RC串联电路.doc

平山县职业教育中心教案首页编号：6号 授课教师：宋翠平 授课时间：5月 课题任务：第五章第七节 RC串联电路课时2课时授课班级电13-2班上课地点电13-2班教室教学目标能力(技能)目标知识目标1、能理解电路的阻抗2、能掌握电路的功率3、能解决生产生活中的实际问题1、掌握电流、电压间数量关系2、掌握电路的阻抗3、掌握电路的功率教学重点掌握电路的阻抗教学难点掌握电路的功率教学方法小组学习法、示范教学法、讲授、问题引导法等教学反思学生接受知识效果良好，作业质量较高，加强学生理解能力的培养，着重实践操作。 步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配明确目标一、明确目标：教师解读学习目标二、引入 任务1： 在电子技术中，经常遇到的阻容耦合放大器、RC振荡器，RC移相电路等等，这些电路都是电阻、电容串联电路。分析RC串联电路应把握的基本原则：1、串联电路中电流处处相等，选择正弦电流为参考正弦量。2、电容元件两端电压uC相位滞后其电流iC相位/2。讲授(口述) 演示启发提问讨论展示 实物展示课件 板书个别回答 小组讨论 代表发言 14分钟操作示范一、教师讲解RC串联电路电压间的关系如图1所示，以电流为参考正弦量，令 则电阻两端电压为：电容器两端的电压为：电路的总电压u为：作出电压的旋转矢量图，如图2所示。U、UR和UC构成直角三角形，可以得到电压间的数量关系为以上分析表明：总电压u滞后于电流I 二、教师讲解RC串联电路的阻抗对 进行处理，得：式中U电路总电压的有效值，单位是伏特，符号为V；I电路中电流的有效值，单位是安培，符号为A；|Z|电路的阻抗，单位是欧姆，符号为。其中。|Z|是电阻、电容串联电路的阻抗，它表示电阻和电容串联电路对交流电呈现阻碍作用。阻抗的大小决定于电路参数（R、C）和电源频率。阻抗三角形与电压三角形是相似三角形，阻抗角也就是电压与电流的相位差的大小为的大小只与电路参数R、C和电源频率有关，与电压、电流大小无关。三、教师讲解RC串联电路的功率将电压三角形三边同时乘以I，就可以得到功率三角形，如图4所示。在电阻和电容串联的电路中，既有耗能元件电阻，又有储能元件电容。因此，电源所提供的功率一部分为有功功率，一部分为无功功率。且，视在功率S与有功功率P、无功功率Q的关系遵从下式：电压与电流间的相位差是S和P之间的夹角。 教师示范课件演示教师提问课件板书演示学生抢答小组抢答35分钟合作学习任务2 学生分析讨论试做下面习题：把一个阻值为30的电阻和电容为80F的电容器串联后接到交流电源上，电源电源u=311sin314tV，试求：（1）电流瞬时值表达式；（2）有功功率、无功功率和视在功率；（3）作出电压和电流相量图。分析：要求电流瞬时值表达式，就必须知道电流的三要素。因为电流、电压是同频率正弦量，所以电流角频率等于电压角频率，问题变为求电流的最大值和初相。因此只要求出容抗、阻抗，利用欧姆定律和阻抗角的关系式，问题便可以迎刃而解。解：由u=311sin314tV可以得到Um=311V =314rad/s u=0。（1）电容的容抗为：XC=1/C=1/(3148010-6) 40由阻抗三角形可求得电路的阻抗为：z =（XC2+R2）1/2=（402+302）1/2=50电压的有效值：U=0.707Um=0.707311=220V则电路中电流有效值为：I=U/z=220/50=4.4ARC串联电路中，电流超前电压=arctg(XC/R)，即iu=arctan(XC/R)=arctan(40/3)=53.10则电流的初相位：i=u+=0+53.10=53.10电流的最大值：Im=1.414I=1.4144.4=6.22A所以电流的瞬时值表达式为i=6.22sin（314t+53.10）A(2)电路中的有功功率为：P=I2R=4.4230=580.8W电路的无功功率为：QC=I2XC=4.4280=774.4var电路中的视在功率为：S=UI=2204.4=968V.A(3）电阻两端的电压与电流同相，它的有效值为：UR=IR=4.430=132V电容两端的电压滞后电流900，其有效值为：UC=IXC=4.440=176V所以电压和电流的相量图如图所示。任务3 学生分析讨论试做下面习题：在电子技术中，常常用到下图所示的电阻、电容串联电路。其中C=10F，R=1.5K,输入电压Ui=5V,频率f=100Hz。求：UC及输出电压U0各是多少？ui与u0的相位差是多少？分析：该电路为RC串联电路，输出电压为电阻两端的电压。要求电容两端和输出端电压，则要先求电容的容抗，由阻抗三角形求出总阻抗，再根据欧姆定律求出电流，问题就迎刃而解。解：电路中的容抗为：XC=1/2fC=1/（23.141001010-6）159由阻抗三角形求得电路阻抗为：z =（XC2+R2）1/2=（1592+15002）1/21508电路中电流的有效值为：I=U/z=5/10583.3210-3A电容两端的电压为：UC=IXC=3.3210-31590.53V输出电压就是电阻两端的电压：U0=UR=IR=3.3210-31500=4.98V电流i超前输入电压ui的相位为：=arctan(XC/R)=arctan(159/1500)=6.10由于i与u0同相，所以u0超前ui 6.10。任务4学生分析讨论试做下面习题：在电子技术中，常遇到RC移相式振荡器。在如图所示的RC串联移相电路中，电容C=0.12F，输入正弦电压频率f=100Hz，电压有效值为1V。要使输出电压u0滞后输入电压ui 600，试问电阻R的值应为多少？输出电压有效值是多少？解：该电路为RC串联电路，根据题意，以电流为参考正弦量，uR与i同相，u0（也就是电容器两端的电压uC）滞后I 900，ui超前u0 600。作出电流、电压相量图，如图所示。因为+600=900，所以=900-600=300。由阻抗三角形可知：tan=XC/R所以电阻的阻值为：R=XC/tan=1/2fCtan=1/(23.141000.1210-6tan300)23000输出电压U0的大小为：U0=Uisin=1sin300=0.5V任务五学生总结本节课的知识点1、RC串联电路电压间的数量关系为。2、RC串联电路的阻抗。3、电压与电流的相位差的大小为。的大小只与电路参数R、C和电源频率有关，与电压、电流大小无关。4、RC串联电路的功率：有功功率为：P=I2R；电路的无功功率为：QC=I2XC；电路中的视在功率为