正弦交流电路的分析与讲解

1、v1.0可编辑可修改课题序号81授课班级高一机电授课课时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11v1.0可编辑可修改第一节纯电阻电路、电路：231 .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，单位二、电流与电压间的关系：1.大小关系：uUmsint设在纯电阻电路中，加在电阻R上的交流电压t,则通过电阻

2、R的电流的瞬时值为:uUmsinti=RRImsinImUmRUm=U2RR-:纯电阻电路中欧姆定律的表达式,式中：UI为交R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。v1.0可编辑可修改例：在纯电阻电路中，电阻为44,交流电压u311sin(314t30)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=2202sin(314t45)V,它的有效是频率是,初相是。若电路接上一电阻负载R220,电路上电流的有效值是,电流的解析式小结：1 .纯电阻电路中欧姆定律的表达式。2 .电阻两端的电压和通过电阻的电流的

3、关系33v1.0可编辑可修改授课日期4羊月日第课时课题序号8-2授课班级高一机电授课课时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#v1.0可编辑可修改课前复习：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

4、.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：。55v1.0可编辑可修改(3)感抗与、L有关：L越大，Xl就越大，f越大，K就越大。Xl与L、f有关的原因。XlL2fL单位：Xl欧姆()；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

5、压之间的关系:1 .大小关系:UXl#Im=Um(XluXl2 .相位关系:(1)电流落后电压2(2)表示：解析式、相量图和波形图。练习：已知交流电压u220.2sin(314t+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，则电路上电流的有效值是电流的解析式v1.0可编辑可修改小结：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。77v1.0可编辑可修改授课日期4羊月日第课时课题序号83授课班级高一机电授课课时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

6、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#v1.0可编辑可修改课前复习：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：°IILLsJ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

7、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x表示。(2)Xc与、C有关99v1.0可编辑可修改Xc=L=_1-C2TtfC(3)分析：为什么会产生Xc,为彳f么Xc1,Xc1C(4)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:UXc(iI_UmImXC2 .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:1011已知交流电压

8、u=2202sin(314t45)V,它的有效值是初相是O若电路接上一纯电容负载Xc=220,则电路上电流的有效值是流的解析v1.0可编辑可修改课题序号84授课班级高一机电小结：1 .纯电容电路中欧姆定律的表达式。2 .容抗的计算式。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。1111v1.0可编辑可修改授课课时授课形式2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（RLC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

9、 .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#v1.0可编辑可修改课前复习：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（以电流为峪相里）第四节电阻、电感、电容的串联电路、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。13131.电路:设在上述电路中通过的正弦交流电流为iI m sin CD t则:Ur = I mRsin tUl=I hXl sin(cot+ 2)= I2mW L sin(cot+) 2I mXc sin( tsin ( t - )Uab=Ur+U

10、l+Uc2.相量图:（以电流为参考相量）v1.0可编辑可修改#v1.0可编辑可修改当XlXc时，端电压超前电流角,电路呈电感性,1515为电感性电路。arctan(ULUCUR当Xl< Xc时，端电压滞后电流角,电路呈电容性,为电容性电路。I = arctan (ULUC)UR当XlXc时，端电压与电流同相,电路呈电阻性，电路的这种状态叫串联谐振例：在RLC串联电路中,R = 30, L = 445 mH,=arctan (ULUC)UR交流电源电压U = 220 V,C = 32F。试求：（1）频率 f = 50 Hz,电路中的电流大小I;（2）总电压与电流的相位差；（3）各元件上的电

11、压UR、UL、Uc解：XL = 2 fL 140, XcZ Jr2 (Xl Xc)2 50 QU(2)IZ一 4.4A,Xl Xc, 40arctan arctan 53.1R30电路呈感性。即总电压比电流超前(3)UR=RI=132V,UL=XLI=616V,比=XCI=440V。、RLC串联电路的二个特例:1.当Xc0时，电路为RL串联电路U=Wr2Ul2=iJr2Xl2=iizIv1.0可编辑可修改#2.当Xl22IZI=RXl20时，电路为RC串联电路UJu；Uc2=I尿XC2=IIZIIZl=,R2Xc2例：在RL串联电路中，已知电阻R=40，电感L=mH,外力口频率为f=50Hz、

12、U=200V的交流电压源，试求：（1）电路中的电流I;（2）各元件电压UR、UL;（3）总电压与电流的相位差。解：（1）XL=2fL30ZJr2X250Q则IU4A|Z|（2） UR=RI=160V,UL=XlI=120V显然UJuRU2=200V.X,30,一（3） arctanarctan-369即总电压u比电流i超刖R40,电路呈感性。练习：1 .是非题（1）（7）。2 .选择题（4）（7）。小结:1.填表:RL串联RC串联RLC串联Xl>XcXl<先XL="端电压表达式阻抗表达式端电压与电v1.0可编辑可修改课题序号85授课班级高一机电流大小关系端电压与电流相位关

13、系相量图（以电流为参考相量）2.介绍公式的记忆方法（A记忆法：电压三角形和阻抗三角形）。1717v1.0可编辑可修改授课课时授课形式2新课授课章节用联谐振电路使用教具课本教学目的1 .掌握串联谐振电路的条件和特点2 .掌握串联谐振电路选择性和品质因数的辨证关系教学重点用联谐振电路的条件和特点教学难点用联谐振电路的选择性和品质因数的辨证关系课外作业问答与计算题(7)、。教学后记授课日期年月日第课时课前复习：1818v1.0可编辑可修改1 .在RLC串联电路中，欧姆定律的表达式。2 .电路端电压与各元件两端的电压的关系。3 .电路总阻抗与电阻、感抗、容抗的关系。4 .电路端电压和电流的相位关系。第

14、五节串连谐振电路一、谐振的定义和条件：rq=©*CII1 .定义：在RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫串联谐振。2,串联谐振的条件1 =UIZI=Jr2(XlXc)2串联谐振的条件：XlXcCl)0L101f01<LC2WLC3.电路实现谐振的方法：(1)电源频率一定，可调节L或C的大小来实现谐振。(2)当电路参数L、C一定时，可改变电源频率。二、串联谐振的特点：1 .阻抗最小，且为纯电阻I乙IR2 .电路中电流最大，并与电源电压同相I0=%=UZoR1919v1.0可编辑可修改3 .电感和电容两端的电压相等，且相位相反，其大小为总电压的

15、Q倍(电压谐振)。ULIoXl=UXlR=_0LU:R=QUUCIoXcURXdQUURIoRULUC1rRQUU其中：Q=，L=R0CRQ用联谐振电路的品质因数(1)减小电阻，则电路消耗的能量就小，电路品质因数高。(2)增大线圈的电感量L,线圈储存的能量就多，在损耗一定时，同样说明电路品质好。4 .谐振时，电能仅供给电路中电阻消耗，电源与电路间不发生能量转换，而电感与电容间进行着磁场能和电场能的转换。三、串联谐振的应用：1 .收音机中的调谐接收回路。2 .调谐方法：改变C或L的值。四、谐振电路的选择性：1 .选择性：选择性即电路选择信号的能力，也即电路的选频本领。2 .影响电路选择性的因素：

16、(1)讨论方法作谐振曲线一结论谐振曲线：以f(或)作为自变量，把回路电流i作为它的函数，绘成的函数曲线。2121v1.0可编辑可修改1 .谐振条件及谐振频率。2 .谐振特点：4点。3 .选择性与通频带的关系授课日期年月日第课时课题序号86授课班级高一机电授课课时2授课形式新课授课章节电阻、电感、电容的并联电路使用教具课本教学目的1 .掌握RLC并联电路总电流和电压的相位关系、大小关系，会用相量图分析。2 .掌握RLC并联电路的两个特例。教学重点会用相量图分析RLC并联电路总电流和电压的相位关系大小关系。教学难点1 .画相量图。2 .总电流与电压的相位关系。课外作业2 .选择题（10）。3 .填

17、充题（10）。教学后记课前复习：2323v1.0可编辑可修改1. RLC串联电路的相量图。2. RLC串联电路中，端电压和电流之间的关系第六节电阻、电感、电容的并联电路、RLC并联电路：由电阻、电感和电容并联组成的电路1 .电路:设在AB两端加正弦交流电压uAsincot,则各支路上的电流分别为：ir=IRmsintIrURLIcmsin(t-)I-UL2XlCICmsin(cot9)Ic-U2Xc2 .相量图：以电压为参考相量(1) XlXc(2) XlXcXlXc3 .总电流和电压之间的关系:(1)总电流和电压的大小关系:电流三角形：电路中总电流与各支路电流构成一个直角三角形，叫电流三角形

18、2424v1.0可编辑可修改2525欧姆定律表达式U；|Z|同1(2)相位间的关系当XlXc时,性。当XlXc时,性。当Xl=,IrLdI总电流超前端电压总电流滞后端电压Xc时,则Il一导纳三角形J角，电路呈电容角，电路呈电感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:arctanILIRarctanU/Xu/R/XcBlBcarctanLG感纳EL=;容纳BC=XlXc1、一、一R,单位：西门子(。例1:在RLC并联电路中，已知：电源电压U = 120 V,频率 f= 50Hz，R = 50, L = H , C = 80 F。试求:各支

19、路电流I R、Il、Ic；(2)总电流I ,并说明该电路成何性质等效阻抗|Z|解：(1)= 2 f = 314 rad/s , X_ = L= 60Xc = 1/(C)=40(2) Ir = U/R = 120/50 A = 2.4 A , Il = U/X l = 2 A , Ic = U/Xcv1.0可编辑可修改IJiR(IcIl)22.6A,因Xl>Xc,则电路呈容性。(3) |Z|= U/I= 120/=46 o2727四、RLC并联电路的二个特例:1 .当Xc-8则Ic=0,此电路为RL并联电路(1)相量图：以电压为参考相量总电流与电压的大小关系I =JIr2Il2 一电流三角

20、形I =UI Z 1=1,(R)2 (X)2R Xl一导纳三角形(3)总电流与电压的相位关系电压超前总电流角，电路呈电感性arctan L = I RarctanXl2 .当Xl-oo则Il0,此电路为RC并联电路(1)相量图:(2)总电流与电压的大小关系Ir2I一电流三角形|Z|,1一导纳三角形,1212()()RXc总电流超前电压角，电路呈电容性（3）总电流与电压的相位关系arctan1xz了R,IcarctanIR例2:已知在RL并联电路中，R=50,L=H,工频电源f=50Hz,电压U=220V,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

21、。解：(1)由|r=U/R=220/50A=4.4A,X=2fL100,Il=U/Xl=2.2A可得：I：IRI24.92A2 2)|Z|=U/I=220/=(3)在RL并联电路中，BC=0,BL>0,则B=BCBL<0电路呈感性。练习：2.选择题（10）。3 .填充题（10）。小结：1.填表v1.0可编辑可修改课题序号87授课班级高一机电电压与总电流的相位关系相量图（以电压为参考相量）2.介绍公式的记忆方法（三角形记忆法）授课日期年月日第课时授课课时授课形式2新课授课章节电感线圈和电容器的并联谐振电路使用教具课本教学目的1 .掌握并联谐振电路的条件和特点。2 ,了解并联谐振的应用

22、。教学重点1,并联谐振电路的条件和特点。2,并联谐振电路与串联谐振电路的异同。教学难点并联谐振电路的条件和特点。课外作业问答与计算题（9）、（10）教学后记课前复习：串联谐振的条件和特性2929v1.0可编辑可修改1 .谐振条件及谐振频率2 .谐振特点(4点)3 .选择性与通频带的关系第七节电感线圈和电容器的并联谐振电路一、电感线圈和电容器的并联电路：1 .电路：uhL4牛c:上I2 .相量图：以端电压为参考相量:Aa3 .讨论：(1)当电源频率很低时，电感支路中阻抗较小，结果电路中电流较大。(2)当电源频率很高时，电容支路中阻抗较小，结果电路中电流仍较大。(3)在上述频率之间总会有一频率使电

23、感支路中电流与电容器3030v1.0可编辑可修改中电流大小近似相等，相位近似相反，电路中电流很小,且与端电压同相，这种情况叫做并联谐振。、电感线圈和电容器的并联谐振电路:1.谐振时的相量图:2 .谐振的条件:(1)推导IcI RLSinRX LUXl_22Xl整理后可得电路发生谐振的条件当0L0LR202 L2电路发生谐振的条件R时，可得XlXc(3)谐振频率01R2,LC L2当0L>>Cl) 07LC; f012管LC3131v1.0可编辑可修改3.谐振时电路的特点:(1)电路的阻抗最大，且为纯电阻LRC(2)电路中电流最小，且与端电压同相I0UURCZ0L(3)电感和电容上的

24、电流接近相等，并为总电流的Q倍。在一般情况下，0LR,R可忽略不计，则：ICIrlU_-U0LR-£_=工=Q10XL0L2RRLR_LLCRRCQ二一一电路的品质因数R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所示电感线圈与电容器构成的LC并联谐振电路，已知R=10,L=80H,C=320pF。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=100A,则电感L支路与电容C支路中的电流IL。、IC0为多少解：(1)-=6.25106rad/s,f01=1MHz,Q0L50LC2.LCRf。八2B20k

25、Hz,Z0Q0R25kQ0(2)IL0IC0=Q0I=5mAo、并联谐振的应用:3232v1.0可编辑可修改3434要使L、C回路两端得到3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3处谐振，这样L、C回路对3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fo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。第 课时授课日期年月日

26、课题序号88授课班级高一机电授课课时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算。课外作业问答题与计算题(11)(14)教学后记v1.0可编辑可修改课前复习：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、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1.电阻元件上的功率:(1)波形

27、图法讨论：u、i的波形图；作出p的波形图函数法讨论：设uURm sin cot ,则3636ImsintURmsintImsint(3)=URm=URI平均功率（有功功率）I m 1 C0S2 t2URI cos2 t:瞬时功率在一个周期内的平均值。用P表示。单位：W）、kW汗瓦）。UI通常所说电器消耗的功率都是指有功功率。(4)结论：P0,电阻元件是耗能元件；PIUr (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uUCmsin t ,则iImsin(wt90o)puiUCmsintImsin(t+90o)=ImUCm

28、sinCDtcost1=ImUCmsin2t=UCIsin2t2(3)结论：p0,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Q表示。单位：var(乏)、kvar(千乏)。QUCI3.纯电感电路的功率：(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iImsincot,则uULmsin(wt90o)puiULmImsintcost1ULrrImsin2t2=UlIsin2t(3)结论：p0,说明电感线圈不消耗功率，它是储能元件。QULI(var),无功功率。4.RLC串联电路的功率：(1)PUIUcosIUIcos(2)QQQ(UL-UC)IUIsi