5電工基礎(chǔ)第五章教案

1、第五章正弦交流電語(yǔ)一1、正弦交流電的基本概念課時(shí)一教學(xué)目的1、了解正弦交流電的產(chǎn)生原理、初步理解正弦交流電表達(dá)式形式；2、熟悉正弦交流電的三要素含義及確定方法教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1、交流電的產(chǎn)生、三要素含義及確定方法2、兩正弦交流電的相位差物理意義及判定方法電壓表擴(kuò)大量程的方法和計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：兩正弦交流電的相位差物理意義及判定方法。教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：三課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：I、復(fù)習(xí)提問(wèn)：1直流電的定義及表示2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象通過(guò)回顧電能的應(yīng)用引入交流電及本節(jié)課題- 正弦交流電的產(chǎn)生II、講授新課：一、交流電的產(chǎn)生：1 .動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：按圖 5-3連接電路，使線圈

2、 abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察檢流計(jì)的變化 情況。2 .提問(wèn)觀察到的現(xiàn)象。3 .分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：e ab=Blvsin(t0), ecd=Blvsin(t 0),e = e ab=+ecd = 2 Blvsin( to) = E msin( to)4 .結(jié)論：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，可以向外電路輸送正弦交流電。5注意：實(shí)際電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造比較復(fù)雜，線圈的匝數(shù)很多，而且嵌在硅鋼片制成的鐵心上，叫 做電樞；磁極一般也不止一對(duì)，是由電磁鐵構(gòu)成的。一般多采用旋轉(zhuǎn)磁極式，即電樞不動(dòng)，磁極 轉(zhuǎn)動(dòng)。二、正弦交流電的周期、頻率和角頻率：如果電流或電壓的大小及方向都隨時(shí)間做周

3、期性變化，則稱(chēng)之為交流電。分析說(shuō)明：1電流大小及方向均有規(guī)律地改變；2為周期性變化的電流周期性信號(hào)：指每隔相同的時(shí)間重復(fù)出現(xiàn)的電壓及電流。1周期周期：完成一個(gè)周期性變化所需用的時(shí)間，或重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間叫做周期，用T表示，單位So2 頻率頻率：一秒鐘重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)，符號(hào) F,單位HZ。表不：符號(hào)f表布,單位赫茲、千赫茲、兆赫茲例如，我們家庭用的交流的頻率是50Hz,習(xí)慣上稱(chēng)為工頻，即每秒釧做50個(gè)周期性變化，那么完成一個(gè)周期性變化所用的時(shí)間是1/50秒，即周期是1/50秒。一，一，一1周期與頻率的關(guān)系：T -f3角頻率：分析公式 eab=Blvsin(t o)定義：一秒鐘變化的角度，單位周期與角頻

4、率間關(guān)系：Trad/s2即由交流電表達(dá)式中角頻率可求出周期。舉例照明電路中正弦交流電周期 2同樣角頻率與頻率之間的關(guān)系為：=2 71fTT=0.02S例題1:已知：正弦交流電流i 1=10 J2sin(100 % t)A , i 2=20sin(100 % t + 2兀/3)A ,分別求出 它們的（1）振幅；（2）周期；（3）頻率；（4）畫(huà)出它們的波形圖。 解：先分析正弦交流電流公式的各部分涵義。(1)從 i 1=10 J2 sin(100 % t)A 可知,2 -（2）由可得T1一1 一一由f 一可得 Tf1f2（4）波形圖由同學(xué)們自己畫(huà)出，并與圖 出、復(fù)習(xí)小結(jié)：1 .回顧正弦交流電是怎樣產(chǎn)

5、生的。2 .說(shuō)說(shuō)什么是正弦交流電的周期、頻受VI、課余作業(yè)： 課本P206選擇題第I 1m = 10 . 2 A1 = 100 兀 rad/s-s = 0.02s, T 2=T1=0.02s110011一 一 s Ti 5011一 一 sT2505-5對(duì)比。和角頻率，它們之間的關(guān)系又是怎樣的。1、2 題.V、教學(xué)后記:語(yǔ)一1、正弦交流電的基本概念課時(shí)二教學(xué)目的1、加深理解正弦交流電的三要素；2、認(rèn)識(shí)正弦交流電的相位和相位差 教學(xué)重、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：1、理解正弦交流電的相位和相位差；2、兩正弦交流電的相位差物理意義及判定方法。教學(xué)難點(diǎn)：兩正弦交流電的相位差物理意義及判定方法。教學(xué)方法：講授法教學(xué)

6、時(shí)數(shù)：一課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：I、復(fù)習(xí)提問(wèn)：1正弦交流電是怎樣產(chǎn)生的？2正弦交流電的周期、頻率和角頻率的含義是什么？_通過(guò)回顧表達(dá)式eab=Emsin( t 嘰分析正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)(電流)的瞬時(shí)變化規(guī)律 由振幅Em和sin ( t0)共同決定。(t0)表示的是什么呢？導(dǎo)入新課：本節(jié)課，讓我們共同學(xué)習(xí)相位及相位差的有關(guān)知識(shí)。II、講授新課：一、相位和相位差1 .相位的意義：t時(shí)刻線圈平面與中性面之間的夾角為(t0)。2 .相位定義：任意一個(gè)正弦量y = Asin( t0)的中的(t0)稱(chēng)為相位。3 .初相位：相位中的0,稱(chēng)為初相位，可反映正弦交流電的初始(t=0)的值

7、。4 .相位差：兩個(gè)同頻率正弦量的相位之差(與時(shí)間t無(wú)關(guān))。可證明：兩個(gè)同頻率正弦量的相位之差等于初相位之差。設(shè)第一個(gè)正弦量的初相為01,第二個(gè)正弦量的初相為02,則這兩個(gè)正弦量的相位差為10102并規(guī)定I 12180 或 I 12(或超前)12；(或落后)|12| ；兩個(gè)正弦量的相位關(guān)系的討論:(1)當(dāng)12 0時(shí)，稱(chēng)第一個(gè)正弦量比第二個(gè)正弦量的相位越前(2)當(dāng)12 /2 sin( t 30 ) A , i 2 = 4V2 sin( t 60 ) A。試求：i1 i2解 : 首先用復(fù)數(shù)相量表示正弦量i 1 、 i 2。解題過(guò)程： 略 2 練習(xí)畫(huà)出上題中兩電流的波形圖。出、課堂小結(jié)：正弦交流電常

8、見(jiàn)直觀表示方法有波形圖和解析式的方法，這兩種由于直觀明了，常見(jiàn)于電路定性分析中；而矢量圖及相量表示法由于作圖計(jì)算的方便性，常用于輔助計(jì)算，但精確度不高。幾種方法的綜合使用，為我們分析交流電路提供了良好的工具。VI、課余作業(yè)：P206判斷第1,2,3題。V、 教學(xué)后記：第五章 正弦交流電5-3、純電阻電路教學(xué)目的1 .掌握純電阻元件的正弦交流電路的組成；2 .掌握純電阻元件的正弦交流電路的電壓電流關(guān)系；3 .掌握純電阻元件的正弦交流電路的功率。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.純電阻元件的正弦交流電路的電壓電流關(guān)系;2.純電阻元件的正弦交流電路的功率。教學(xué)難點(diǎn)：純電阻元件的正弦交流電路的電壓電流關(guān)系；教

9、學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：一課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：I、導(dǎo)入新課：請(qǐng)列舉我們家中電阻性質(zhì)的負(fù)載，你知道這種性質(zhì)的電器工作時(shí)電路中的電流與 電壓之間的關(guān)系吧？這節(jié)課讓我們一起探究純電阻電路的有關(guān)知識(shí)。II、講授新課：什么是純電阻電路？只含有電阻元件的交流電路叫做純電阻電路，如含有白熾燈、電爐、電 烙鐵等電路。一、 電壓、電流的問(wèn)數(shù)量關(guān)系1 .動(dòng)手：實(shí)際探究電壓、電流的間數(shù)量關(guān)系。2 .實(shí)驗(yàn)現(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， 比值等于電阻的阻值。在電阻R上的正弦交流電壓瞬時(shí)值為3 .得出結(jié)論：純電阻電路中，電流最大值與電壓最大值之間的關(guān)系服從

10、歐姆定律。設(shè)加u = Umsin（ t）,則通過(guò)該電阻的電流瞬時(shí)值為i *n（ 0由。其中. Umm R因此把等式兩邊同時(shí)除由于純電阻電路中正弦交流電壓和電流的振幅值之間滿足歐姆定律, 以后，即得到有效值關(guān)系，即UjI 一或U RIR這說(shuō)明，正弦交流電壓和電流的有效值之間也滿足歐姆定律。二、電壓、電流間相位關(guān)系1 .動(dòng)手：實(shí)際探究電壓、電流間相位關(guān)系。2 .實(shí)驗(yàn)現(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)回到零值，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)。3 .得出結(jié)論：電阻與電壓、電流的瞬時(shí)值之間的關(guān)系服從歐姆定律。設(shè)加在電阻R上的正弦交流電壓瞬時(shí)值為u = Umsin（ t）

11、則流過(guò)電阻的電流則為i=i msin（ t）電阻的兩端電壓 u與通過(guò)它的電流i同相。公式表示純電阻電路中電流電壓關(guān)系：Uri 一R三、純電阻電路的功率1 .瞬時(shí)功率p=ui若i=Imsin( t)則R兩端的電壓為UR=Umsin( t)代入則有P=ui= Um sin( t) Im sin( t)= UmIm sin 2 ( t尸UI-UIcos2( t)作圖分析，得出結(jié)論：瞬時(shí)功率的大小作周期性變化，變化的頻率是電流或電壓的兩倍，電流、 電壓同相，功率 P0,其中最大值是2UI,最小值是零。2 .平均功率瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率稱(chēng)為平均功率，用大寫(xiě)字母P表示，則有P=UI=RI2=Ur

12、2式中U R兩端電壓有效值，符號(hào)為 V；I R流過(guò)電阻的電流有效值，單位是安，符號(hào)為 A;R用電器的電阻值，單位是歐，符號(hào)為 ；P電阻R消耗的電功率，單位是瓦，符號(hào)為 W電阻是耗能元件，電阻消耗電能說(shuō)明電流做了功，從做功的角度講又把平均功率叫做有功功率。結(jié)論：(1) 純電阻交流電路中，電流和電壓同相位。(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) 有功功率等于電流有效值與電阻兩端電壓的有效值之積?！纠}】 在純電阻電路中，已知電阻R = 44 ,交流電壓u = 311sin(314t + 30 ) V,求通過(guò)該電阻的電流大??？并寫(xiě)出電流的解析式。解：解析式i 7.071

13、sin(314 t + 30 ) A ,大小(有效值)為I 707 5A出、課堂小結(jié)：1 .純電阻交流電路中，電流和電壓同相位。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 .有功功率等于電流有效值與電阻兩端電壓的有效值之積。VI、課余作業(yè)： 課本P126小練習(xí)1、2、3題。V、教學(xué)后記：第五章正弦交流電5 4、 純電感電路教學(xué)目的1. 掌握純電感電路電壓與電流的關(guān)系及旋轉(zhuǎn)矢量圖。2. 掌握感抗、有功功率與無(wú)功功率的概念及計(jì)算方法。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1. 純電感元件的正弦交流電路的電壓電流關(guān)系；2. 純電感元件的正弦交流電路的功率。教學(xué)難點(diǎn)：1. 純電感元件的正弦交流電路

14、的電壓電流關(guān)系；2. 感抗的概念；教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：2 課時(shí)授完（只講授第一課時(shí)）。教 具： 黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：I 、復(fù)習(xí)提問(wèn)：1 直流電的定義及表示2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象通過(guò)回顧電能的應(yīng)用引入交流電及本節(jié)課題- 正弦交流電的產(chǎn)生II 、講授新課： 一、電感對(duì)交流電的阻礙作用1 感抗的概念反映電感對(duì)交流電流阻礙作用程度的參數(shù)叫做感抗顯然，感抗與電阻的單位相同，都是歐姆I-UXl ()。2 .電感電流與電壓的相位關(guān)系電感電壓比電流超前 90 (或/2),即電感電流比電壓滯后90 ,如圖8-2所示?！纠?-2】 已知一電感L = 80 mH ,外加電壓Ul = 50 V2 sin(3

15、14t 65 ) V。試求：(1)感抗Xl , (2)解：(2)電感中的電流Il, (3)電流瞬時(shí)值iL。 (1)電路中的感抗為Xl = L = 314 0.08 25Ul 50I l 2 AXl 25電感電流iL比電壓ul滯后90。，則1 .電感電流與電壓的大小關(guān)系；2 .電感電流與電壓的相位關(guān)系。VI、課余作業(yè)：課本 P116小練習(xí)1、2.V、教學(xué)后記：第五章正弦交流電5-5、純電容電路教學(xué)目的1 .掌握純電容電路電容元件的電壓與電流關(guān)系及旋轉(zhuǎn)矢量圖2 .掌握純電容抗、有功功率及無(wú)功功率。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.純電容元件的正弦交流電路的電壓電流關(guān)系；2.純電容元件的正弦交流電路的功率。

16、教學(xué)難點(diǎn)：純電容元件的正弦交流電路的電壓電流關(guān)系；教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：一課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：I、復(fù)習(xí)提問(wèn)：1直流電的定義及表示2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象通過(guò)回顧電能的應(yīng)用引入交流電及本節(jié)課題-正弦交流電的產(chǎn)生II、講授新課：一、電容對(duì)交流電的阻礙作用1 .容抗的概念反映電容對(duì)交流電流阻礙作用程度的參數(shù)叫做容抗。容抗按下式計(jì)算Xl11C 2 fC容抗和電阻、電感的單位一樣，也是歐姆 （）。2 .電容在電路中的作用在電路中，用于“通交流、隔直流”的電容叫做隔直電容器；用于“通高頻、阻低頻”將高 頻電流成分濾除的電容叫做高頻旁路電容器。二、電流與電壓的關(guān)系1 .電容電流與電壓

17、的大小關(guān)系動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究純電容電路中電流與電壓的關(guān)系 電容電流與電壓的大小關(guān)系為IXC2 .電容電流與電壓的相位關(guān)系動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究純電容電路中電流與電壓的關(guān)系電容電流比電壓超前90 （或/2）,即電容電壓比電流滯后90 ,如圖8-3所示。設(shè)電容器兩端電壓為圖電容電壓與電流的波形圖與相量圖Uc=Umsin (t)則電路中的電流為i= Umsin( t)三、純電容電路的功率1 .瞬時(shí)功率純電容電路的瞬時(shí)功率等于電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值之積，即P=ui=Umsin( t) Umsin ( t)= 2U U sin ( t)x42lcos( t )=UI sin 2( t)結(jié)論：純野心家電路的瞬時(shí)功率P是隨

18、時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，它的頻率為電流或電壓頻率的2倍，振幅為UI,從圖中不能發(fā)現(xiàn)，純電容電路的有功功率為零。說(shuō)明純電容電路不消耗電能。2 .無(wú)功功率同純電感電路相似，雖然純電容電路不消耗能量，但是電容器和電源之間進(jìn)行著能量 的交換。為了表示電容器與電源能量交換的多少，把瞬時(shí)功率的最大值叫做電容器的 無(wú)功功率，即Qc = Ucl式中Uc電容器兩端電壓有效值，I電路中電流有效值；Qc 容性無(wú)功功率，單位是乏，符號(hào)為 var。容性無(wú)功功率的公式還常寫(xiě)成uC20. 2sin(314t 20 ) V ,試求： Qc =唱=XcI 2【例題】已知一電容C = 127 F,外加正弦交流電壓容抗xc； (2)

19、電流大小lc; (3)電流瞬時(shí)值ic解：(1)Xc(2) IcUXcL C 20 25250.8 A(3)電容電流比電壓超前90 ,則ic0.8.2sin(314t110 ) A出、課堂小結(jié):1 .電容電流與電壓的大小關(guān)系；2 .電容電流與電壓的相位關(guān)系；3 .純電容電路的功率。VI、課余作業(yè)：課本 P116小練習(xí)1、2.V、教學(xué)后記：第五章正弦交流電語(yǔ)6、RL串聯(lián)電路教學(xué)目的1 .掌握RL串聯(lián)電路的分析方法。2 .掌握RL串聯(lián)電路中的阻抗及電壓三角形和阻抗三角形的概念。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：掌握RL串聯(lián)電路的分析方法。教學(xué)難點(diǎn)：掌握RL串聯(lián)電路中的阻抗及電壓三角形和阻抗三角形的概念。教學(xué)方法

20、：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：兩課時(shí)授完(第一課時(shí))。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：I、導(dǎo)入新課：請(qǐng)同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)量日光燈電源電壓、鎮(zhèn)流器電壓和燈管兩端電壓。為什么UW3+UL呢？你對(duì)日光燈這種電路了解嗎？本節(jié)課讓我們共同學(xué)習(xí)RL串聯(lián)電路。II、講授新課：一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系由于純電阻電路中電壓與電流同相，純電感電路中電壓的相位超前電流 T ,又因?yàn)榇?lián)電路電流處處相同，所以 RL串聯(lián)電路各電壓間相位不相同，電流與總電壓的相位也不相同。電阻與電壓、電流的瞬時(shí)值之間的關(guān)系服從歐姆定律。設(shè)加在電阻R上的正弦電流瞬時(shí)值為i ImSin( t)則電阻兩端的電壓為UR = U Rmsin ( t)

21、電感線圈兩端電壓 u為U l= U Lsin( t + 2 )電路的總電壓為U=UR+UL作出矢量圖，三者構(gòu)成直角三角形，叫做電壓三角形，可以得到電壓間的數(shù)量關(guān)系U2=U2r+ U2l總電壓的相位超前電流,Ularctg比從電壓三角形中，還可以得到總電壓與各部分電壓之間的關(guān)系Ur=UcosUL=Usin二、RL串聯(lián)電路的阻抗在電阻、電感串聯(lián)電路中，電阻兩端電壓Ur=Ri,電感兩端電壓Ul=XlI,將它們代入（5-20）中整理后得I= u uR2 X2lZ電路的阻抗Z VR2XT電壓與電流的相位差arctan2的大小只與電路參數(shù) R、L和電源頻率有關(guān)，與電壓、電流的大小無(wú)關(guān)。由阻抗三角形還可以得

22、到電阻、感抗與阻抗的關(guān)系式：R= Z cosXl= Z sin出、課堂小結(jié)：1. RL串聯(lián)電路的總電壓與 R和L的電壓有著怎樣的關(guān)系；2. RL串聯(lián)電路的阻抗與 R的電阻和L的感抗有著怎樣的關(guān)系；VI、課余作業(yè)：課本 P142小練習(xí)第1題V、教學(xué)后記：第五章正弦交流電語(yǔ)7、RC串聯(lián)電路教學(xué)目的1 .理解RC串聯(lián)電路的分析方法。2 .掌握RC串聯(lián)電路中的阻抗及電壓三角形和阻抗三角形的概念。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：掌握RC串聯(lián)電路的分析方法。教學(xué)難點(diǎn)：掌握RC串聯(lián)電路中的阻抗及電壓三角形和阻抗三角形的概念。教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：一課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程：導(dǎo)入新課：在電子技術(shù)中，經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到電阻與電容的串聯(lián)電路，比如，阻容耦合放大器、RC振蕩器、RC移相電路等，你對(duì)這種電路了解嗎？本節(jié)課讓我們共同認(rèn)識(shí)RC串聯(lián)電路。II、講授新課：一、RC串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系由于純電阻電路中電壓與電流同相，電容兩端電壓的相位滯后電流2 ,又因?yàn)榇?lián)電路電流處處相同，所以 RC串聯(lián)電路各電壓間相位不相同，電流與總電壓的相位也不相同。電阻與電壓、電流的瞬時(shí)值之間的關(guān)系服從歐姆定律。設(shè)加在電阻R上的正弦電流瞬時(shí)值為i ImSin( t)則電阻兩端的電壓為UR = URmSin ( t)電感線圈兩端電壓 u為uc=Ucsin( t- 2 )則電路總電壓瞬時(shí)值應(yīng)是各元件上電