正弦交流电路的分析与讲解

1、.课题序号81授课班级高二机电授课课时1 授课形式新课授课章节纯电阻电路使用教具课本教学目的1.纯电阻电路中电压与电流的关系。2.会用相量图分析纯电阻电路。3.掌握纯电阻电路的特点教学重点1纯电阻电路中电压与电流的关系。2会用相量图分析纯电阻电路。教学难点会用相量图分析纯电阻电路。课外作业教学后记授课日期 年 月 日 第 课时第一节纯电阻电路一、电路：1纯电阻电路：交流电路中若只有电阻，这种电路叫纯电阻电路。2电阻元件对交流电的阻碍作用，单位 W二、电流与电压间的关系：1大小关系：设在纯电阻电路中，加在电阻R上的交流电压u = Um sin w t,则通过电阻R的电流的瞬时值为：i = = I

2、m sin w tIm = I = = =I = ：纯电阻电路中欧姆定律的表达式，式中：U、I为交流电路中电压、电流的有效值。2相位关系：（1）在纯电阻电路中，电压、电流同相。（2）表示：解析式、相量图和波形图。例：在纯电阻电路中，电阻为44 W，交流电压u = 311 sin ( 314 t + 30 ) V，求通过电阻的电流多大？写出电流的解析式。练习：已知交流电压u = 220sin ( 314 t + 45 ) V，它的有效是 ,频率是 ，初相是 。若电路接上一电阻负载R = 220 W,电路上电流的有效值是 ，电流的解析式是 。小结：1纯电阻电路中欧姆定律的表达式。2电阻两端的电压和

3、通过电阻的电流的关系。课题序号8-2授课班级高二机电授课课时1授课形式新课授课章节纯电感电路使用教具课本教学目的1了解扼流圈和电感对交流电的阻碍作用。2掌握感抗的计算。3掌握纯电感电路中电流与电压的关系。教学重点1掌握感抗的计算。2掌握纯电感电路中电流与电压的关系。教学难点纯电感电路中电流与电压的关系。课外作业3填充题（1）（4）。4计算题（1）。教学后记授课日期 年 月 日 第 课时课前复习：电阻元件上电流、电压之间的关系1大小关系2相位关系第二节纯电感电路一、电路：二、电感对交流电的阻碍作用：1演示： 电感在交、直流电路中的作用2分析与结论：电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。对于

4、直流电起阻碍作用的只是线圈电阻，对交流电，除线圈电阻外，电感也起阻碍作用。（1）电感对交流电有阻碍作用的原因。（2）感抗：电感对交流电的阻碍作用。用XL表示，单位：W。（3）感抗与、L有关： L越大，XL就越大，f越大，XL就越大。 XL与L、f有关的原因。 XL = w L = 2 p f L单位：XL欧姆（W）；f 赫兹（Hz）；L 亨利（H）。（4）电感线圈在电路中的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频。（5）应用：低频扼流圈：用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫低频扼流圈。高频扼流圈：用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫高频扼流圈。三、电流与电压之间的关系：1大小关系：I =Im=( i

5、)2相位关系：（1）电流落后电压。（2）表示 ：解析式、相量图和波形图。练习：已知交流电压u = 220sin ( 314 t + 45 ) V，它的有效值是 ，频率是 ，初相是 。若电路接上一纯电感负载XL = 220 W，则电路上电流的有效值是 ，电流的解析式 。小结：1纯电感电路中欧姆定律的表达式。2感抗的计算式。3电感两端的电压和通过电感的电流的相位关系。4电感线圈在电路中的作用。课题序号83授课班级高二机电授课课时1授课形式新课授课章节纯电容电路使用教具课本教学目的1掌握电容对交流电的阻碍作用及容抗的计算。2了解隔直电容和旁路电容。3掌握在纯电容电路中电压和电流的关系。教学重点1容抗

6、的计算。2纯电容电路中电压和电流的关系。教学难点纯电容电路中电压和电流的关系。课外作业2选择题（1）（3）。4问答与计算题（2）。教学后记授课日期 年 月 日 第 课时课前复习：电感元件上电流、电压之间的关系1大小关系2相位关系第三节纯电容电路一、电路：二、电容对交流电的阻碍作用：1演示：电容在交、直流电路中的作用结论：直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器。原因：当电源电压增高时，电源给电容器充电，当电源电压降低时，电容器放电，充放电交替进行。2分析和结论：（1）电容对交流电的阻碍作用叫容抗。用XC表示。（2）XC与、C有关XC =（3）分析：为什么会产生XC，为什么XC ，XC （4

7、）电容器在电路中的作用：通交流、隔直流；通高频、阻低频。（5）应用：隔直电容：使交流成分通过，而阻碍直流成分通过，做这种用途的电容器叫隔直电容。高频旁路电容：高频成分通过电容器，而使低频成分输入到下一级，做这种用途的电容器叫高频旁路电容。三、电流与电压的关系：1大小关系：I = Im=(i )2相位关系（1）电流超前电压（2）表示：解析式、波形图、相量图。练习：已知交流电压u = 220sin ( 314 t + 45)V，它的有效值是 ，频率是 ，初相是 。若电路接上一纯电容负载XC = 220 W，则电路上电流的有效值是 ，电流的解析 。小结：1纯电容电路中欧姆定律的表达式。2容抗的计算式

8、。3电容两端的电压和通过电容的电流的相位关系。4电容器在电路中的作用。课题序号84授课班级高二机电授课课时2授课形式新课授课章节电阻、电感、电容的串联电路使用教具课本教学目的1会用相量图分析和计算简单的交流电路（RL C串联电路）。2掌握RLC串联电路中端电压与电流的相位关系及端电压和电流的大小关系。教学重点会用相量图分析、计算RLC串联电路教学难点1画相量图。2端电压与电流的相位关系。课外作业计算题（3）（6）。教学后记授课日期 年 月 日 第 课时课前复习：填表电阻元件电感元件电容元件对交流电的阻碍作用电压、电流的大小关系电压、电流的相位关系相量图（以电流为参考相量）第四节电阻、电感、电容

9、的串联电路一、RLC串联电路：由电阻、电感、和电容相串联所组成的电路叫RLC串联电路。1电路：设在上述电路中通过的正弦交流电流为I = Im sint则： uR = Im R sintuL= ImXL sin(t+)= ImL sin(t+) uC = Im XC sin (t -) = Im sin (t-)uAB = uR + uL+ uC2相量图：（以电流为参考相量）图（1）3端电压与电流的关系：（1）大小关系：电压三角形：电路的端电压与各分电压构成一直角三角形，叫电压三角形。（图（1）RLC串联电路中欧姆定律的表达式：I = Z=Z 阻抗单位：欧姆(W)U = 电抗：感抗与容抗之差叫电

10、抗。用X表示 X = XL-XC单位：欧姆（W）阻抗三角形 （图（2）阻抗角：Z与R两边的夹角j = arctan= arctan 图（2）（2）相位关系：当XL XC时，端电压超前电流j 角，电路呈电感性，称为电感性电路。j = j u - j i = arctan ( UL-UC / UR 0当XL XC时，端电压滞后电流 j 角，电路呈电容性，称为电容性电路。j = j u - j I = arctan (UL-UC) / UR XCXL XC（2）XL XC时，总电流超前端电压 j 角，电路呈电容性。 当XL XC 时，总电流滞后端电压 j 角，电路呈电感性。 当XL = XC时，则I

11、L = IC ，端电压与总电流同相，电路呈电阻性，电路的这种状态叫并联谐振。其中：总电流与端电压的相位差为：j = j i - j u= - arctan = - arctan= - arctan XC ，则电路呈容性。(3) |Z|= U/I= 120/2.6 W = 46 W。四、RLC并联电路的二个特例：1当XC 则IC = 0，此电路为RL并联电路（1）相量图：以电压为参考相量（2）总电流与电压的大小关系I = 电流三角形I =| Z |=导纳三角形（3）总电流与电压的相位关系电压超前总电流 j 角，电路呈电感性j = - arctan= - arctan2当XL则IL= 0，此电路为

12、RC并联电路 （1）相量图：以电压为参考相量（2）总电流与电压的大小关系I = 电流三角形I = |Z| = 导纳三角形（3）总电流与电压的相位关系 总电流超前电压 j 角，电路呈电容性j = arctan = arctan 例2：已知在 RL 并联电路中，R = 50 W，L = 0.318 H，工频电源 f = 50 Hz，电压 U = 220 V，试求：(1) 求各支路电流 IR、IL、总电流 I ；(2) 等效阻抗大小 |Z| ；(3) 电路呈何性质。解：(1)由 IR = U/R = 220/50 A = 4.4 A，XL = 2pfL 100 W，IL = U/XL = 2.2 A

13、可得： (2) |Z| = U/I = 220/4.92 W = 44.7 W(3) 在 RL 并联电路中，BC = 0，BL 0，则 B = BC - BL XCXL R时，可得 ：XL XC（3）谐振频率0 = 当0L R时0 ；f0 3谐振时电路的特点：（1）电路的阻抗最大，且为纯电阻|Z0| =（2）电路中电流最小，且与端电压同相I0= = （3）电感和电容上的电流接近相等，并为总电流的Q倍。在一般情况下，0L R，R可忽略不计，则： IC IRL = R = = Q I0Q = 电路的品质因数并联谐振和串联谐振的谐振曲线形状相同，选择性和通频带也一样。例1：如图 8-11 所示电感线

14、圈与电容器构成的 LC 并联谐振电路，已知 R = 10 W，L = 80 mH，C = 320 pF。 试求：(1) 该电路的固有谐振频率 f0、通频带 B 与谐振阻抗 |Z0|；(2) 若已知谐振状态下总电流 I = 100 mA，则电感 L 支路与电容 C 支路中的电流 IL0、IC0 为多少？解：（1）(2) IL0 IC0 = Q0I = 5 mA。三、并联谐振的应用：要使L、C回路两端得到f0的信号电压，则必须调节回路中的电容C，使L、C回路在频率f0处谐振，这样L、C回路对f0信号呈现阻抗最大，并为纯电阻性，所以各电路上的电压是与电阻大小成正比，故f0信号的电压将在L、C回路两端

15、有最大值，而其他频率信号的电压由于L、C回路失谐后的阻抗小于谐振时的阻抗，故在它两端所分配的电压将小于f0信号的电压。练习：问答与计算题（9）、（10）小结：1并联谐振的条件。2电感线圈和电容器的并联谐振的特点。3两种谐振电路的品质因数。授课日期 年 月 日 第 课时课题序号88授课班级高二机电授课课时2授课形式新课授课章节交流电路的功率使用教具课本教学目的1理解交流电路中有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的概念，明确提高功率因数的意义。2掌握用并联电容器提高电路功率因数的方法。教学重点1各种功率的计算以及功率因数的概念。2提高电路功率因数的方法。教学难点提高电路功率因数的分析和电容值的计

16、算。课外作业问答题与计算题（11）（14）教学后记课前复习：复习直流电路功率的计算方法从而引入本课题。第八节交流电路的功率一、电路的功率：瞬时功率：电压瞬时值u和电流瞬时值i的乘积称为瞬时功率。用p表示p = u i1电阻元件上的功率：（1）波形图法讨论： 作u、i的波形图； 作出p的波形图（2）函数法讨论：设u = URm sint，则i = Im sintp = u i = URm sint Im sint= URm Im = URI - URI cos2t（3）平均功率（有功功率）：瞬时功率在一个周期内的平均值。用P表示。单位：W(瓦)、kW(千瓦)。P = Pm=URI = URI通常

17、所说电器消耗的功率都是指有功功率。（4）结论：P 0，电阻元件是耗能元件；P = IUR（W），有功功率（平均功率）。2纯电容电路的功率：（1）波形图法讨论： 作u、i的波形图；作出p的波形图 （2）函数法讨论：设u = UCm sint，则i = Im sin(t + 90)p = u i = UCm sint Imsin (t + 90)= Im UCm sint cost=Im UCm sin2t =UC I sin2t（3）结论：p = 0，说明电容元件不消耗功率，它是储能元件。无功功率：瞬时功率的最大值。用QC表示。单位：var（乏）、 kvar（千乏）。QC = UC I3纯电感电

18、路的功率：（1）波形图法讨论：作u、i的波形图；作出p的波形图。（2）函数法讨论：设i = Im sint，则u = ULmsin(t + 90)p = u i = ULm Im sint cost= ULmIm sin2t= ULI sin2t（3）结论：p = 0，说明电感线圈不消耗功率，它是储能元件。QL= ULI（var），无功功率。4RLC串联电路的功率：（1）P = URI = U cos j I = U I cos j（2）Q = QL- QC =（UL UC）I = U I sinj（2）视在功率：总电压有效值与电流有效值的乘积叫视在功率。S = UI，单位：VA（伏安）、kV

19、A（千伏安）（3）讨论：当cosj = 1时，则电路消耗的功率与视在功率相等。当cosj 1时，则电路消耗的功率总小于视在功率；当cosj = 0时，则电路的有功功率等于零，这时电路与纯电感、纯电容电路相同。（4）功率三角形S =公式：P = UI cosj；Q = UI sinj；S = UI 适用于任何交流电路。j 电路总电压和总电流的相位差。电路的有功功率表示电路中所消耗的功率，电路的视在功率表示电源所能提供的功率。二、功率因数：1定义：电路的有功功率与视在功率的比值。它表示电能的利用率。l = cosj = 2提高功率因数的意义（1）功率因数越大，则说明电源能量的利用率越高。（2）在同一电压下，输送一定的功率