第6章-正弦交流电教案.docx

正弦交流电【工程描述】正弦交流电是一种最简单而乂最根本的交流电，具有不同于直流电的特点，有特殊的表征方法。此工程从介绍正弦交流电的产生及表征正弦交流电的方法出发，逐步分析简单的正弦交流电路、三相正弦交流电的产生、三相电源及负载的连接。其中，表征正弦交流电的：要素及简单正弦交流电路的计算方法是此次工程重点，并通过技能训练来强化这些筑点知识：三相正弦交流电路是此工程的难点，通过技能训练来突破这些难点知识。本章在高考中的地位：本堂是电磁感应定律的应用和延伸,也是高中物理电磁学知识的收尾。高考对交流电的产生和变压器的原理要求较高，而对电磁场的电磁波仅限于一般性认识和了解，特别注意电磁振荡及1.C回路不再列为高考要求，因而也不必在此浪费时间。史习的重点是交流电的的变化规律及其描述（包括图象）、有效值的概念、理想变压器的原理、电能输送中相关计算等。特别是交变电流知识和力学知识的综合应用问题，要引起足够重视，如2003年高考“自行车头灯”问题，还有带电粒子在加仃交变电压的平行金属板间的运动问题等，曳习过程中，要注意适量训练，提高综合应用能力.【教学目标】应知1 .了解正弦交流电的产生原理。2 .掌握表征正弦交流电的三要素以及相位差的概念。3 .掌握解析式、波形图、旋转矢量（相量）法3种表示正弦交流电的方法。4 .掌握简维正弦交流电路电压与电流的关系，了解感抗、容抗的概念及串联谐振的条件和特点.5 .了解简单正弦交流电路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因素的概念及提高功率因素的意义。6 .掌握三相四线制电源的线电压和相电压的汁算方法。7 .理解三相对称负载星形联结和三角形联结时，负载相电压和线电压、负载相电流和线电流的关系应会1 .能测R正弦交流电的电流与电压.2 .能对简单照明电路配电板进行安装，能铺设简单暗线电路。3,能正确连接三相负载的三角形、星形联结。【工程分配】任务一正弦交流电根底（2i果时）任务二正弦交流电的表示方法（2课时）任务三简单正弦交流电路（4课时）任务四R1.C串联电路（4课时）任务五三相正弦交流电（6课时）任务六正弦交流电路的功率（4课时）任务一正弦交流电根底（2课时）一、【教学目标】知识目标：知道正弦交流电的根本概念技能目标：I了解正弦交流电的产生过程。2理解并掌握正弦交流电的三要素,相位差及有效值。情感目标：通过正弦交流电的学习，培养学生时生活的热爱，激发学生对电的兴趣,二、【教学重点】正弦交潦电的：要素三、【教学难点】1相位差的理解及判断。2有效值概念的理解.四、【教学过程】（）明确工程任务理解正弦交流电的：要素及掌握正弦交流电的表示方法二）制定工程实施方案复习中学内容引入新课提问：1什么叫直流电？（大小和方向都不随时间变化的电流、电压或电动势统称为直流电）2什么叫交流电？其如何分类？（大小和方向都随时间发生变化的电流、电Jk或电动势统称为交流电。其分类如下：）总结：1随时间按正弦规律发生变化的交流电称为正弦交潦电。2交流电与直潦电相比有三个主要优点：第.交流电可以用变压罂改变电压，便于远距离输电第二，交流电机比相同功率的直潦电机构造简单，造价低.第三，可以用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。所以，实际中广泛应用交流电。3在交流电路中，随时间变化的量用小写字母表示，不随时间变化的量用大写字母表示。一、正弦交流电的产生I如图交流发电机结构与原理示意图（八）(b)由于发电机线圈Cd边切割磁力线运动，所以其产生的感应电动势为：（八）(b)5-3交流发电机原理示意图同理，线圈ab边产生的感应电动势为所以整个线圈产生的感应电动势为上式中，e称为电动势的瞬时值，E=28小是感应电动势的最大值，又叫振幅。外是线圈平面与中性面即线圈平面与磁感线垂直时(线圈中感应电流为零)的平面的夹角,S是线圈转动的角速度，I是线圈从外处开始计时后的转动时间。电压和电流的公式分别为可见，级圈中感应出来的电压和电流都是按正弦规律变化的，称之为正弦交流电.二、表征正弦交流电的根本物理量周期(频率、角频率)、有效值(最大值)、初相是表征正弦交流电的3个重要物理量,称为正弦交流电的三要素。1正弦交流电的周期、频率和角频率(1)周期：完成次周期性变化所需用的时间叫做周期，用T表示，其单位是秒(三)e如图5-45-4正弦交流电的周期(2)频率:交流电在单位时间内(Is)完成周期性变化的次数叫做频率，用字母f表示，其单位是赫兹，符号为Hz。此外频率还有常用单位千赫(kHz)和兆赫(MHZ)：显然，周期和频率之间有倒数关系我国发电厂发出交流电的频率都是50Hz,习惯上称之为“工频”。(3)角频率：单位时间内电角度的变化量叫做角频率,用字母3表示，其单位是弧度每秒,符号为rad/s«显然，角频率和周期、频率有如下关系注意：周期、频率和角频率都是反映交流电变化快慢的物理量，2.交流电的量大值和有效值(1)交流电的大值是交流也在一个周期内其大小所能到达的最大数值。(2)交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。一个直流电流与一个交流电流分别通过限值相等的电阻,如果通电的时间相等，在电阻上产生的热显也相等.那么直流电的数位就叫做交流电的有效值.其用大写字母来表示。理论和实5佥说明，正弦交流电的有效值与最大值的关系如下(3)注意：1)有效值和最大值是从不同角度反映交流电强弱的物理量。通常所说的交流电的电流、电压、电动势的值，如不作特殊说明都是指有效值。2）在选择电器的耐用时，必须号虑电压的最大值。3.相位和相位差1相位：任遨t时刻，发电机线圈平面与中性面的夹角（d+用）叫做交流电的相位当t=O时的相位，即3=%叫做初相位，它反映r正弦交流电起始时刻的状态.相位是表示正弦交流电在某一时刻所处状态的物理量，它不仅决定瞬时值的大小和方向，还能反映正弦交流电的变化趋势。2相位差：两个同频率正弦交流电,任意瞬间的相位之差就叫做相位差,用符号A0表示。即显然,两个同频率正弦交流电的相位差，就是它们的初相之差。其与时间无关。相位差的作用是判断两个同频率正弦交流电之间的相位关系，具体判断方法如下：=w->0时，叫做i1.超前"ZP-%-。02VO时，叫做i1.滞后，<p=<Po_n2=0时，叫做同相=,i-=180时，叫做反相=m-m=90时,叫做正交注童1前面所学的振幅、频率（或周期、角频率）和初相统称为正弦交流电的一:要素“对于的正弦交流电，这三者缺一不可。（三）工程实施让学生对正弦交潦电三要素的认识和计算作业布置思考与练习611,2题（五）板书设计1什么是周期、频率、角频率？它们的作用是什么？相互有何关系？2什么是相位、初相位？它们有何作用？3什么是相位差？它的作用是什么？如何判断同频交潦电的超前与滞后？4什么是交流电的有效值？其大小如何确定？5小结五、【课后反思】任务二正弦交流电的表示方法一、【教学目标】知识目标：知道正弦交潦电的三种表示方法技能目标：1、熟悉正弦交流的瞬时值表达式及波形图的表示方法2、理解正弦交潦的旋转矢量的表示方法3、熟悉正弦交流的有效值相信图及运算方法情感目标：通过正弦交流电的学习，培养学生对生活的热爱，激发学生对电的兴趣。二、【教学重点】1正弦交流的瞬时值表达式及波形图的表示方法。2正弦交潦的有效值相域图及运算方法。三、【教学膜点】波形图的表示方法四、【教学过程】(J明确工程任务理解正弦交流电的三要素及掌握正弦交流电的表示方法二)制定工程实施方案教学内容参考教法爱习：口止:弦交流电的三要素及判定方法：2相位差的定义及相关物理意义.由正弦交流电的表示最常见解析式及波形图方法引入课题正弦交流电的表示方法新授，正弦交潦电可以用解析式、波形图、旋转矢量(相量)图来表示一、正弦交流电的解析式表示法定义：用三角函数式表示正弦交流电随时间变化规律的方法。例：正弦交流电动势、电流及电压解析式：e(f)=ESin(必+,1.1.)/（三）=sin(d>r+徜u(t)="sinGyr+的)引导学生理解解析式中各符号的物理含义。二、波形图表示方法可结合U=311sin(314/45o)V,i=Isin(314?+900)说明：再次强调说明只须掌握三要素即可写出解析式4J1.21龄.说明正弦交流电可在实验室用波形图观察到，将其在建立的直角坐标系中直观画出随时间变化的曲线，这种用正弦波形图表示正弦交潦电的方法，称为波形图方法。(1)画波形图(即正弦曲线)的步骤第步：画出个坐标系，其横轴表示时间(t)或角度it),纵轴表示随时间变化的趋势、电压和电流的大小。第二步：确定正弦曲线的起点，即交流电的解析式中使其值为零的时间(t)或角度(J。列如，使2IO12545e=22O2sinf1.(X)r+6Oo)V=O,即Sina(X)m+60")=O,得1()Om=-60”“第三步：在-2乃-+2”范困内画出一个周期的正弦曲线，该正弦曲线的振幅值就是交潦电的最大值.(图略P128)引入间接表示方法矢量图及相量表示方法有时为了比拟几个正弦量的相位关系，也可以把它们的波形图在同个坐标系中,但纵坐标要按照不同的比例来表小。两种表示方法比拟：均为直观表示法，简单明了反映正弦交流电的三要素，及任一时刻的瞬时值。缺点：难以实现加减及乘除的运算。（2）相位关系分析两个同频率正弦交流电的相位差，就是它们的初相之差。其与时间无关。相位差的作用是判断两个同频率正弦交流电之间的相位关系，具体判断方法如下：=-时,叫做超前<A=w-f<0时，叫做&滞后I2=（PS-伙Q=°时，叫做同相n-m180时,叫做反相=V,tnVf<B=9°时，叫做正交三、旋转矢量图及相量图表示方法：（1）旋转矢址图结合图6-1-8所示图略P129）为正弦交流电r6sin（M+3J的旋转矢量图，其旋转矢量以加速度。沼逆时针方向匀速转动。可由波形图作出旋转矢量图，作图步界如下：第一步，根据波形图的最大值（或有效值）来确定旋转矢量的长度，并以此旋转矢量作为半径画出一个圆周。第二步，将波形图“7=O时的纵唳标点对应到旋转矢量圆周Jb确定个点。第三步，确定任一时刻波形图中的点在旋转矢量图中的位乱小结：旋转矢量能表达正弦交流电的三要素，又能反映正弦显的瞬时值，是种间接完整表示正弦交流电的方法。旋转矢量的长度表示交流电的最大值（或有效值），旋转矢量的初相表示交流电的初相，旋转矢量的角速度表示交流电的角频率。2正弦量的矢量图表示方法：定义：用初始位置的矢量来表示正弦量：矢量的长度与正弦量的及大值或有效值成正比：矢量与横轴正方向的夹角等于初相.这种表示方法称正弦量的相珏图表示方法。说明1表示正弦量的的矢量称为相量2表示是大写电压、电流字母上加黑点3分最大值相显、有效值相量4把同频率的几个正弦量，在同一坐标系中用相量发示的图形称相:图强调对应表示方法匕v：-K-注意强调：同频率，最大值相量与有效值相量的区别例如：三正弦交流量e(0=3sin(如彳£+60<)V,/(f)=7.O7sin(00*f+30<)A,u(t)=HsinUOOkt-60')V,试画出相量图.解：相量图见右图四、相量的运算：相量图表示的意义：果用相量图表示正弦量,繁琐的三角函数加、减运算可转化为简便、直观的矢量的几何运算说明：I该方法局限于同频率正弦量的求和、差运算，不能用于不同频率的运算。2矢量的和、差运算遵循矢量的平行四边形法那么。3运算过程中同项率，即领率不变原那么。应用举例：两正弦电压ut(t)=311SW1.ooj1.t+60<)V,uAt)=N1.sinUOONt-60")V1试用相员法求两电压之和及差。分析：作出两电压有效值相量，求和利用平行四边形法那么，如图求两电压之差，作出与少反相的正弦量的相量，求该相任与切相量之和。学生练习：1两正弦电流i(t)=14.14Sin(JoNt+30")A,7-(?)=42.42SiMmn1.60,)A,试用相St法求两电流之和力力及差iig提示学生可仿照上例进行解题过程：略2练习画出上题中两电流的波形图。总结：正弦交流电常见直观表示方法有波形图和解析式的方法，这两种由于直观明了，常见于电路定性分析中：而矢量图及相量表示法由于作图计.算的方便性，常用于辅助计打，但精确度不高。几种方法的综合使用,为我们分析交流电路提供了良好的工具。仿照练习：1一正弦电压u=31.1.sin(314t+30。)V,电流i=4.24sin(314r-45。)A用有效值相量表示。解：(1)正弦电压U的有效值为0.7071X311=220V,初相队=30。，所以它的相量为。=(应=220/30。V(2)正弦电流i的有效值为I=0.7071×4.24=3A,初相夕，=-45。，所以它的相量:为I=Iai=345。例题分析：(2把以下正弦相量用三角函数的瞬时值表达式表示，设角频率均为3(D。120匹372Y:(2)j560°A解：=120、5sin(/-37o)V,7=52sin(<f+60°)A3ji=372sin(<i>t+30°A,i-=42sin(fyt-60°)A。试求：/.+/,解：首先用复数相量表示正弦量入A，即1.=3/30!=3(cos30o+jsin30o)=2.598+j1.5/,=4A60o=4(cos60o-jsin60o)=2-j3.464A然后彳乍竟数加法：1+j=4.598-j1.964=5A23.1°A最后将结果曳原成正弦量：不+=52sin(>r-23.1°)结合前节内容引导学生画相量图求解略学生练习：正弦电流相址A=Io应A,频率为50Hz,求其电流瞬时值表达式，初始电流值，画出其波形图0分析:由相量可得有效值及初相，由频率可得角速度，由三要素可方便写出解析式，并由此得t=0时电流初始值。学生求解。总结：正弦交流电由于采用相量形式，转化为复数表示形式。利用笈数的不同表示形式，利用宓数运算规那么，可以方便、快拢地进行，为正弦交流电路的计算提供r良好的途径。注意表达式的写法，要求学生注意瞬时值表达式与相量式是对应关系，不能是等式关系(三)工程实施让学生分组作图和计算(四)作业布置PageI29练习与思考题(三)板书设计正弦交流电的表示方法1解析式表示法2波形图表示法3旋转矢量图及相量图表示法4小结五、【课后反思】任务三简单正弦交流电路(4课时)一、【敦学目标】知识目标：知道R、1.、C在交流电路中特性。技能目标：I掌握电阻、感抗、容抗物理意义及确定方法2初步认识各元件电压与电流的相位关系情感目标：培养学生独立思考和分析的能力，养成严谦，认我的学习态度二、【教学重点】1电阻、感抗、容抗物理意义及确定方法2R、1.、C在交流电路中特性三、【教学难点】R、1.、C在交流电路中特性四、敦学过程】一)明确工程任务学会纯电阻，纯电感，纯电容相关计算，及相位关系。(二)制定工程实施方案教学内容参考教法更习：直潦电路中三种根本电路元件的伏安特性引题:交流电路电路中元件：正弦交流电路新投：一、纯电阻电路;“定义：只含有电阻元件的交流电路叫做纯电阻电路如含有白炽灯、电炉、电烙铁等电路。2电压、电流的瞬时值关系:电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。需说明：加在电阻上的正弦交潦电压瞬时值为U=KsinUf),那么通过该电阻的电流瞬时值为：，=上=-sin(>r)=nsin(t)RR由式得：m=为正弦交流电流的幅值关系。正弦交流电压和电流的振幅之间满足欧姆定律.3电压、电流的有效值关系将上述振幅值间欧姆定律形式，两边同时除以I,即得到有效值关系：/=W或U=R1.K说明：正弦交流电压和电流的有效值之间也满足欧姆定律。研究说明，纯电阻电路中的电阻要消耗电能.4相位关系对纯电阻电路的两端电压U与通过它的电流/同相，变化步调一致：介绍双踪示波器实验测定，画波形图A说明在交流电路中用相忸图B表示。5小结1.电阻电路两端电压、电流瞬时值、幅值及有效值间遵循欧姆定律，但一般计算通过有效值形式进行。2.电压与电流同相,波形图及相曼图致。6应用举例：注V定流就关联参考方向习直流电路欧姆律形式，说明交电路也同样3<>>/i<b>说明有关元件功率单独介绍例1在纯电版电路中，电阻R=44,交流电压u=31Isin(314f+30。)V,求通过该电阻的电流大小?并写出电潦的解析式。画图说明：强调：大小一般指有效值解：/=平=5A解析式r=-=7.07sin(3bU+30。)A,2R二、纯电感电路只由这些电感线圈组成的电路就是纯电感电路由自感现象说明：电感对交流电的阻碍作用，说明交流电路表示这种阻碍作用用感抗表示1S¾1 .感抗的概念：反映电感对交流电反阻碍作用程度的参数叫做感抗。感抗的文字符号是X2 .感抗的影响因素：通过自感现象说明f高，电流变化快，阻碍作用大；改变自感,阻碍作用随之变化.3 .纯电感电路中通过正弦交流电流的时候，所呈现的感抗为Xc=,=211f1.4 .单位：自感系数£的国际单位制是亨利（三）,常用的单位还有亳亨(mH)、微亨(H)纳亭(ni1.)等，它们与H的换算关系为1mH=10H,1H=10/H,111H=10"H。感抗单位欧姆5 .扼流朋线圈在电路中的作用:用于“通直漉、阻交流”的电感线圈叫他低频扼流,用r“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流网2电感电流与电压的关系1 .电感电流与电压的大小关系：=1.感抗与电阻的单位相同，都是欧姆().2 .电感电潦与电压的相位关系：分析：自感现象中电流受阻,纯电感电路中电流滞后后于电压电感电压比电流超前90。(或n2),即电感电流比电压滞后90。(如下图)3纯电感电路中的能量转换研究说明：春电感电路中的电感线圈(本身电阳忽略不计)不消耗电能.仅和电源之间进行着电能和磁场能量的转换.小结纯电感电路一股计算通过有效值形式进行：先计算感抗，再计算电压或电流有效值。结合电感电压比电流超前90。(或n2)确定解析式，波形图及相国图相差90。4应用举例:例2-电感£=80mH,外加电压Ur=502sin(314r+65。)V.试求:感抗,(2)电感中的电流%(3)电流瞬时值五(4)画出电压、电潦有效值相址图。M(I)电路中的感抗为X1=1.=314X0.08，25C画波形图及相量图强化掌握星习电感概念：自感现象自感系数：1.将线圈的自感磁链与电流的比值举例：单位换算：63.5MH=H员习电感分类：线性和非线性X1.=1.=211f1.说明电感直流特性可波图及相量图分析"2A×,25(3)电感电流。比电压怯滞后90°,那么ft-22sin<31.4r25')A由电压、电流瞬时值表达式有V=50Z.65bVi=2Z.-25A三、纯电容电路1电容对交流电的阻碍作用反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数叫做容抗，文字符号位XC容抗按下式计算Qh硕容抗和电阻、电感的单位一样，也是欧姆(C)2电容在电路中的作用1 .在电路中，用于“通交流、隔直流.的电容叫做宣电容器;2 .用于“通高算、阻低频”将高频电流成分波除的电容叫做高然身略电容器.3电流与电压的关系：强调关联参考方向1 .电容电流与电压的大小关系，2XC2 .电容电流与电压的相位关系电容电流比电压超前90。(或兀/2),即电容电压比电流沛后90。，其波形图及相量图,如下图。学生画电感相量图4钝电容电路中的能储存研究说明：纯电容电路中的电容也不消耗电能，但对它充电时能将电源的电能储存为电场能，在放电时将电场能进行释放.5比拟电容、电感相位关系及相图形式区别强调电容电压滞后电流：理解电容电压与充电关系电感电压超前电流：理解电感阻碍电流的变化6应用举例，(例3电容C=1271.,外加于电容两端的正弦交流电压表达式为勺=20石£网31夕+201",试求：(1)容抗了；(2)电流大小乙(3)电潦瞬时值%。解：X=J-=25（2）c-=-0.8A<yCXc25（3）电容电流比电压超前90。,那么rc-0.82sin（31.4+1.1.0'）A6小结：1 .容具有隔直流、通交流特性，应用：直流电路相当于开路：交流电路中实现交流旁路和相合作用2 .流电路容抗及电压、电流有效值关系3 .电感电路中电压及电流相位关系。注功率局部先不婆求（三）工程实施让学生分组计算（四）作业布置PageI33练习与思考题（五）板书设计简单正弦交流电路1纯电阻电路2纯电感电路3纯电容电路4小结五、【课后反思】任务四R1.C串联电路一、【教学目标】知识目标I会认识电阻、电容、电感串联电路.技能目标：1掌握串联阻抗形式及串联交流电压关系2掌握串联阻抗性质及理解阻抗角情感目标：培养学生独立思考和分析的能力，养成严谨，认直的学习态度四、【教学重点】1串联RiX电路的阻抗形式2串联R1.C电路中电压、电流间关系五、【教学难点】1中联R1.C电路中电压及电流相关计算“2串联阻抗性质及阻抗角的理解四、教学过程】（）明确工程任务R1.C中联电路电压，阻抗的计算二）制定工程实施方案教学内容参考教法简介实际应用无线电接收装置等电路中K1.、C的应用（图6-3-1）p134引题：R1.C串联电路一、AYV串联电路:IgJg定义，由电阻、电感、电容相串联构成的电路叫做R-1.Y增强学生学习兴趣串联电路。1.R1.C串联电路的电压如右图设电路中电流为/=ASinGyD,那么根据爪2、。的根本特性可得各元件的两端电压：UR=RKSin(Ot),u=X,Insin(1+90°),Uc=XIr,sin(t-90°),根据基尔他夫电压定律(KY1.),在任一时刻总电压"的瞬时值为U=S+U1.+U1取电流的相垃方向为水平方向，作出他们的相量图，如右图所示，(1)当X1.>XC时，相量图如图a所示(2)当X1.<XC时,相量图如图b所示当X1.=XC时,相量:图如图C所示研究说明：以上3种情况，电压(有效佗)的大小关系均满足电压三角形关系式，为上式又称为电压三角形画图关系式说明：1假设各元件电压大小，那么总电压大小可求。2各元件电漪相位不变，电容电压滞后电流、电感电压超前电流3电压瞬时值遵循基尔霍夫电压定律，有效值不满足。二、"T7串联电路的阻抗由于U1.i=RI,U,=X1I,Uc=Xd,根据电压三角形关系式可得U-Juj1.+(U1.-Uc)2=NRXX1.-X1令IZI=彳=、N+(XxjrN+x，上式称为阻抗三角形关系式，1%叫做斤Y-C串联电路的阻抗，其中A-X-%叫做电抗阻抗和电抗的堆位均是欧姆M由电压(阻抗)：.角形的关系式可得到电压(阻抗)：.角形如右图所示由相量图可以看出总电压与电流的相位差为R、田C(k÷Cc1.rw>-÷W1.-OMO-/C31U心工K/7、-丸m，cIGUaRR上式中6叫做阻抗角。它说明R1.C串联电路中总电压与电流的相位关系三、电压与电流的大小关系，由U*r2+(©-XCy得：U=IX1.ZI四、申联电路的性质根据总电压与电流的相位差(即阻抗角砂为正、为负、为等三种情况，符电路分为三种性质。1 .感性电路：当月O时，即X1>Xt,°>0,电压U比电流，.超前夕，称电路呈感性：2 .容性电路：当1<0时，即/</，夕<0,电压。比电流，滞后|同，称电路呈容性：3 .谐振电路：当*=0时，即X1.=Xe,0=0,电压U与电流同相，称电路呈电阻性，电路处于这种状态时，叫做谐振状态。五、计算举例：在月Y-C串联电路中，交流电源电压=220V,频率F=50Hz.A=30Q,1.=445mH,C=32F0试求：(D电路中的电流大小/：(2)总电压与电流的相位差夕：(3)各元件上的电压、&、%解：X=2nf1.HO.Xe=100,2jCZJ=2+(Xi-Xc)2=500,那么/=卷=4.4A(2) 8=arctaN三竺=auan=53.1',即总电压比电流超前53.1。,电路呈感性。(3) Ut=RT=132V,U1-X1I-616V,«=XJ=440V0小结：本例题中电感电压、电容电压都比电源电压大，在交流电路中各元件上的电压可以比总电压大,这是交流电路与直流电路特性不同之处。五."串联与Av串联电路补充1.衿串联电路只要将A>-ZW串联电路中的电容C短路去掉，即今=0,U1=0,那么有关Y串联电路的公式完全适用于R-1.串联电路举例2:在串联电路中.电阻"=40,电感1=95.5mH.外加频率为F=50Hz、U=200V的交流电压源.试求：(1)电路中的电流/;(2)各元件电压£、；(3)总电压与电流的相位差。解：X1=2111.30.Z三X-5O,那么*XR比拟阻抗：.角形说明相位差、阻抗角关系强调阻抗的模画对应三角形说明要求学生分析中要结合题意画图，并标各物理量复习提问电容、电感元件容抗、感抗的求法“犷A(2) Ut=RI=160V,Ut=XJ=120V,显然U=J仁+仁o(3) =arctan=arctan=36.9',即总电压U比电流，超前36.9。.电路呈感性。2,-W串联电路只要将彳-人C串联电路中的电感2短路去掉,即令尤=0,U,=0.那么有关"-1.C串联电路的公式完全适用于股。串联电路举例3：在-W串联电路中，：电阻/T60Q,电容C=20F.外加电压为u=141.2sin628rV0试求:电窗中的电流/;(2)各元件电压%；(3)益电压与电流的相位差解：(1)由电路及元件特性得：Xc=-1.=8O.Z=2+X=),U=-=1V那么电流为=1A=AV=60V.«-=J1/=80V,显然U=JU*o(3)arc1.an(-)=arc(an(-)=-53.1",R60即总电压比电流滞后53.1。，电路呈容性。做结：本节重点要理解R、1.C的相量模型及欧姆定律相量形式,在此根底上掌握串联电路中阻抗及阻抗角、电压电流间关系。要求学生依照上题练习R1.C串联谐振电路1.R1.C串联谐振的条件在R1.C串联电路两端加上交流电压U,在公式=g中，由于国=R*X1.X<)'=J火"-BIHC式中，'”和5都是频率的函数。在频率较低时，容抗大而感抗小，阻抗IZ1.较大，当U一定时电流较小：在频率较高时，感抗大而容抗小，阻抗IZ1.也较大，当U一定时电流也较小。在这两个领率之间，总会有某一猱率，在这个嫌率时，使得容抗和感抗恰好相等。这时阻抗最小且为纯电阻，所以电流最大，且与端电压同相，这就发生了串联谐振。根据上述分析，串联谐振的条件为X1.=XcW1S或wo=7式中，X）称为谐振频率。4、1.、C的单位分别是Hz（赫兹）、H1亨利）、F（法拉）2,串联谐振的特点（1）串联谐振时，Wj=r,故此时阻抗值最小，其值为（2）串联谐振时,因明抗最小，在电源电压U定时,电流最大，其值为此时电路呈纯电阻性,电流与电源电压同相“（3）电阻两端电压等于总电压。但电感两端的电压等于电容两端的电压，其大小为总电压的Q倍，即式中，Q称为申联谐振电路品痂因数，其值为Q值一般可达100左右，使电感和电容上的电压比电源电压大很多倍，故串联谐振也称为电压谐振在电子技术中，对于外来的微弱信号，常常利用串联谐振在电容上获得一个与信号电压频率相同但幅度大很多倍的电压进行选台控制。（4）申联谐振时，电路中仪电阻消耗电能，而电路中的电感与电容之间只进行磁场能和电场能的交换，不消耗电能。3 .利用R1.C串联谐振进行选台的根本原理在收音机中,常利用串联谐振电路来选择电台信号，这个过程称为调调工作原理：（见书P136）4 .防范具有不利影响的串联谐振在电力系统中，电路电阻本来就低，而串联谐振可使电流升高带来危险。由于电流流经电容和电感，也会导致这些元件两端电用过高，可能会击穿线圈和电容器的绝缘。因此，在电力系统中应防止发生串联谐振.三）工程实施让学生分组计算（四）作业布置PageI37练习与思考题（五）板书设计R1.C串联电路1 R1.C串联电路根底2 R1.C出联电路的电压3 R1.C串联电路的阻抗4 R1.C串联电路的性质5 R1.C串联谐振电路6小结五、【课后反思】任务五三相正弦交流电路一、【敦学目标】知识目标：了解三相交流电的产生技能目标I掌握三相负载的连接及特点。情感目标：通过正弦交流电的学习，培养学生对生活的热爱，激发学生对电的兴趣。二、【教学重点】了解三相交流电的产生,掌握三相负载的连接方法.三、【教学难点】掌握三相负载的连接方法及计算.四、【教学过程】（一）明确工程任务能正确连接三相负我的三角形、星形联结：三相对称负极星形联结和三角形联结时，负载相电压和线电压、负载相电流和线电流的关系.二）制定工程实施方案复习相关内容三相发电机的绕组主要是星形接法,三相负载有星形连接和三角形连接法，进行提问：1 .纯电感电路电压与电流的相位关系2 .纯电感电路电压与电流的相位关系三相交流电的根本概念一、三相发电机简介三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。发电机的根本组成局部是转了1磁极）和定子线圈（线圈瓯数很多,嵌在硅钢片制成的铁心上,通常叫电枢）电枢转动、而磁极不动的发电机,叫做旋转电枢式发电机。磁极转动、而电枢不动，线圈依然切割磁感线,电枢中同样会产生感应电动势，这种发电机叫做灰乂啦极式发电机。不管哪种发电机，转动的局部都叫精子,不动的局部都叫定九旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露着的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，就容易发生火花放电，有可能烧毁电机.这种发电机提供的电压一般不超过500V。旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能膨提供几千伏到几十千伏的电压，输出功率可达几十万千乩。所以，大型发电机都是旋，专磁极式的。发电机的转子是由蒸汽机、水轮机或其它动力机带动的。动力机将机械能传递给发电机，发电机把机械能转化为电能传送给外电路。二、交流电的产生及正弦交流电的概念1.对称三相电动势振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120。的三个电动势称为时称也电动梦。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为第相（U相）电动势：et=E,sin（t）第二相（V相）电动势：e=ESin（研-120。）第三相0».相）电动势：ft=ESin（图什120。）显然，由相量图可知，如果把3个电动势的相量加起来，相量图为零。由波形图可知，三相对称电动势在任瞬间的代数和为零，即有6+c+=0,波形图与相量图如下图。2.相序三相电动而今乂比C。比a超前H:超前120°,0比。超前120°,3如果T比1超前120°.史相序.（c）（b）图对称三相电动势波影图与相量图（I）相序是个十分重要的概念，为使电力系统能够平安可苑地运行，通常统规定技术标准，一般在配电盘上用标出U相，用绿色标出V相，用红色标出*相。分别与负载相连，三根导线叫作为线或点'叫作，从7式叫做三相四线制（2）将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、2（相相）连接在一点,始端U1.丫1、町（相头）分别与负载相连，这种连接方法叫做星形（Y形）连接。如卜.图。三、三相（1）三*将发H这种连接,'.俗弟中点引出白（通常在低压配电中采用葭每一相都是独立的电源，均可单独给负载供电（照明电路就是其中的一相）：只由3根相线所组成的输电方式称为三相三税制（在高压输电工程中采用）。（2）相电压和线电压的关系1 .每相绕组始端与末端之间的电片（即相线与中线之间的电压）叫做川电工，它们的瞬时值用4、比、5来表示，用通用符号4表示.显然这:个相电压也是对称的,3个相电压的最大值相等，频率相同，相互之间的相位差均为120。相电压大小（有效值）均为1.=Ui=U2 .任意两相始端之间的电压（即火线与火线之间的电压）叫做限电H：,它们的瞬时值用小、如、出来表示，用通用符号U1.表示。Y形接法的相量图如图10-3所示。显然三个线电压也是对称的。大小（有效值）均为bz-%=I=a=3 .相电压的方向是从绕组的始端指向末端；线电压的方向按三相电源的相序来确定：如就是从U1.端指向VI端，u23就是从V1.端指向W1.端，W31就是W1.端指向U1.端。即U12=U1-U2:1.23=U2-U3:U31=U3-U1相电压与线电压的关系式为：H=U4 .线电用是对称的，即备线电压之间的相位差都是120。，线电压比相应的相电压超前30。.如线电压几比相电压U超前30。，线电压出比相电压少超前30。，线电压如比相电压3超前30%5 .通常所说的380丫、220V电压，就是指电源为星形联结时的线电压和相电压的有效值。四、三项负载的连接方式在三相交流电路中，负载的连接方式有两种：星形联结和三角形联结I、负我的星形联结的线电压小都等于负与X"（1）线电压与相I该接法有三根火纣须是丫形接法，所以又三相负载的星形联结如下图。3在这种电路中三相电源也是必K管负载是否对称（