纯电感电路教案

高一电工基础《纯电感电路》教学设计一、教学目标掌握纯电感电路电感元件电压与电流关系及旋转矢量图。掌握感抗、有功功率与无功功率。二、教学重点、难点分析 重点：1、纯电感电路电感元件电压与电流关系及波形图、旋转矢量图表示。2、掌握感抗、有功功率与无功功率。 难点： 1、纯电感电路电感元件电压与电流关系及波形图、旋转矢量图表示。 2、理解感抗、无功功率的物理含义。三、教具电化教学设备。四、教学方法 演示法、讨论法，多媒体课件。五、教学过程 Ⅰ.复习提问 复习纯电阻电路的电压、电流关系。 II.新课纯电感电路电压与电流数量、相位关系演示实验一：（观看演示视频）在保证电源频率一致的情况下，改变信号发生器的输出电压，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。现象：分析实验现象可知，电压与电流的有效值成正比。规律及分析：电压与电流有效值之间关系如下式， （式1-1）式中 UL——电感线圈两端的电压有效值，单位是伏[特]，符号为V； I——通过线圈的电流有效值，单位是安[培]，符号为A； XL——电感的电抗，简称感抗，单位是欧[姆]，，符号为Ω。上式叫做纯电感电路的欧姆定律。感抗是新引入的物理量，它表示线圈对通过的交流电所呈现出来的阻碍作用。将（式1-1）两端同时乘以，可得 （式1-2）这表明在纯电感电路中，电压、电流的最大值也服从欧姆定律。感抗：理论和实验证明，感抗的大小与电源频率成正比，与线圈的电感成正比。感抗的公式为 （式1-3）式中 f——电压频率，单位是赫[兹]，符号为Hz； L——线圈的电感，单位是亨[利]，符号为H； XL——线圈的感抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。提示：值得注意的是，线圈的感抗XL和电阻R的作用相似，但是它与电阻R对电流的阻碍作用有本质区别。分析（式1-3）可知，感抗在直流电路中值为零，对电流没有阻碍作用；只有在电流频率大于零，即为交流电时，感抗才对电流由阻碍作用，且频率越高，阻碍作用越大。这也反映了电感元件“通直流，阻交流的绝对值不断增加，因此电源克服线圈自感电动势做功，电感线圈磁场能不断增大。表现在波形图中，这两个1/4周期内，uL和i的方向相同，瞬时功率为正值，这表明电感线圈L从电源吸取了能量，并把它转变为磁场能储存在线圈中。在T/4～T/2和3T/4～T这两个1/4周期中，电流的绝对值不断减小，因此线圈自感电动势克服电源做功，电感线圈磁场能不断减少。表现在波形图中，这两个1/4周期内，uL和i的方向相反，瞬时功率p为负值，这表明电感线圈L将它的磁场能还给电源，即电感线圈L释放出能量。无功功率：为反映纯电感电路中能量的相互转换，把单位时间内能量转换的最大值（即瞬时功率的最大值），叫做无功功率，用符号QL表示 （式1-4）公式还可扩展为QL=I2ＸＬ＝Ｕ２Ｌ／ＸＬ式中 UL——线圈两端的电压有效值，单位是伏[特]，符号为V； I——通过线圈的电流有效值，单位是安[培]，符号为A； QL——感性无功功率，单位是乏，符号为var。强调部分：无功功率中“无功”的含义是“交换”而不是“消耗”，它是相对于“有功”而言的。决不可把“无功”理解为“无用”。它实质上是表明电路中能量交换的最大功率。 III.例题讲解，巩固练习 略。（见课件或教材§5-4例题1） IV.小结 1、电流、电压最大值和有效值之间都服从欧姆定律，而瞬时值不服从欧姆定律，要特别注意。 2、在纯电感的交流电路中，电流和电压是同频率的正弦量。（在直流电路中电