流電流表、直流電壓表的指針變化情況，及其之間的時(shí)間關(guān)系?，F(xiàn)象：電流表和電壓表的指針同時(shí)到達(dá)左邊最大值，同時(shí)歸零，又同時(shí)到達(dá)右邊最大值，即電流表與電壓表同步擺動(dòng)。分析：實(shí)驗(yàn)表明純電阻電路中，電流與電壓相位相同，相位差為零，即小結(jié)：純電阻電路中，電壓與電流同相，電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值之間服從歐姆定律，即注意：在交流電路中，上式是純電阻電路所特有的公式，只有在純電阻電路中，任一時(shí)刻的電壓、電流瞬時(shí)值服

25、從歐姆定律。根據(jù)我們剛才所作的演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在純電阻電路中電流、電壓的瞬時(shí)值、最大值、有效值之間均服從歐姆定律，且同相。我們可以用如上圖2波形圖、圖3旋轉(zhuǎn)矢量圖來形象地表述這種關(guān)系。三、純電阻電路的功率1、瞬時(shí)功率：某一時(shí)刻的功率叫做瞬時(shí)功率，它等于電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值的乘積。瞬時(shí)功率用小寫字母p表示以電流為參考正弦量，則電阻R兩端的電壓為，將i，uR帶入上式中分析：瞬時(shí)功率的大小隨時(shí)間作周期性變化，變化的頻率是電流或電壓的2倍，它表示出任一時(shí)刻電路中能量轉(zhuǎn)換的快慢速度。由（式5-10）可知，電流、電壓同相，功率p0，其中最大值為2UI，最小值為零。其電氣關(guān)系可用圖4表示。2、平均功率瞬

26、時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值稱為平均功率，用大寫字母P表示。根據(jù)歐姆定律，平均功率還可以表示為：式中UR兩端電壓有效值，單位是伏特,符號為V；I流過電阻的電流有效值，單位是安培，符號為A；R用電器的電阻值，單位是歐姆，符號為；P電阻消耗的平均功率，單位是瓦特，符號為W。例題1：一個(gè)標(biāo)有“220V，100W”的燈泡，加在燈泡兩端的電壓u=311sin314tV，求交流電的頻率、周期，通過燈泡的電流有效值和瞬時(shí)值表達(dá)式，燈泡的熱態(tài)電阻。解：由電壓u=311sin314tV可知 Um=311V，=314rad/s，0=0則交流電的頻率f=/2=314/（2×3.14）=50Hz 周期T=2/

27、=（2×3.14）/314=0.02s電壓有效值U=311/0.707=220V 則電流有效值I=P/U=100/2200.455A燈泡的熱態(tài)電阻R=U/I=220/0.455484電流的最大值Im=1.414×0.455=0.64A由于電流與電壓同頻率、同相，所以電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i=0.64sin314tA。例題2：將一個(gè)阻值為55的電阻絲，接到電壓u=311sin（100t-/3）V的電源上，通過電阻絲的電流是多少？寫出電流解析式。解：由電壓u=311sin（100t-/3）V可知 Um=311V電壓有效值U=311/0.707=220V 則電流有效值I=U/R=22

28、0/55=4A電流最大值Im=1.414×4=5.656A由于電流與電壓同頻率、同相，所以電流解析式為i=5.6564sin（100t-/3）A。結(jié)論：（1）純電阻交流電路中，電流和電壓同頻率、同相。（2）電壓與電流的最大值、有效值和瞬時(shí)值之間，都服從歐姆定律。（3）有功功率（平均功率）等于電流有效值與電阻兩端電壓的有效值之積。小結(jié)（1）純電阻交流電路中，電流和電壓同頻率、同相。（2）電壓與電流的最大值、有效值和瞬時(shí)值之間，都服從歐姆定律。（3）有功功率（平均功率）等于電流有效值與電阻兩端電壓的有效值之積。反饋學(xué)生接受知識(shí)效果良好，作業(yè)質(zhì)量較高。作業(yè)P131練習(xí)2、計(jì)算題反思加強(qiáng)學(xué)生

29、理解能力的培養(yǎng)，著重三個(gè)結(jié)論的運(yùn)用。托克遜縣職業(yè)高中理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次14級授課教師王鵬課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課題第四節(jié) 純電感電路課型新授課時(shí)數(shù)2課時(shí)內(nèi)容1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電流、電壓間相位關(guān)系；3、電路的功率。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析學(xué)生知道電感的基本知識(shí)，但對交流電路的運(yùn)用不清楚。教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電流、電壓間相位關(guān)系；3、電路的功率。板書設(shè)計(jì)第四節(jié) 純電感電路一、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系 三、電路的功率二、電流、電壓間相位關(guān)系教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程新課內(nèi)容： 一個(gè)忽略了電阻和分布電容的空心線圈，與交流電源聯(lián)接組成的

30、電路叫做純電感電路，如圖1所示。純電感電路是理想電路。實(shí)際的電感線圈都有一定的電阻，當(dāng)電阻很小，小到可以忽略不計(jì)時(shí)，電感線圈與交流電源聯(lián)接成的電路可以視為純電感電路。根據(jù)純電感電路計(jì)算出來的結(jié)果與實(shí)際電感線圈電路的結(jié)果近似。一、純電感電路電壓與電流數(shù)量、相位關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)一：如圖1所示連接好電路，在保證電源頻率一致的情況下，改變信號發(fā)生器的輸出電壓，觀察、記錄電流表和電壓表的讀數(shù)情況，研究電流、電壓間的數(shù)量關(guān)系。改變電源頻率，重復(fù)之前的步驟。注意分析電流電壓關(guān)系是否受電源頻率變化影響。現(xiàn)象：分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，電壓與電流的有效值成正比，且其比值隨電源頻率變化，電源頻率越高，電壓/電流比值越大。規(guī)律

31、及分析：電壓與電流有效值之間關(guān)系如下式：式中UL電感線圈兩端的電壓有效值，單位是伏特，符號為V；I通過線圈的電流有效值，單位是安培，符號為A；XL電感的電抗，簡稱感抗，單位是歐姆，符號為。上式叫做純電感電路的歐姆定律。感抗是新引入的物理量，它表示線圈對通過的交流電所呈現(xiàn)出來的阻礙作用。將上式兩端同時(shí)乘以，可得這表明在純電感電路中，電壓、電流的最大值也服從歐姆定律。感抗：理論和實(shí)驗(yàn)證明，感抗的大小與電源頻率成正比（演示實(shí)驗(yàn)一中可以觀察到），與線圈的電感成正比。感抗的公式為式中f電壓頻率，單位是赫茲，符號為Hz；L線圈的電感，單位是亨利，符號為H；XL線圈的感抗，單位是歐姆，符號為。線圈的感抗XL

32、和電阻R的作用相似，但是它與電阻R對電流的阻礙作用有本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)感抗計(jì)算式可知，感抗在直流電路中值為零，對電流沒有阻礙作用；只有在電流頻率大于零，即為交流電時(shí)，感抗才對電流由阻礙作用，且頻率越高，阻礙作用越大。這也反映了電感元件“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻”的特性，其本質(zhì)為電感元件在電流變化時(shí)所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢對交變電流的反抗作用。演示實(shí)驗(yàn)二：將低頻信號發(fā)生器的頻率選擇在6Hz以下，當(dāng)開關(guān)S閉合以后，仔細(xì)觀察直流電流表、直流電壓表的指針變化情況，及其之間的時(shí)間關(guān)系?，F(xiàn)象：可以看到電壓表指針到達(dá)右邊最大值時(shí)，電流表指針指向中間零值；當(dāng)電壓表指針由右邊最大值返回中間零值時(shí)，電流表指針由零值到

33、達(dá)右邊最大值；當(dāng)電壓表指針運(yùn)動(dòng)到左邊最大值時(shí)，電流表指針運(yùn)動(dòng)到中間零值分析：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在純電感電路中，電壓超前電流/2。結(jié)論：在純電感電路中，電感兩端的電壓uL超前電流/2，線圈兩端的電壓為根據(jù)電流、電壓的解析式，作出電流和電壓的波形圖以及它們的旋轉(zhuǎn)矢量圖，分別入圖3、圖2所示。二、純電感電路的功率1、瞬時(shí)功率純電感電路中的瞬時(shí)功率等于電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值的乘積，即分析：純電感電路的瞬時(shí)功率p是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，其頻率為電源頻率的2倍。，振幅為UI，其波形圖如圖4所示。2、平均功率平均功率值可通過曲線與t軸所包圍的面積的和來求。分析圖4可知，表示功率的綠色曲線與t軸所圍組成的面積，

34、t軸以上部分與t軸以下的部分相等，即p0與p0的部分相等，這兩部分和為零。這說明純電感電路中平均功率為零，即純電感電路的有功功率為零。其物理意義是，純電感電路不消耗電能。3、無功功率雖然純電感電路不消耗能量，但是電感線圈L和電源E之間在不停的進(jìn)行著能量交換。分析講解：如圖3所示。（1）在0T/4和T/23T/4這兩個(gè)1/4周期中，由于電流的絕對值不斷增加，因此電源克服線圈自感電動(dòng)勢做功，電感線圈磁場能不斷增大。表現(xiàn)在波形圖中，這兩個(gè)1/4周期內(nèi)，uL和i的方向相同，瞬時(shí)功率為正值，這表明電感線圈L從電源吸取了能量，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿軆?chǔ)存在線圈中。（2）在 T/4T/2和3T/4T這兩個(gè)1/4周

35、期中，電流的絕對值不斷減小，因此線圈自感電動(dòng)勢克服電源做功，電感線圈磁場能不斷減少。表現(xiàn)在波形圖中，這兩個(gè)1/4周期內(nèi)，uL和i的方向相反，瞬時(shí)功率p為負(fù)值，這表明電感線圈L將它的磁場能還給電源，即電感線圈L釋放出能量。為反映純電感電路中能量的相互轉(zhuǎn)換，把單位時(shí)間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值（即瞬時(shí)功率的最大值），叫做無功功率，用符號QL表示。 式中UL線圈兩端的電壓有效值，單位是伏特，符號為V；I通過線圈的電流有效值，單位是安培，符號為A；QL感性無功功率，單位是乏，符號為var。無功功率中“無功”含義是“交換”而不是“消耗”，它相對于“有功”而言。決不可把“無功”理解為“無用”。它實(shí)質(zhì)上是表明電路中

36、能量交換的最大速率。例題1：有一個(gè)電感為2.2mH的電感線圈，將它接到電壓有效值為220V，角頻率為105rad/s的交流電源上。求線圈的感抗和通過線圈的電流有效值。解：線圈的感抗：XL=L=105×2.2×10-3=220通過線圈的電流有效值：I=U/XL=220/220=1A例題2：把一個(gè)電阻可以忽略的線圈，接到u=311sin（100t+/3）V的電源上，線圈的電感是0.35H，試求：（1）線圈的感抗；（2）電流的有效值；（3）電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；（4）電路的無功功率；（5）作出電壓和電流的相量圖。解：由u=311sin（100t+/3）V可以得到Um=311V =1

37、00rad/s u=/3（1）線圈的感抗：XL=L=100×3.14×0.35110（2）電壓的有效值：U=0.707Um=0.707×311=220V則流過線圈的電流有效值為I=U/XL=220/110=2A（3）純電感電路中，電壓超前電流/2，即ui=/2則電流的初相位：i=u-/2=/3-/2=-/6電流的最大值：Im=1.414I=1.414×2=2.828A所以電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=2.828sin（100t-/6）A（4）電路的無功功率：QL=ULI=220×2=440var（5）電壓和電流的相量圖如圖所示。小結(jié)1、在純電感的交流

38、電路中，電流和電壓是同頻率的正弦量。（在直流電路中電感電壓恒為零，相當(dāng)于斷路。）2、電壓uL與電流的變化率 成正比，電壓超前電流/2。3、電流、電壓最大值和有效值之間都服從歐姆定律，而瞬時(shí)值不服從歐姆定律，要特別注意。 4、電感是儲(chǔ)能元件，它不消耗電能，其有功功率為零，無功功率等于電壓有效值與電流有效值之積。反饋學(xué)生接受知識(shí)效果良好，作業(yè)質(zhì)量較高。作業(yè)P137練習(xí)3計(jì)算題反思加強(qiáng)學(xué)生理解能力的培養(yǎng)，著重三個(gè)結(jié)論的運(yùn)用。托克遜縣職業(yè)高中理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次14級授課教師王鵬課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課題第五節(jié) 純電容電路課型新授課時(shí)數(shù)2課時(shí)內(nèi)容1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電流、電壓間相位關(guān)系；3、電

39、路的功率。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過電容器的基礎(chǔ)知識(shí)，但對電容器在交流電路中的應(yīng)用不明白。教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電流、電壓間相位關(guān)系；3、電路的功率。板書設(shè)計(jì)第五節(jié) 純電容電路一、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系 三、電路的功率二、電流、電壓間相位關(guān)系教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程新課內(nèi)容： 把電容器接到交流電源上，如果電容器的漏電電阻和分布電感可以忽略不計(jì)，這種電路叫做純電容電路。如圖1所示。一、純電容電路電壓與電流數(shù)量關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)一：如圖1所示連接好電路，在保證電源頻率一致的情況下，改變信號發(fā)生器的輸出電壓，觀察、記錄電流表和電壓表的讀數(shù)情況，

40、研究電流、電壓間的數(shù)量關(guān)系。改變電源頻率，重復(fù)之前的步驟。注意分析電流、電壓關(guān)系是否受電源頻率變化影響?，F(xiàn)象：分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，電壓與電流的有效值成正比，且其比值隨電源頻率變化，電源頻率越高，電壓/電流比值越小。規(guī)律及分析：電壓與電流有效值之間關(guān)系如下式： 式中UC電容器兩端電壓的有效值，單位是伏特，符號為V；I 電路中電流有效值，單位是安培，符號為A；XC電容的電抗，簡稱容抗，單位是歐姆，符號為。上式叫做純電容電路的歐姆定律。容抗是新引入的物理量，它表示電容元件對電路中的交流電所呈現(xiàn)出來的阻礙作用。將上兩端同時(shí)乘以，可得：這表明在純電容電路中，電壓、電流的最大值也服從歐姆定律。容抗：理論和實(shí)

41、驗(yàn)證明，容抗的大小與電源頻率成反比（演示實(shí)驗(yàn)一中可以觀察到），與電容器的電容成反比。容抗的公式為式中f 電壓頻率，單位是赫茲，符號為Hz；C電容器的電容，單位是法拉，符號為F；XC電容器的容抗，單位是歐姆，符號為。當(dāng)頻率一定時(shí)，在同樣大小的電壓作用下，電容越大的電容器所存儲(chǔ)的電荷量就越多，電路中的電流也就越大，電容器對電流的阻礙作用也就越??；當(dāng)外加電壓和電容一定時(shí)，電源頻率越高，電容器充、放電的速度越快，電荷移動(dòng)速率也越高，則電路中電流也就越大，電容器對電流的阻礙作用也就越小。這也反映了電感元件“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻”的特性，其本質(zhì)為電感元件在電流變化時(shí)所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢對交變電流的

42、反抗作用。特別注意，對于直流電（f=0），容抗趨于無窮大，可將電容元件視為斷路。用一句話總結(jié)電容元件的特性：“通交流，阻直流；通高頻，阻低頻”。（注意聯(lián)系電感元件特性進(jìn)行對比講解）二、純電容電路電壓與電流相位關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)二：將低頻信號發(fā)生器的頻率選擇在6Hz以下，當(dāng)開關(guān)S閉合以后，仔細(xì)觀察直流電流表、直流電壓表的指針變化情況，及其之間的時(shí)間關(guān)系?，F(xiàn)象：可以看到電流表指針到達(dá)右邊最大值時(shí)，電壓表指針指向中間零值；當(dāng)電流表指針由右邊最大值返回中間零值時(shí)，電壓表指針由零值到達(dá)右邊最大值；當(dāng)電流表指針運(yùn)動(dòng)到左邊最大值時(shí)，電壓表指針運(yùn)動(dòng)到中間零值。分析：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在純電容電路中，電壓滯后于電流/2。

43、結(jié)論：在純電容電路中，電容器間兩端的電壓uC滯后電流/2，線圈兩端的電壓為： 。則電路中的電流為： 。根據(jù)電流、電壓的解析式，作出電流和電壓的波形圖以及它們的旋轉(zhuǎn)矢量圖，分別入圖3、圖2所示。三、純電容電路的功率1、瞬時(shí)功率純電容電路中的瞬時(shí)功率等于電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值的乘積，即分析：純電容電路的瞬時(shí)功率p是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，其頻率為電源頻率的2倍。，振幅為UI，其波形圖如圖4所示。2、有功功率 PC = UIcosj = 0。與純電感電路相似，從圖4中可以看出，純電容電路的有功功率為零，這說明純電容電路也不消耗電能。3、無功功率 與純電感電路相似，雖然純電容電路不消耗能量，但是電容元

44、件C和電源之間在不停的進(jìn)行著能量交換。無功功率：把單位時(shí)間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值（即瞬時(shí)功率的最大值），叫做無功功率，用符號QC表示。式中UC電容器兩端的電壓有效值，單位是伏特，符號為V； I 通過電容器的電流有效值，單位是安培，符號為A；QC感性無功功率，單位是乏，符號為var。無功功率中“無功”含義是“交換”而不是“消耗”，它相對于“有功”而言。決不可把“無功”理解為“無用”。它實(shí)質(zhì)上是表明電路中能量交換的最大速率。例題1：電容器的電容C=40F,把它接到u=311sin（314t-/3）V的電源上，試求：（1）電容的容抗；（2）電流的有效值；（3）電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；（4）電路的無功功率；（

45、5）作出電壓和電流的相量圖。解：由u=311sin（314t-/3）V可以得到Um=311V =314rad/s u=-/3（1）電容的容抗：XC=1/C=1/（314×40×10-6）80（2）電壓的有效值：U=0.707Um=0.707×311=220V則電流有效值為I=U/XL=220/80=2.75A（3）純電容電路中，電流超前電壓/2，即iu=/2則電流的初相位：i=u+/2=/2-/3=/6電流的最大值：Im=1.414I=1.414×2.75=3.89A所以電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=3.89sin（314t+/6）A（4）電路的無功功率：QL

46、=ULI=220×2.75=605var（5）電壓和電流的相量圖如圖所示。例題2：把一個(gè)電容C=40F的電容器,分別接到電壓為220V、頻率為50Hz和電壓為220V、頻率為500Hz的電源上，試分別求出電容器的容抗和電流的有效值。解：（1）當(dāng)f1=50Hz，U=220V時(shí)，則電容器的容抗為 XC=1/2fC=1/(2×3.14×50×58.5×10-6)54.4電流有效值為I=U/XL=220/54.44.04A（2）當(dāng)f2=500Hz，U=220V時(shí)，則電容器的容抗為 XC=1/2fC=1/(2×3.14×500

47、5;58.5×10-6)5.44電流有效值為I=U/XL=220/5.4440.4A小結(jié)1、在純電容電路中，電流和電壓是同頻率的正弦量。2、電流i與電壓的變化率 成正比，電流超前電壓/2。3、電流、電壓最大值和有效值之間都服從歐姆定律。電壓與電流瞬時(shí)值因相位相差/2，不服從歐姆定律，要特別注意 。4、電容是儲(chǔ)能元件，它不消耗電能，電路的有功功率為零。無功功率等于電壓有效值與電流有效值之積。反饋學(xué)生接受知識(shí)效果良好，作業(yè)質(zhì)量較高。作業(yè)P142練習(xí)2、計(jì)算題反思加強(qiáng)學(xué)生理解能力的培養(yǎng)，著重四個(gè)結(jié)論的運(yùn)用。四川省仁壽縣職業(yè)中專學(xué)校理論教學(xué)教案專業(yè)電子班次春二授課教師王朝輝課程電工技術(shù)基礎(chǔ)課

48、題第六節(jié) RL串聯(lián)電路課型新授課時(shí)數(shù)3課時(shí)內(nèi)容1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電路的阻抗；3、電路的功率。教學(xué)程序看書、講授、小結(jié)學(xué)情分析教學(xué)方法手段講授法黑板+粉筆重點(diǎn)難點(diǎn)1、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系；2、電路的阻抗；3、電路的功率。板書設(shè)計(jì)第六節(jié) RL串聯(lián)電路一、電流、電壓間數(shù)量關(guān)系 三、電路的功率二、電路的阻抗教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程引入課題：熒光燈是最常見的RL串聯(lián)電路，它是把鎮(zhèn)流器（電感線圈）和燈管（電阻）串聯(lián)起來，在接到交流電源上。如圖所示。用電壓表測得電源電壓為200V，鎮(zhèn)流器兩端電壓為190V，燈管兩端電壓為110V。線圈直流串聯(lián)電路中，總電壓等于分電壓之和的規(guī)律在交流電路中不適用了

49、，即UUL+ UC，其原應(yīng)是uL、uC相位不同。新課內(nèi)容：分析RL串聯(lián)電路應(yīng)把握的基本原則：1、串聯(lián)電路中電流處處相等，選擇正弦電流為參考正弦量。2、電感元件兩端電壓uL相位超前其電流iL 相位/2。一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系以電流為參考正弦量，令 則電阻兩端電壓為電感線圈兩端的電壓為電路的總電壓u為作出電壓的旋轉(zhuǎn)矢量圖，如圖2所示。U、UR和UL構(gòu)成直角三角形，可以得到電壓間的數(shù)量關(guān)系為以上分析表明：總電壓的相位超前電流從電壓三角形中，還可以得到總電壓和各部分電壓之間的關(guān)系二、RL串聯(lián)電路的阻抗對 進(jìn)行處理，得式中U電路總電壓的有效值，單位是伏特，符號為V； I 電路中電流的有效值，單位是安培，符號為A；|Z|電路的阻