正弦交流電教案

課題：正弦溝通電的根本概念一、教學(xué)目標(biāo)1、了解正弦溝通電的產(chǎn)生。23、把握正弦量的周期、頻率、角頻率的關(guān)系把握同頻率正弦量的相位比較。二、教學(xué)重點、難點分析重點：1、分析溝通電產(chǎn)生的物理過程。使同學(xué)了解線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)，電流的大小及方向是怎樣變化的。2、把握正弦量的周期、頻率、角頻率的關(guān)系，把握同頻率正弦量的相位比較。3、溝通電有效值的概念。難點：1、溝通電的有效值。三、教具電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法五、課時打算：4課時六、教學(xué)過程Ⅰ.學(xué)問回憶機模型。學(xué)生設(shè)計：讓矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。課〔第一、二課時〕1、演示試驗5-3所示作演示試驗，演示溝通電的產(chǎn)生?！矊?yīng)學(xué)生設(shè)計的發(fā)電機原理圖〕，進(jìn)展演示。小燈泡亮了，卻是一閃一閃的?？梢杂X察：線框每轉(zhuǎn)一周，電流計指針左右搖擺一次。說明電流的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫溝通電。2、分析——溝通電的變化規(guī)律投影顯示〔或掛圖〕：矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的四個過程。1溝通電發(fā)電機原理示意圖〔甲圖acd線圈中沒有感應(yīng)電動勢，沒有感應(yīng)電流?！步處煆娬{(diào)指出：這時線圈平面所處的位置叫中性面?！?0°時〔乙圖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，這時感應(yīng)電動勢最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大。90°時〔丙圖勢。跟線圈經(jīng)過圖〔乙〕位置時的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向也跟在〔圖乙〕位置相反。90°線圈處于起始位置〔戊圖，與〔甲〕沒有感應(yīng)電動勢。ω勻速轉(zhuǎn)動時，abcd邊的運動不切割磁感線時，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在起始時刻，線圈平面與中性面的夾角為0

，t時刻線圈平面與中性面的夾角為v與磁感線方向的夾角也是，0 0cdLBcd邊作切割磁感線運動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為ecdBLvsin(t0)同理，ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eabBLvsin(t0)由于這兩個感應(yīng)電動勢是串聯(lián)的，所以整個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eeabecd2BLvsin(t0)Emsin(t0) Em2BLv是感應(yīng)電動勢的最大值，又叫振幅。可見，發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢是按正弦規(guī)律變化，可以向外電路輸送正弦交流電。二、正弦溝通電的周期、頻率和角頻率〔第三、四課時〕2所示，為溝通電發(fā)電機產(chǎn)生溝通電的過程及其對應(yīng)的波形圖。1、周期Ts〔秒2中，橫坐標(biāo)軸上有0T的這段時間就是一個周期。2、頻率溝通電在單位時間〔1s〕完成得周期性變化的次數(shù)，叫做頻率。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： 1kHz103Hz 1MHz106Hz周期與頻率的關(guān)系：互為倒數(shù)關(guān)系，即T1〔5-2〕f〔例如：美2正弦溝通電的產(chǎn)生及其波形圖〕么溝通電變化越快。3、角頻率ω是單位時間內(nèi)角度的變化量，叫做角頻率。在溝通電解析式eE sin(t)中，ω是線圈轉(zhuǎn)動的角速度。m 05-3〕T1〔5-11〕數(shù)與波形圖之間的聯(lián)系。二、相位和相位差1、相位t=T時刻線圈平面與中性面的夾角為t0，叫做溝通電的相位。相位t=000叫做初相位〔簡稱初相它反映了正弦溝通電起始時刻的狀態(tài)。留意：初相的大小和時間起點的選擇有關(guān)，習(xí)慣上初相用確定值小于π的角表示。相位的意義：相位是表示正弦溝通電在某一時刻所處狀態(tài)的物理量，它不僅打算瞬時值的大小和方向，還能反映出正弦溝通電的變化趨勢。2、相位差之差就叫做相位差用符號φ表示。即： (t01)(t02)0102 3可見，兩個同頻率的正弦溝通滯后關(guān)系。在實際應(yīng)用中，規(guī)定用確定值小于的角度〔弧度值〕表示相位差。以圖3所示為例：01 02

常用表述0

0

0

2 正交反相〔〔三振幅、頻率〔或周期、角頻率、初相叫做正弦溝通電的三要素。2〔5-12〕于初相有關(guān)，不隨時間變化的生疏?！比?、溝通電的有效值一樣，電阻R留意：溝通電有效值的概念是從能量角度進(jìn)展定義的。I、U、E來表示。假設(shè)正弦溝通電的最大值越大，它的有效值也越大；最大值越小，它的有2效值也越小理論和試驗都可以證明正弦溝通電的最大值是有效值的 倍，2即2mII2m

0.707Im2mUU2m

0.707Um

〔5-5〕2mEE2m

0.707Em220V220V。220V220V的溝通電路220V311V，會使電容器因擊穿而損壞。略〔見教材§5-1例題〕IV.小結(jié)1、線圈在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)，線圈所圍面積的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)弦規(guī)律變化。2、正弦溝通電的解析式，以及振幅、頻率〔或周期、角頻率〕、初相等。3、溝通電有效值的概念是從能量角度加以定義，即溝通電與直流電在熱〔電流強度〕值為溝通電壓〔電流強度〕的有效值。V.作業(yè)略。課題：旋轉(zhuǎn)矢量一、教學(xué)目標(biāo)1、了解正弦量的旋轉(zhuǎn)矢量表示法。2、把握正弦量解析式、波形圖、矢量圖的相互轉(zhuǎn)換。二、教學(xué)重點、難點分析重點：1、正弦量的旋轉(zhuǎn)矢量表示。同重點。三、教具：電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法講授法，多媒體課件。五、課時打算：2課時 六、教學(xué)過程Ⅰ.導(dǎo)入通過講解§5-1節(jié)課后習(xí)題，復(fù)習(xí)正弦溝通電的根本概念〔振幅、周期〔頻率、角頻率〕、初相、相位差〕。上一節(jié)的學(xué)習(xí)中提到，要完整表示正弦溝通電的特性至少需要知道振幅、或周期、角頻率〕、初相。知道了以上三要素，我們可以很簡潔的寫出溝通電。課一、解析法弦溝通電的電動勢、電壓和電流的解析式分別為eEmsin(t0)uUmsin(t0)iI sin(t)m 0e，u，i相應(yīng)的值。二、波形圖ωte，u，e，u，itωt變化的曲線，這種方法叫化規(guī)律。三、旋轉(zhuǎn)矢量聽從平行四邊形法則。如何用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量？x軸正方向的交角為正弦量的初相0

，它以正弦量的角ωOtx周正半軸的交角為t。則在任一時刻，旋轉(zhuǎn)矢量在縱軸上的投影就等于0該時刻正弦量的的瞬時值。1所示，表示了某一時刻旋轉(zhuǎn)矢量與對應(yīng)的波形圖之間的關(guān)系。1正弦量的旋轉(zhuǎn)矢量表示法用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量的優(yōu)點：旋轉(zhuǎn)矢量既可以反映正弦量的三要素〔振幅、頻率、初相通過它在縱軸上的投影求出正弦量的瞬時值。間的關(guān)系?！沉粢猓褐挥姓伊坎拍苡眯D(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)展旋轉(zhuǎn)矢量的加、減運算。例題講解，穩(wěn)固練習(xí)〔見教材§5-212〕小結(jié)有優(yōu)缺點。用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量的方法是：以坐標(biāo)原點O為端點作一條有向x軸正方向的交角為初相運用旋轉(zhuǎn)矢量法表示正弦量的優(yōu)點。略。課題：純電阻電路一、教學(xué)目標(biāo)1、把握純電阻電路電壓、電流間的關(guān)系及有功功率。二、教學(xué)重點、難點分析1、純電阻正弦溝通電路的特點及計算方法。同重點。三、教具演示試驗用具：低頻信號發(fā)生器、電阻、電鍵、電流表、電壓表及導(dǎo)線假設(shè)干。電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法演示法、講授法，多媒體課件。五、課時打算：2課時 8課時六、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問12課一、電流、電壓間的數(shù)量及相位關(guān)系演示試驗一1所示連接好電路，記錄電流表和電壓表的讀數(shù)狀況，爭論電壓關(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， 圖1純電阻電路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)的阻值。分析：試驗說明電壓有效值與電流有效值聽從歐姆定律，即RIUR

〔5-6〕R其電壓、電流最大值也同樣聽從歐姆定律，即UI mR

〔5-7〕m R演示試驗二：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閉合系?，F(xiàn)象：電流表和電壓表的指針同時到達(dá)左邊最大值，同時歸零，又同時到達(dá)右邊最大值，即電流表與電壓表同步搖擺。分析：試驗說明純電阻電路中，電流與電壓相位一樣，相位差為零，即 0u i歐姆定律，即2純電阻電路波形圖ui RR

〔5-8〕路中，任一時刻的電壓、電流瞬時值聽從歐姆定律。教師總結(jié)23旋轉(zhuǎn)矢量圖來形象地表述這種關(guān)系。3純電阻電路旋轉(zhuǎn)矢量圖二、純電阻電路的功率1、瞬時功率某一時刻的功率叫做瞬與電流瞬時值的乘積。瞬時功率用小寫字母p表示pui 5-9〕iI sin(t)，則電阻R兩m端的電壓為uR

U sint，m〔5-9〕中puiU sin(t)I sin(t)m mUIUIcos2t5-10〕分析：瞬時功率的大小 圖4純電阻電路功率曲線2路中能量轉(zhuǎn)換的快慢速度。由〔5-10〕p≥0，2UI4表示。三、平均功率P表示。PUI 〔5-11〕更加歐姆定律，平均功率還可以表示為PUIIR2

U2R式中 U——R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Ω；P——電阻消耗的平均功率，單位是瓦[特]，符號為W。例題講解，穩(wěn)固練習(xí)〔見教材§5-3例題〕IV.小結(jié)純電阻溝通電路中，電流和電壓同相。電壓與電流的最大值、有效值和瞬時值之間，都聽從歐姆定律?！财骄β省车扔陔娏饔行е蹬c電阻兩端電壓的有效值之積。V.作業(yè)略。一、教學(xué)目標(biāo)1、把握純電感電路電感元件電壓與電流關(guān)系及旋轉(zhuǎn)矢量圖。2、把握感抗、有功功率與無功功率。二、教學(xué)重點、難點分析重點：1、純電感電路電感元件電壓與電流關(guān)系及波形圖、旋轉(zhuǎn)矢量圖表示。2、把握感抗、有功功率與無功功率。難點：1、純電感電路電感元件電壓與電流關(guān)系及波形圖、旋轉(zhuǎn)矢量圖表示。2、理解感抗、無功功率的物理含義。三、教具干。電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法： 演示法、爭論法，多媒體課件。五、課時打算：2課時 總第10課時六、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問1、通過上節(jié)課后練習(xí)復(fù)習(xí)純電阻電路的電壓、電流關(guān)系。課一、 純電感電路電壓與電流數(shù)量、相位關(guān)系演示試驗一：如圖1所示連接好電1純電感電路演示試驗圖重復(fù)之前的步驟。留意分析電流、電壓關(guān)系是否受電源頻率變化影響。現(xiàn)象：分析試驗現(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)律及分析：電壓與電流有效值之間關(guān)系如下式，U XL

I 〔5-12〕L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；——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。感抗是引入的物理量，它表示線圈對通過的溝通電所呈現(xiàn)出來的阻礙作用。2將〔式5-12〕兩端同時乘以 ，可得2U X Im L m

〔5-13〕這說明在純電感電路中，電壓、電流的最大值也聽從歐姆定律。感抗：理論和試驗證明，感抗的大小與電源頻率成正比〔演示試驗一中可以觀看到，與線圈的電感成正比。感抗的公式為X fL 〔5-14〕L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Ω。XLR的作用相像，但是它與電R對電流的阻礙作用有本質(zhì)區(qū)分。分析〔5-14〕可知，感抗在直流電路“通直流，阻溝通；通低頻，阻高頻”的特性，其本質(zhì)為電感元件在電流變化時所產(chǎn)生的自感電動勢對交變電流的抵抗作用。演示試驗二：將低頻信號發(fā)生器的頻率選擇在6Hz以下，當(dāng)開關(guān)S閉合以值；當(dāng)電壓表指針運動到左邊最大值時，電流表指針運動到中間零值……分析：試驗結(jié)果說明，在純電感電路中，電壓超前電流。2，針對課堂消滅的問題、難理解的知識點當(dāng)堂給出解釋。重點講解分析運用“無限分割”的思維方法處理問題。結(jié)論：在純電感電路中，電感兩端uL

超前電流，線圈兩端的電壓2為 u UL m

sin(t)232所示。

2純電感電路電壓、電流旋轉(zhuǎn)矢量3純電感電路電流、電壓波形圖二、純電感電路的功率1、瞬時功率純電感電路中的瞬時功率等于電壓瞬時值與電流瞬時值的乘積，即puiUm

sin(t)I2

sint 2Ucost 2IsintUI2sintcostp4純電感電路功率曲線2UI4所示。2、平均功率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，t軸以上局部tp＞0p＜0的局部相等，這兩局部和為零。理意義是，純電感電路不消耗電能。3、無功功率LE之間在不停的進(jìn)展著能量交換。分析講解30～T/4T/2～3T/41/4周期中，由于1/4周期內(nèi)，uLi的方向一樣，瞬時功率為正值，這說明電感線圈L從電源吸取了能量，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿軆Υ嬖诰€圈中。3T/4～T1/4周期中，電流確實定值不斷減小，因1/4周期內(nèi)，uL和ip為負(fù)值，這說明電感線圈LL釋放出能量。的最大值〔即瞬時功率的最大值L表示Q U I L L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。強調(diào)局部：無功功率中“無功”的含義是“交換”而不是“消耗”，它是相對于“有功”而言的。決不行把“無功”理解為“無用”。它實質(zhì)上是說明電路中能量交換的最大速率。例題講解，穩(wěn)固練習(xí)IV.小結(jié)1、在純電感的溝通電路中，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。〕u

與電流的變化率i成正比，電壓超前電流。L t 23、電流、電壓最大值和有效值之間都聽從歐姆定律，而瞬時值不聽從歐姆定律，要特別留意X

u L。L i4、電感是儲能元件，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。V.作業(yè)略。一、教學(xué)目標(biāo)1、把握純電容電路電容元件電壓與電流關(guān)系及旋轉(zhuǎn)矢量圖。2、把握容抗、有功功率與無功功率。二、教學(xué)重點、難點分析重點：3、純電容電路電容元件電壓與電流關(guān)系及波形圖、旋轉(zhuǎn)矢量圖表示。4、把握容抗、有功功率與無功功率。難點：1、純電容電路電容元件電壓與電流關(guān)系及波形圖、旋轉(zhuǎn)矢量圖表示。2、理解容抗、無功功率的物理含義。三、教具干。電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法： 、爭論法，多媒體課件。五、課時打算：2課時 總第12課時六、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問1、通過上節(jié)課后練習(xí)復(fù)習(xí)純電阻電路的電壓、電流關(guān)系。課二、純電容電路電壓與電流數(shù)量、相位關(guān)系演示試驗一1所示連接好電路，在保證電源頻率全都的狀況1純電容電路響?，F(xiàn)象：分析試驗現(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，U X I 5-16)C C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Ω。上式叫做純電容電路的歐姆定律。容抗是引入的物理量，它表示電容元件對電路中的溝通電所呈現(xiàn)出來的阻礙作用。

，可得2U X I 2m C m這說明在純電容電路中，電壓、電流的最大值也聽從歐姆定律。容抗：理論和試驗證明，容抗的大小與電源頻率成反比〔演示試驗一中可以觀看到，與電容器的電容成反比。容抗的公式為X 1C 2fC

5-18〕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Ω。提示：電感元件在電流變化時所產(chǎn)生的自感電動勢對交變電流的抵抗作用。特別注意，對于直流電〔f=，容抗趨于無窮大，可將電容元件視為斷路。聯(lián)系電感元件特性進(jìn)展比照講解〕演示試驗二：將低頻信號發(fā)生器的頻率選擇在6Hz以下，當(dāng)開關(guān)S閉合以值；當(dāng)電流表指針運動到左邊最大值時，電壓表指針運動到中間零值……。分析：試驗結(jié)果說明，在純電容電路中，電壓滯后于電流。2P134～135頁“電壓、電流間相位關(guān)系——分析”局部?！矎?fù)習(xí)上一節(jié)所用到的“無限分割”的方法?！辰Y(jié)論uC滯后電流

，線圈兩端2的電壓為 uC

U sintm則電路中的電流為iI

sin(t)m 2和電壓的波形圖以及它們的旋轉(zhuǎn)矢量32所示。二、純電容電路的功率1、瞬時功率純電容電路中的瞬時功率等于電壓瞬時值與電流瞬時值的乘積，即puiUm

sintIm

sin(t)2 2Usint 2IcostUI2sintcost分析p2UI4所示。說明純電容電路也不消耗電能。3、無功功率

4純電容電路功率曲線C和電源之間在不停的進(jìn)展著能量交換。無功功率：把單位時間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值〔即瞬時功率的最大值QC表示Q UC C

I 式中UC——電容器兩端的電壓有效值，單位是伏[特]V；I——通過電容器的電流有效值，單位是安[培]，符號為A；QC——var。強調(diào)：此局部內(nèi)容在前節(jié)“純電感電路”中曾經(jīng)講過，再次強調(diào)，加深記憶。無功功率中“無功”的含義是“交換”而不是“消耗”，它是相對于“有功”而言率。例題講解，穩(wěn)固練習(xí)略〔見教材§5-5例題。IV.本節(jié)小結(jié)1、在純電容電路中，電流和電壓是同頻率的正弦量。2i與電壓的變化率uC成正比，電流超前電壓。t 23、電流、電壓最大值和有效值之間都聽從歐姆定律。電壓與電流瞬時值

X2

u C。i4、電容是儲能元件，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。V．作業(yè)：略課題：純R、L、C電路學(xué)問小結(jié)間的關(guān)系。加深對電阻、電容、電感元件的生疏。課時打算：2課時 教學(xué)過程：1單一參數(shù)溝通電路中的根本關(guān)系電路圖 旋轉(zhuǎn)矢量圖 功率PUII2RU2 Riu R (w、kw)Q0P0iu QUII2XU2 XLU=IXL L

L L L(var、kvar)〔X 2fL〕Li P0u QUII2XC C

U2XCC U=IX

(var、kvar)C C1〔X 〕C 二、典型例題講解：例一：一純電阻電路，R=50Ω，外加的溝通電壓為的有效值為220V，求電路中的電流、電流與電壓的相位差及功率消耗。RL串聯(lián)電路一、教學(xué)目標(biāo)1RL串聯(lián)電路的分析方法。二、教學(xué)重點、難點分析重點：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。難點：三、教具四、教學(xué)方法五、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問提問：前面我們學(xué)習(xí)的純電感電路中的電壓、電流關(guān)系如何？答：1、在純電感的溝通電路中，電流和電壓是同頻率的正弦量?！苍谥绷麟娐分须姼须妷汉銥榱悖喈?dāng)于斷路?！?u

i成正比，電壓超前電流。L t 23、電流、電壓最大值和有效值之間都聽從歐姆定律，而瞬時值不聽從歐X

u L。L i4、電感是儲能元件，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。C L 案例引入：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，在接到溝通電源上?！踩鐖D5-36所示，見教材。〕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)律在溝通電路中不適用了，即UUL+U，其原應(yīng)是u、u C L 課 iRL_+分析RL串聯(lián)電路應(yīng)把握的根本原則： +RL_+1串聯(lián)電路中電流處處相等選擇正弦電流為 uR+參考正弦量。+uuuL2電感元件兩端電壓u相位超前其電流iL 2。 _ _LL一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系以電流為參考正弦量，令

1RL串聯(lián)電路則電阻兩端電壓為

iI sintmu U sintR Rm電感線圈兩端的電壓為

u UL

sin(t)2u為

uu uL RR 作出電壓的旋轉(zhuǎn)矢量圖，如圖2所示。U、U 和UR U2U2U2U2LRUULUULULRR圖2 RL串聯(lián)電路旋轉(zhuǎn)矢量圖和電壓三角形以上分析說明：總電壓的相位超前電流UarctanULR

5-21〕從電壓三角形中，還可以得到總電壓和各局部電壓之間的關(guān)系U UcosRUL二、RL串聯(lián)電路的阻抗

5-20〕進(jìn)展處理，得R2X2LR2X2LZ

5-23〕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|——電路的阻抗，單位是歐[姆]Ω。R2XR2X2L

5-24〕大小打算于電路參數(shù)〔R、L〕和電源頻率。UUR|Z|UUR|Z|RL L3阻抗三角形阻抗三角形與電壓三角形是相像三角形，阻抗三角形中的|Z|與R的夾角，相位差。Xarctan L

〔5-25〕R三、RL串聯(lián)電路的功率〔UR、UL、U〕I，就可以得到由有〔總電壓有效值與電流的乘積組成的三角形。SPUSPUURQL1、有功功率

4功率三角形RLR消耗功率，即有功功率，其公式為：PUIcos 〔式5-27〕RLUI的乘積，還取決于阻抗角的余弦cos得大小。當(dāng)電源供給同樣大小的電壓和電流coscos小，有功功率小。2、無功功率功率為Q UIsin 〔5-28〕L3、視在功率SI的乘積，即SUI 〔5-29〕SV·A.PQLS間的關(guān)系，即P2Q2P2Q2L阻抗角的大小為arctanQLP

〔5-31〕4、功率因數(shù)表示cosPS

〔5-32〕功功率越大，電源輸出功率的利用率就越高。例題講解，穩(wěn)固練習(xí)〔見教材§5-6例題〕IV.小結(jié)UU|Z|UU|Z|RSPL LR電壓三角形

阻抗三角形 功率三角形U2UR2LR2XU2UR2LR2X2LP2Q2X為阻抗角，其大小為：arctanULarctan LQ。XU R PRV.作業(yè)略。RC串聯(lián)電路一、教學(xué)目標(biāo)1RC串聯(lián)電路的分析方法。2、把握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。二、教學(xué)重點、難點分析重點：難點：三、教具四、教學(xué)方法五、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問答：1、在純電容電路中，電流和電壓是同頻率的正弦量。2i與電壓的變化率

u C成正比，電流超前電壓。t 23、電流、電壓最大值和有效值之間都聽從歐姆定律。電壓與電流瞬時值

X2 C

u C。i4、電容是儲能元件，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。案例引入：在電子技術(shù)中，常常遇到的阻容耦合放大器、RC振蕩器，RC移相電路等等，這些電路都是電阻、電容串聯(lián)電路。課RC串聯(lián)電路應(yīng)把握的根本原則：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。2uCiC

。2 + i一、RC串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系以電流為參考正弦量，令iI sintm

+R _uu R+則電阻兩端電壓為

u U sintR Rm

Cu_ _ Cu

u UC

sin(t)2

1RC串聯(lián)電路u為

uu uC RR C作出電壓的旋轉(zhuǎn)矢量圖，如圖2所示。U、U 和U 角三角形，可以得到電壓間的數(shù)量關(guān)系為R CU2U2U2U2CRURI UUROUOUUUC CUUU圖2 RC串聯(lián)電路旋轉(zhuǎn)式量圖和電壓三角形以上分析說明：總電壓u滯后于電流i二、RC串聯(lián)電路的阻抗

UarctanUCR

5-34〕R2X2CR2X2CZ

5-35〕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；R2X2C|Z|——電路的阻抗，單位是歐[姆]R2X2C

5-36〕|Z|是電阻、電容串聯(lián)電路的阻抗，它表示電阻和電容串聯(lián)電路對溝通電呈現(xiàn)阻礙作用。阻抗的大小打算于電路參數(shù)〔R、C〕和電源頻率。U|Z|UU|Z|UU XC C圖3 RC串聯(lián)電路阻抗三角形阻抗三角形與電壓三角形是相像三角形，阻抗角，也就是電壓與電流的相位差的大小為Xarctan C

5-37〕RR、C和電源頻率有關(guān)，與電壓、電流大小無關(guān)。三、RC串聯(lián)電路的功率I4所示。USUUSUC QC圖4 RC串聯(lián)電路功率三角形此，電源所供給的功率一局部為有功功率，一局部為無功功率。且，PScosQ SsinC視在功率S與有功功率P、無功功率Q的關(guān)系遵從下式，P2P2Q2C電壓與電流間的相位差SP之間的夾角，即

〔5-39〕例題講解，穩(wěn)固練習(xí)〔見教材§5-7例題〕IV.小結(jié)

arctanQCPC

〔5-40〕URUR|Z|PURUR|Z|PS電壓三角形

阻抗三角形

功率三角形UU2U2ZR2X2SP2Q2RCCC為阻抗角，其大小為：arctanUCURV.作業(yè)略。

arctan C C。X R PX RLC串聯(lián)電路一、教學(xué)目標(biāo)3RLC串聯(lián)電路的分析方法。4、把握RLC串聯(lián)電路中的阻抗、電壓三角形、阻抗三角形的概念。二、教學(xué)重點、難點分析重點：1、把握RLC串聯(lián)電路中的阻抗、電壓三角形、阻抗三角形的概念。難點：三、教具四、教學(xué)方法五、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問1、復(fù)習(xí)之前學(xué)過的單一參數(shù)溝通電路根本關(guān)系：2RL串聯(lián)電路、RC串聯(lián)電路根本關(guān)系A(chǔ)．RL串聯(lián)電路根本關(guān)系〔1所示〕X為阻抗角，其大小為：arctanULarctan LQ。XU R P|Z|RS|Z|RSPUUU X QL LR

阻抗三角形 功率三角形U2UR2LR2XU2UR2LR2X2LP2Q2圖1 RL串聯(lián)電路中的根本關(guān)系B．RC串聯(lián)電路根本關(guān)系〔2所示〕為阻抗角，其大小為：arctanUCUR

arctan C C。X R PX R|Z|PSURR|Z|PSURU電壓三角形

阻抗三角形

功率三角形UU2U2ZR2X2SP2Q2RCCC圖2 RC串聯(lián)電路中的根本關(guān)系課電阻、電感和電容的串聯(lián)電路，包含了三種不同的參數(shù)，是在實際工作中常常遇到的典型電路。+ iR分析RLC串聯(lián)電路應(yīng)把握的根本原則： +R1、串聯(lián)電路中電流處處相等，選擇正弦電流為參考_正弦量。 u_

R _uu+u2、電容元件兩端電壓u

相位滯后其電流i 。CC2CC

LLC +u___L 3、電感元件兩端電壓u相位超前其電流i 。 L 2RL、RCRLC串聯(lián)諧振電路的電流為iI sintm

3RLC串聯(lián)電路則電阻兩端電壓為

u U sintR Rm電容器兩端的電壓為

u UC u UL Lm

sin(t)2sin(t)2u為

uu u uR L C一、RLC串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系R L C作出與i、u、u和u 相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)式量圖，如圖4所示〔應(yīng)用平行四邊R L CULOURIUULOURIUCULLURIOUULUOURIUUCCUUCUUUUC UUUULU＞CUL

U＜C

U＝CLL圖4 RLC串聯(lián)電路旋轉(zhuǎn)式量圖LL形法則求解總電壓的旋轉(zhuǎn)式量U〕如圖，可以看出總電壓與分電壓之間的關(guān)系為RLUC)25-41〕總電壓與電流間的相位差為

U Uarctan L C 〔 式UR5-42〕二、RLC串聯(lián)電路的阻抗5-41〕得R2(XLXC)2RR2(XLXC)2R2X2Z5-43〕L 其中，X=X-X，叫做電抗，它是電感和電容共同作用的結(jié)果。電抗的單位是歐[姆]L RLC串聯(lián)電路中，電抗、電阻、感抗和容抗間的關(guān)系為R2(XLXCR2(XLXC)2R2X25-44〕5所示。阻抗角為X Xarctan LR

XR 〔 式5-45〕|Z||Z||Z||Z|XXRXXLL〔a〕X＞C 〔b〕X＜CXXLL圖5 RLC串聯(lián)電路阻抗三角形R、LC，fX的值打算電路的性質(zhì)。下面分三種狀況爭論：X0ui，電L C R路呈感性；時，X＜0，arctanX0ui，電L C R路呈容性；arctanX0ui同相，L C R三、RLC串聯(lián)電路的功率LPQCQ，它們分別為LPU IRI2UIcosRQ(UL

U )I(XC

Xc)I2UIsin 〔 式

Q(ULSUI

U )IUC

IUL

IQ QL C——6所示。

SQ=QL-QSP圖6 RLC串聯(lián)電路功率三角形P2P2Q2arctanQP

〔5-47〕例題講解，穩(wěn)固練習(xí)〔見教材§5－8例題。IV.小結(jié)1、RLC4所示。2、RLC5所示。3、RLC6所示。略。*5.9 串聯(lián)諧振電路一、教學(xué)目標(biāo)1、了解串聯(lián)諧振電路的特性曲線、特性阻抗、品質(zhì)因數(shù)、通頻帶。2、了解串聯(lián)諧振電路的特點。3、把握串聯(lián)諧振條件、諧振頻率的計算。二、教學(xué)重點、難點分析重點：1、串聯(lián)諧振的意義和條件。2、串聯(lián)諧振電路的固有頻率、特性阻抗、品質(zhì)因數(shù)、通頻帶的計算。難點：三、教具電化教學(xué)設(shè)備?！乘摹⒔虒W(xué)方法五、教學(xué)過程Ⅰ.導(dǎo)入接收器的調(diào)諧電路(b)等效電路1收音機中的諧振選頻電路串聯(lián)諧振應(yīng)用實例〔收音機電路〕：在無線電技術(shù)中常應(yīng)用串聯(lián)諧振的選1所示的諧振電路。課在分析正弦溝通電路中，應(yīng)牢牢把握的根本原則是：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。

相位滯后其電流i 。CC2CC

L相位超前其電流iL 2。L一、RLC串聯(lián)電路諧振條件和諧振頻率1、諧振條件電抗為零，即XX X 0L C則電路的阻抗角為 arctanX0Rφ=0RLC串聯(lián)電路中消滅的阻抗角φ=0串聯(lián)諧振。2、諧振頻率RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時，必需滿足條件

2RLC串聯(lián)電路XX XL C

L 1 0CLC，另一種方頻率必需滿足下式5-48〕

1 〔 式0 LC諧振時的電壓頻率為 ff0

12 LC

〔5-49〕f0LCR路本身的固有特性，f0叫做電路的固有頻率。二、串聯(lián)諧振的特點1、諧振時，總阻抗最小，總電流最大。其計算公式如下：Z R2X2R，II02、特性阻抗

U。R諧振電路，電抗為零，但感抗和容抗都不為零，此時電路的感慨或容抗都LC表示，單位是歐[姆]L、C打算LCLC1L 1 LC1

〔5-50〕0 C03、品質(zhì)因數(shù)1 LR C在電子技術(shù)中，常常用諧振電路的特性阻抗與電路中的電阻的比值來說明QR、L、1 LR CQ0L 1 R

〔5-51〕R CR04LC上的電壓串聯(lián)諧振時，電感L和電容C上電壓大小相等，即U U X I X I QUL C L 0 C 0 S式中Q叫做串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，即Q0LR

1CRR0LC上的電壓大小都是外加電源電壓Q倍，所以串聯(lián)諧振電路又叫做電壓諧振。一般狀況下串聯(lián)諧振電路都符合Q1路的破壞。三、串聯(lián)諧振電路的選擇性和通頻帶1、串聯(lián)諧振電路的選擇性振曲線〔電流對頻率變化的曲線〕有很大的影響。Q值越高，曲線越鋒利，電路的選擇性越好；Q值越低，曲線越平坦，電〔如教材圖5-52所示〕選出所需要的信號。2、串聯(lián)諧振電路的通頻帶范圍內(nèi)回路允許信號通過的能

I0所2包含的頻率范圍叫做電路的通頻帶，用字母BW表示，如圖2所示。 圖2通頻帶BWf f2 1

2f(ff f2 0

f f)0 1BWf0、Q的關(guān)系為fBW 0Q

5-52〕式中 f0——電路的諧振頻率，單位是赫[茲]，符號為Hz；Q——品質(zhì)因數(shù)；BW——通頻帶，單位是赫[茲]Hz；上式說明，回路的Q值越高，諧振曲線越鋒利，電路的通頻帶就越窄，選擇性越好；反之，回路的Q值越小，諧振曲線越平坦，電路的通頻帶就越寬，選擇性越差。即選擇性與頻帶寬度是相互沖突的兩個物理量。四、調(diào)諧原理這個過程叫做調(diào)諧。收音機通過接收天線，接收到各種頻率的電磁波，每一種頻率的電磁波都1所示?！瞗1〕發(fā)生諧f1Cf1f1了電路的固有頻率，不能發(fā)生諧振，電流很小，被調(diào)諧回路抑制掉。當(dāng)轉(zhuǎn)變可變電容器的容量時，使電路和其它某一頻率的信號〔f2〕發(fā)就實現(xiàn)了選擇電臺的目的。例題講解，穩(wěn)固練習(xí)略?！惨娊滩摹?-9例題〕IV.小結(jié)1、串聯(lián)諧振電路的特性阻抗、品質(zhì)因數(shù)、固有頻率、通頻帶等概念及其計算。2、串聯(lián)諧振條件。3RLC電路發(fā)生諧振：轉(zhuǎn)變電感L、電容C的參數(shù)，使之滿足串聯(lián)諧振條件；V.作業(yè)略。*5.10 實際線圈與電容的并聯(lián)電路一、教學(xué)目標(biāo)4、了解實際線圈與電容并聯(lián)電路的分析方法與特點。二、教學(xué)重點、難點分析重點：難點：三、教具四、教學(xué)方法五、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問分析串聯(lián)諧振電路應(yīng)當(dāng)留意的根本原則是什么？應(yīng)如何選擇參考量？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、電容元件兩端電壓u

相位滯后其電流i 。CC2CC3、電感元件兩端電壓u

L相位超前其電流iL 2。L課一、RLC并聯(lián)電路在并聯(lián)電路中，由于各支路兩端的電壓一樣1所示。RLC并聯(lián)電路兩端的電壓為uU sint 圖1 RLC并聯(lián)電路m則通過電阻的電流為

i I sintR Rm

i IL Lmi IC

sin(t)2sin(t)2電路的總電流為 ii i iR L C1、RLC并聯(lián)電路電壓、電流間的關(guān)系作出與u、iR、iL和iC相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)式量圖，如圖2〔應(yīng)用平行四邊I〕C L C C 〔a〕I＞I 〔b〕I＜I 〔c〕IC L C C 圖2 RLC并聯(lián)電路電壓、電流的旋轉(zhuǎn)矢量圖C ＜在〔a〕圖中，I＞I，總電流超前電壓φ，電路呈容性；在〔b〕圖中，I I，總電流滯后電壓C ＜C L在〔c〕圖中，I=I，總電流與總電壓同相，電路呈電阻性。C LR L II、|I-I|組成一個直角三角形，即電流三3R L C L C 〔a〕I＞I 〔b〕I＜C L C 圖3 RLC并聯(lián)電路電流三角形由電流三角形可知總電流與各支路電流間的數(shù)量關(guān)系為I I2R

(IL

I )2 CRφ，就是總電流與電壓間的相位差，即arctan二、實際線圈與電容并聯(lián)電路

I IC LIR

5-54〕實際線圈與電容并聯(lián)電路如圖4所示。影響電流的相位。因此，解決這類問題分兩步進(jìn)展計算；然后再依據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律，用旋轉(zhuǎn)矢量求和的方法計算總電流。量，即uUmsint，IC實際線圈支路電流為

4實際線圈與電容并聯(lián)電路U UI L Z RL

X2 ULLL

較電壓U滯后φ LLLX I arctan LL R電容支路的電流為ILXI UXCC 5電壓、電流的旋轉(zhuǎn)矢量圖

U超前。C2C5所示?？傠娏鳛?I cos)(I cos)2(I sin I )L L L L C5-55〕總電流與電壓的相位差為arctan

I sin ILCLI 〔 式LCL5-56〕電路的功率

L

cosLPUIcosQUIsin例題講解，穩(wěn)固練習(xí)〔見教材§5-10〕IV.小結(jié)分析實際線圈與電容并聯(lián)電路的根本方法：〔主體構(gòu)造為并聯(lián)，選擇主電壓為參考量；主體構(gòu)造為串聯(lián)，選擇主電流為參考量?！诚纫罁?jù)串聯(lián)電路的規(guī)律對各支路進(jìn)展分析。依據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律，利用旋轉(zhuǎn)矢量求和法求出總電流。V.作業(yè)略。*5.11并聯(lián)諧振電路一、教學(xué)目標(biāo)5、了解并聯(lián)諧振電路的特點、諧振條件，諧振頻率的計算。、了解并聯(lián)諧振電路的諧振曲線、特性阻抗、品質(zhì)因數(shù)、通頻帶。二、教學(xué)重點、難點分析重點：3、并聯(lián)諧振的意義和條件。難點：三、教具四、教學(xué)方法五、教學(xué)過程Ⅰ.復(fù)習(xí)提問計算。5、串聯(lián)諧振條件：