项目三单相交流电路课件

21、没有人陪你走一辈子，所以你要适应孤独，没有人会帮你一辈子，所以你要奋斗一生。22、当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。23、要改变命运，首先改变自己。24、勇气很有理由被当作人类德性之首，因为这种德性保证了所有其余的德性。--温斯顿．丘吉尔。25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。项目三单相交流电路项目三单相交流电路21、没有人陪你走一辈子，所以你要适应孤独，没有人会帮你一辈子，所以你要奋斗一生。22、当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。23、要改变命运，首先改变自己。24、勇气很有理由被当作人类德性之首，因为这种德性保证了所有其余的德性。--温斯顿．丘吉尔。25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。项目三单相交流电路任务一正弦交流电路的基本知识1.正弦交流电的瞬时值、最大值与有效值2.正弦交流电的周期、频率和角频率3.正弦交流电的初相角与相位差4.正弦交流电的相量表示法1.会使用信号发生器和示波器。2.认识正弦交流电的四种表示形式及其相互转换。3.会画相量图及作相量图求相量的加减。我们教室里的照明电路使用的是正弦交流电源，用万用表测量的是正弦交流电的什么值呢？用示波器观察到的单相正弦交流电的波形如图3-1所示，这样的电压信号有哪些特点？怎样表示？又如何描述？在工程上有没有比波形图更好的表示方法？图3-1单相正弦交流电压、电流波形在前面讨论的直流电路中，电动势、电流及电压的大小和方向都不随时间变化，这种恒定的电量称为直流电。而交流电的电动势、电压及电流的大小和方向都随时间周期性变化。在实际生产和日常生活中广泛使用的都是交流电。大小和方向随时间按正弦规律变化的交流电，称为正弦交流电。电动势、电压及电流等的大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化的物理量统称为正弦量。本任务就是探究正弦交流电的变化规律，找到它的特征要素和表示方法。一、器乐教学的意义1学习乐器能促使学生更好地学习音乐。丰富业余生活(1)学会用演奏这一艺术形式表达作品及演奏者的思想感情，是为了让演奏者对音乐产生兴趣和热情，从而喜欢音乐，并积极地学习音乐。(2)学习乐器可以丰富学习者的业余生活，提高学习者的自身素养。学得一技之长，既能自娱自乐，还能通过自娱自乐影响周围的人，使周围的人情感得到陶冶，心灵得到净化。2器乐教学是提高教学中识谱、视奏等实践能力的重要途径教学时，一般应先唱会主旋律或各自的声部，再去演奏；或者先用乐器帮助解决歌曲的节奏或旋律上的难点，再学唱。这些活动都能大大提高学生的识谱和视奏能力。3演奏乐器可以增加学生接触音乐、了解音乐的机会乐器学习可以使学生多方位地学习音乐，能为学生开辟一个新的表现音乐、创造音乐、欣赏音乐、评价音乐的新天地。如果仅仅借助于歌唱来学习音乐，可能会限制学生音乐才能的发挥。有些学生，特别是家庭条件差的学生。也许就因为没有学习乐器的机会而埋没了其音乐才华。演奏乐器既扩大了学生接触音乐的范围，又增加了领略音乐的途径，特别是在音色和多声部两个方面，提高了学生理论联系实际。感受、创造音乐的能力。此外，演奏乐器学习还能扩大学生的知识应用范围，促进知识迁移，并能激发学生思维的多向性，促进眼、耳、口、手、足多种器官协调发展，对开发学生的智力产生积极作用。4器乐教学能极大地提高学生的音乐组织能力和集体协作能力器乐演奏有时学生要边奏、边听，或多人奏、多人听并进行评价，由此，要想整体演奏一首乐曲，学生们必须协调各方面的关系，每个人还要督促自己融入集体，谁若在演奏中出现问题，乐曲的整体演奏效果就会受到影响。因而，他们必须对自己严格要求，统筹兼顾。这就极大提高了学生的组织能力和集体协作能力，为以后走向社会，做好本职工作打下良好的基础。二、器乐教学的现状虽然器乐教学意义重大，但近几年，随着基础教育音乐新课程改革的不断深入，广大小学音乐教师纷纷投入到新的音乐教学改革洪流中，在普遍关注歌唱和欣赏内容的时候，器乐教学却被冲淡，甚至被遗忘。在上世纪90年代，苏北地区的器乐教学发展是稳健的，几乎每个镇区都有课堂乐器及课外器乐小组，口琴、竖笛、手风琴等兴趣小组活动开展得如火如荼，课堂上更是笛声悠扬。不仅每年“六一”演出有器乐展示，每学期至少有一次镇级的器乐展示，期末还有机会参加县级的比赛。那时候的器乐教学及活动是实实在在的，是教师用汗水一滴滴浇灌出来的器乐教学之花。如今，笔者对苏北小学器乐教学情况进行了调查，发现有95％的小学没有课堂乐器，没有课外兴趣小组，课堂上只听到歌声而听不到笛声、琴声。新课改实施后，苏北小学教育对歌唱和欣赏内容方面给予了充分重视，但对课内器乐教学的关注普遍不够，形成了音乐教学内容诸领域不匹配、未能均衡发展的态势，此前积累下来的、丰富的课内器乐教学成果和经验未能得到有效保持和推广。三、器乐教学荒芜的原因1课程标准对器乐教学的地位和作用重视不够新课标在有关总目标、学段目标、内容标准上并未强调器乐教学在小学音乐教学领域中的应有地位和作用。例如，在“总目标”中的“知识与技能”一栏仅提及“学习演奏的初步技能”，很容易让人理解为“一般接触”；在“学段目标”中1～2年级的表述中，根本没提及器乐教学，在3～6年级的表述中才有了“增加乐器演奏”的字样。既然是学段目标，就应在“1～2年级”和“3～6年级”内容表述中，对“打击乐器”和“课堂乐器”给予明确的界定或说明。否则，在乐器选用上易于形成一种随意的印象，一线音乐教师在教学操作上也易形成一种无序的器乐教学倾向。此外，还缺少对器乐基本技能学习内容的明确表述和强调。标准本身没有对课外器乐活动作明确的规定，这样就会造成“课外器乐学习与展演活动”不属于课程计划之内的错误理解……总之，这些问题在不同程度或无意识间，影响了人们对器乐教学在小学音乐教学领域中地位与作用的认识和判断，严重阻碍了器乐“内容标准”的顺利实施。这应该是影响器乐教学发展的主要原因。2行政部门的相关政策制约着器乐教学的发展(1)当地教育部门的政策导向。当地教育部门的关于教育教学的政策对器乐教学的影响至关重要。如1996～2000年，苏北有一个县的教育部门极力提倡素质教育，曾规定：每个学校，下午两节课后的时间属于课外活动时间。在此时间内。各校都应组织各种各样的兴趣小组让学生参加，让学生学有专长，开发潜能。教育部门不但有规定，还有不定期的检查和抽查，期末有素质教育展示，还要评出一二三等奖。因此，各学校领导很重视。全县的课外活动出现了万紫千红的局面，各种乐器兴趣小组应有尽有，学生积极性很高。后来，教育局领导调换，政策大变，有声有色的教学活动大打折扣。(2)教育行政部门相关政策。2004年9月1日，实施了全国义务教育阶段“一费制”收费办法，中小学器乐教学又受到了极大的影响和限制。由于课堂乐器的费用被认为是“一费制”规定之外的收费范围，致使中小学校的课堂乐器学习面临尴尬选择。学校给学生代购乐器，不得不顶着巨大的压力和风险，目的只为完成教学要求，让学生在课堂学一件乐器。由于当前“一费制”依然在发挥其行政干预性作用，致使如今的广大中小学器乐教学处于缓慢发展或停滞状态。学校器乐教学的意义大，先前又积累了丰富的教学经验，那么在经济飞速发展的今天，我们更没有理由让这片土地荒芜。我认为教师在设计每一课时,首先应该考虑到这一节课如何激发学生的兴趣,找准兴趣点,是铺开一节课的内容传授的关键所在。教育心理学家研究认为,学生的心理素质包括学习兴趣、学习习惯、学习信心等。下面我就本着学生的学习兴趣的培养,谈一谈我在平日地理教学中的几点做法。1.创设情景,激发兴趣心理学家认为:“兴趣往往是勤奋的源泉,是学生全面发展的一个有机组成部分。”当今素质教育界的热门话题。兴趣不仅能促进学生的智力开发和非智力因素的全面发展,在道德上也有积极的意义。夸美纽斯认为:正确的教学应能激起儿童的“求学欲望”,对学习“有兴趣”,并“感到愉快”。而近代西方教育家斯宾塞则鲜明提出了教育的“快乐原则”即“把获得知识当成一种愉快而不苦恼的事情”。他认为,能否引起学生的兴趣和快乐是检验一种教学方法,内容等方面的“稳当的方法”。因此,能否创造“有兴趣的教学”,应该成为衡量一个教师教学水平的原则与标准。如在教学“以某个区域为例,分析该区域存在的环境与发展问题,诸如水土流失,荒漠化等发生的原因,森林、湿地等开发利用存在的问题,了解其危害和综合治理保护措施”时,首先投影“小鸟的悲哀”漫画,引导学生思考:①人类砍伐的是树木,小鸟为什么“悲哀”?②仅仅是鸟类自己在“悲哀”吗?③最终“悲哀”的会是谁?为什么?经过思考、教导、诱导、点拨,学生得出三个问题的答案是:①小鸟失去了理想的生存场所――家园。②应该是所有的野生动植物,它们都将因为生态环境的巨变而无法生存。③是人类自己,因为人类失去的不仅是许许多多宝贵的资源;怎样才能让小鸟不再“悲哀”?然后再分析相关问题,这样水到渠成,教学过程自然而流畅,效果就比较好。这是因为学生对“分析该地区存在的环境与发展问题,诸如水土流失,荒漠化等发生的原因,森林、湿地等开发利用存在的问题,了解其危害和综合治理保护措施等”是感到比较枯燥无味的,而他们对漫画比较感兴趣。因此利用漫画以及相关的几个问题,既能让学生有一定的知识准备,又能促使他们“聚精会神”“兴趣盎然”,激发他们的思维,创造良好的教学气氛,总之,利用“漫画”先为教学奠定一个基础,有利于学生弄清楚森林开发和存在的问题及危害和采取治理保护措施的必要性和紧迫性。2.幽默、情趣,栩栩如生“幽默”是指教师在课堂教学中,运用轻松、诙谐、欢乐的方式,进行富有幽默感,艺术性教学的一种行为方式。例如:利用谐音汉字将教材中的地名,物产,数据等枯燥乏味的内容组成一段或者几小段顺口溜,以及有趣味的语言等等,使之生动幽默、妙趣横生,让学生好学好记,琅琅上口,如地壳物质组成按从多到少排列顺序为:氧、硅、铝、钠、钾、镁等元素,教学生记忆为:“养闺女贴给那家美”。又如,在进行中国政区教学时,将省级行政区人民政府驻地城市名称编成谜语记忆,如“银河渡口”――天津,“圆规画鸡蛋”――太原,“带枪的男人”――武汉,这样既生动易记,又启发了智力,激活了思维,在幽默、情趣的活动中,轻松愉快地学到了地理知识。3.穿插故事,增添情趣“兴趣”是最好的老师。我国古代教育家孔子认为:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”心理学研究也表明,青少年的学习目的,意志与情趣是相辅相成的,一个人对某种事物的兴趣一旦形成,就会产生一种乐此不疲,不达目的不休息的勇气和信心。可以这么说,激发兴趣是培养学习地理动机的起点,是促进学习动机转化为学习行为的“催化剂”,是营造良好学习氛围的前提。如在学习“我国的降水”时,我就给学生讲了这样一则小故事:又一位外国朋友暑假来我国旅游,7月中旬在北京一下飞机就遇到了一场雨,他便赶紧买了件雨衣。一周后,他来到新疆,被新疆辽阔的土地,别样的民俗风情深深地吸引,玩了整整一个月,雨衣也没派上用场,于是在离开新疆来广州前就把雨衣送人,可没想到刚到广州又是一场大雨,可怜的他气愤地说:“上帝啊,我怎么这么倒霉啊!”讲完故事后,请同学们细读“我国降水分布图和影响我国的夏季风,让同学们讨论为什么会这样?我国的降水分布有什么规律”。不一会,学生便自己得到了答案:受夏季风的影响,我国降水量从东南沿海向西北内陆递减,因而西部地区全年少雨,东部地区南方雨季长,北方雨季短。不是他倒霉,而是他不了解我国降水的分布规律。最后需要指出的一点是:创设情境,激发兴趣,幽默情趣,栩栩如生,穿插故事,增添情趣等几个方面不是相互孤立,毫不相干的,而是相互联系,相互渗透的有机整体。培养学生的情感,活跃学生的思维和激发学生的兴趣等也是新课程标准特别关注和重视的几个方面,其意义不言而喻。此外教师还要利用和挖掘地理课程的情感素材,将地理学科的科学性,思想性,与趣味性融合起来,用千姿百态的自然景观,五彩缤纷的人文景观和大量的爱国主义素材激励学生,使学生始终保持浓厚的地理学习兴趣。知识点：技能点：任务一正弦交流电路的基本知识1.正弦交流电的瞬时值、最大值与有效值2.正弦交流电的周期、频率和角频率3.正弦交流电的初相角与相位差4.正弦交流电的相量表示法1.会使用信号发生器和示波器。2.认识正弦交流电的四种表示形式及其相互转换。3.会画相量图及作相量图求相量的加减。任务展示

我们教室里的照明电路使用的是正弦交流电源，用万用表测量的是正弦交流电的什么值呢？用示波器观察到的单相正弦交流电的波形如图3-1所示，这样的电压信号有哪些特点？怎样表示？又如何描述？在工程上有没有比波形图更好的表示方法？图3-1单相正弦交流电压、电流波形

在前面讨论的直流电路中，电动势、电流及电压的大小和方向都不随时间变化，这种恒定的电量称为直流电。而交流电的电动势、电压及电流的大小和方向都随时间周期性变化。在实际生产和日常生活中广泛使用的都是交流电。大小和方向随时间按正弦规律变化的交流电，称为正弦交流电。电动势、电压及电流等的大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化的物理量统称为正弦量。本任务就是探究正弦交流电的变化规律，找到它的特征要素和表示方法。任务分析实训5观察单相正弦交流电的波形器材 1.双踪示波器1台2.信号发生器1台目的 1.学会使用示波器，熟悉信号发生器产生的单相正弦交流电信号，了解正弦交流电波形的特点2.会使用示波器测量单相正弦交流电，会看波形并求出正弦交流电的最大值（有效值）、频率（周期）及初相角一、学习示波器的使用1.注意观察示波器和信号发生器面板上各旋钮的位置，给示波器和信号发生器接上电源2.调试示波器使屏幕出现机内信号，即一个方波波形，体会调试幅度、频率的变化,观察峰-峰值和周期，并学会通过观察波形,计算峰-峰值和周期的方法3.将信号发生器的输出信号端与示波器的输入信号端连接调试信号发生器的输出信号使之成为频率为50Hz、幅值为12V的正弦波4.调试使示波器的屏幕出现三个周期的信号波形

实训过程任务实施二、观察单相正弦交流电的波形1.用示波器观察单相正弦交流电压波形，画出波形图，在图中标出幅值、频率2.求出其最大值（有效值）、频率（周期）及初相角一、正弦交流电的三要素1.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值(1)瞬时值如图3-1所示，正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母表示，如电流。i电压u和电动势e图3-1单相正弦交流电压、电流波形

相关知识(2)最大值(3)有效值

有效值的确定是根据交流电流和直流电流热效应相等的原则来规定的。假定在同一电阻上，在相等的时间内分别通以正弦交流电流i和直流电流I，如果它们产生的总热量相等，则这两个电流量是等效的，则称该直流电流I是该交流电流的有效值。理论推导和实验证明，正弦交流电压的有效值为：

(3-1)正弦交流电动势的有效值为：

(3-2)正弦交流电动势的有效值为：(3-3)一般所讲的正弦交流电压或电流的大小，如交流电压380V，都是指它的有效值。在交流电路中，用交流电压表、电流表测得的数据以及电器铭牌上的标注值均为有效值。2.周期、频率和角频率(1)周期正弦量变化一次所需的时间称为周期T,单位是秒（s）。(2)频率指单位时间内正弦量变化的循环次数，用f表示，单位是赫兹(Hz)。频率是周期的倒数，即(3-4)我国和大多数国家都采用50Hz作为电力标准频率，有的国家（如日本、美国等）采用60Hz。在不同的应用场合也使用着不同的频率，如音频是20Hz～20kHz，航空工业用的交流电是400Hz，无线电广播的中波段频率是535～1650kHz等。(3)角频率表示正弦量在1s内所变化的电角度，单位是弧度/秒（rad/s）。因为一周期内正弦信号经历了2弧度，所以角频率为:(3-5)我国工业和民用交流电源电压的有效值为220V，频率为50Hz，因而通常将这一交流电压简称为工频电压，频率称为工频。3.相位、初相角和相位差(1)相位例如：称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的过程。,（2）初相位当时的相位角称为初相位角或初相位，用表示。（3）相位差两个同频率正弦量的相位角之差，称为相位差，用表示（与时间t无关）。设,，则这两个正弦量的相位差为：=(3-6)并规定用绝对值小于180°（或）的角度（或弧度）表示。当＞0时，超前于，或滞后于，如图3-2a所示。当＝时，与为正交，如图3-2b所示。当＝0时，与为同相，如图3-2c所示。当＝时，与为反相，如图3-2d所示。图3-2相位关系波形图二、正弦交流电的表示方法1.波形表示法如图3-1所示。2.函数表示法3.相量表示法（旋转矢量法）设一正弦量，波形如图3-3b所示，图3-3a是以直角坐标系的O为原点，取有向线段OA的长度等于正弦量的最大值，它的初始位置与X轴正方向的夹角等于正弦量的初相角，并且以角频率ω作逆时针方向旋转。由于这一旋转的有向线段具有正弦量的三要素，故可用来表示正弦量。正弦量用有向线段表示，而有向线段又可以用复数表示，所以正弦量可用复数表示，用复数来表示的正弦量称为相量，为了和一般的复数相区别，规定正弦量相量用上方加“•”的大写字母来表示。如：正弦交流电用相量表示后，正弦交流电路的分析和计算就可以用复数来进行，直流电路中介绍过的分析方法、基本定律就可以全部应用到正弦交流电路中，这种方法就是相量法。a）矢量图b）波形图图3-3正弦交流电的矢量图和波形图4.相量图及相量的加、减(1)作相量图作出V的相量图如图3-4所示。图3-4相量图图3-5相量的加、减(2)相量的加、减两相量相加减时，作出相量图，用平行四边形法则进行相量合成。例3-1已知：V，V，求，并写出瞬时值和表达式。解：作出相量图如图3-5所示。由相量表达式得到瞬时值：做一做任务二正弦交流纯电阻、纯电感、纯电容电路知识点：1.纯电阻电路电压和电流的关系及其功率2.纯电感电路电压和电流的关系及其功率3.纯电容电路电压和电流的关系及其功率技能点：1.会计算纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路中电压、电流和功率2.会绘画纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路电压、电流的相量图任务展示：日常生活中常见的白炽灯、电炉、电烙铁为什么消耗电能？日光灯为什么在开关闭合后几秒钟灯管才亮？手机充电器在拔下的瞬间为什么电源指示灯并不是马上熄灭？这些负载都有什么特点呢？任务分析：白炽灯、电炉、电烙铁等元件是耗能元件，它们消耗电能主要转化成光能和热能。日光灯在开关闭合后几秒钟灯管才亮，这是因为日光灯电路中包括一个由多匝线圈绕制而成的镇流器，日光灯的启动过程正是利用了镇流器线圈的特性。拔下充电器的瞬间电源指示灯没有马上熄灭，是因为手机充电器电路中含有电容这种蓄能元件。在分析交流电路时，通常把各种实际的负载看成是电阻R、电感L、电容C三类理想的单一参数元件的不同组合。若正弦交流电源的负载只包含其中的一种元件，就把这种线性的单一参数电路称为纯电路。纯电路有纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路三种。本任务就是探究三种纯电路的电压、电流和功率的关系及各种功率的计算。相关知识：一、纯电阻电路交流电路中若含有的元件只考虑其电阻性而不须考虑其电磁性，这类电路叫纯电阻电路，如含有白炽灯、电炉、电烙铁等的电路。纯电阻电路如图3-6所示。图3－6纯电阻电路1.纯电阻电路电压与电流的相位关系在正弦交流电路中，电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。设加在电阻R上的正弦交流电压瞬时值为，则通过该电阻的电流瞬时值为：u与i的解析式表明：在纯电阻电路中，u与i同频率、同相位，其波形图和相量图分别如图3－7、3－8所示。2．纯电阻电路电压与电流的大小关系由前述i的解析式可得：（3-7）式（3-7）中Im、分别为纯电阻电路中电压、电流的最大值。（3-8）式（3-8）中I、U分别为纯电阻电路中电压、电流的有效值。这说明，纯电阻电路中电压与电流的最大值、有效值之间也满足欧姆定律。图3－7纯电阻电路电压、电流的波形图图3－8纯电阻电路电压、电流相量图

3．纯电阻电路的功率(1)

瞬时功率（3-9）上式中pR0,说明电阻始终在消耗功率，电阻R是耗能元件。图3－9纯电阻电路功率曲线图(2)平均功率瞬时功率在一周期内的平均值，称为平均功率，又称有功功率，用大写字母“PR”表示，单位是瓦（W）。平均功率反映了电阻所消耗功率的大小。电压、电流用有效值表示时，平均功率PR的计算与直流电路相同，即:（3-10）二、纯电感电路由多匝导线绕制而成的线圈就是一个电感元件，如图3-10所示。当线圈输入变化的电流后，通过线圈的磁通也发生变化，线圈中就会产生感应电动势，也叫自感电动势。电感产生自感电动势的能力与线圈自身所用材料、匝数、几何形状以及线圈中的媒介质等因素有关，这些因素的综合作用用自感系数L来描述。图3－10线圈由线圈组成的电路称为感性电路，若线圈的电阻忽略不计，称为纯电感电路，如图3-11所示。3－11纯电感电路1.感抗纯电感电路中通过正弦交流电流的时候，电感线圈对交流电流的阻碍作用称为电感电抗，简称感抗。感抗的单位是欧姆()。感抗的表达式为：（3-11）上式中，自感系数L的国际单位制是亨利(H)，常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(H)，纳亨(nH)等，1mH=103H，1H=106H，1nH=109H。直流电频率为零，则，故电感在直流电路中相当于短路。频率越高，感抗越大；频率越低，感抗越小。因此电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的性质，从而被广泛应用于电子技术中。如果线圈中不含有导磁介质，则叫作空心电感或线性电感，线性电感L在电路中是一常数，与外加电压或通电电流无关。如果线圈中含有导磁介质时，则电感L将不是常数，而是与外加电压或通电电流有关的量，这样的电感叫做非线性电感，例如铁心电感。2．纯电感电路电流与电压的相位关系当电感线圈中通过交流电流其中产生自感电动势eL。电流i、电动势eL和电压u取参考方向一致，三者关系由电磁感应定律确定，即：即u和i是同频率的正弦量。其波形图和相量图分别如图3-12a、b所示。图中可直观看到电感电压比电流超前90(或/2)，或电感电流比电压滞后90。a)波形图b)相量图图3-12纯电感电路电压、电流的波形图与相量图3.纯电感电路电流与电压的大小关系由u的解析式可得，则：（3-11）（3-12）4．纯电感电路的功率（1）瞬时功率p设纯电感电路中通过交流电流，则那么：瞬时功率的波形图如图3-13所示。图3-13纯电感电路瞬时功率的波形图（2）平均功率（有功功率）P

由图3-13可看出:一个周期内的平均功率P=0，也就是电感元件上只有能量交换而不耗能，电感元件为储能元件

（3）无功功率QL

为了衡量电源与电感元件之间能量交换的规模，引入无功功率的概念。把瞬时功率的最大值叫做无功功率，用

表示，单位为乏尔（var）、千乏尔（kvar）。（3-13）

三、纯电容电路1.电容器与电容电路中只含有电容元件，并且其导线电阻都忽略的这一类电路是纯电容电路，如图3-14所示。图3-14纯电容电路

图3-15常见电容器

两块彼此靠近又互相绝缘的导体组成的器件就是电容器，有时候也简称为电容。电容的用途较广，是电子、电力领域中不可缺少的电子元件，主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。图3-15所示为几种常见电容器。电容量是衡量电容器储存电荷能力大小的一个物理量，简称电容。其大小与极板面积、形状、极板间的距离和电介质有关，通常用符号“C”表示。即：(3-14)

在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法（F），常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，它们的换算关系是：1mF=103F1μF=106F1nF=109F1pF=1012F2.容抗反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数叫做容抗，用表示，容抗的单位是欧姆()。即：（3-15）

频率越高，容抗越小，；频率越低，容抗越大。直流电的频率

，相当于断路。因此，电容器有“通交流、隔直流；通高频、阻低频”的作用。

3．电容电流与电压的相位关系

如图3-14所示纯电容电路中，设

，则电路中的电流为：

即i和u为同频率的正弦量，其波形图和相量图分别如图3-16a、b所示。图中可直观看到电容电流比电压超前90(或/2)，或电容电压比电流滞后90(或/2)。4.纯电容电流与电压的大小关系由i的解析式可得：（3-16）

（3-17）

a)波形图

b)相量图

图3-16纯电容电路电压、电流的波形图与相量图

5．纯电容电路的功率（1）瞬时功率p设纯电容电路中通过交流电流

，则

，那么：

瞬时功率的波形图如图3-17所示。图3-17纯电容电路瞬时功率的波形图（2）平均功率（有功功率）P

由图3-17可看出:一个周期内的平均功率P=0，也就是电容元件上只有能量交换而不耗能，电容元件为储能元件。

（3）无功功率QC

为了衡量电源与电容元件之间能量交换的规模，引入无功功率的概念。把瞬时功率的最大值叫做无功功率，用QC表示，单位为乏尔（var）、千乏尔（kvar）。

（3-18）

四、纯电阻、纯电感、纯电容电路的比较

表3-2纯电阻、纯电感、纯电容电路的比较1.例3-2如图3-6所示的纯电阻电路中，已知R=22，u=220

sin(314t+45)V

做一做（1）写出电流的瞬时值表达式；（2）画出电压、电流的相量图；（3）求电阻消耗的功率。图3-20例3-4相量图任务三RL串联电路1.基尔霍夫定律的相量形式2.RL串联电路模型及电流、电压、阻抗、功率的关系3.RL串联电路的幅频特性和相频特性4.功率因数1.会计算RL串联电路电压、电流和功率2.了解RL串联电路的应用及功率因数在生产中的意义知识点：技能点：变压器和电动机在工业生产中应用广泛，如图3-21所示。它们的绕组部分都包含有多匝线圈。通常工作一段时间后，变压器和电动机就会有发热现象，如何解释这一现象呢？绕制变压器和电动机的绕组的导线较长时，电阻将较大，其值就不可忽略，变压器和电动机工作时就会有发热现象。此时变压器和电动机的绕组就等效成了RL串联电路。本任务就是研究正弦交流电下的RL串联电路的工作特性。任务展示任务分析一、基尔霍夫定律的相量形式1．基尔霍夫电流定律（KCL）的相量形式在正弦交流电路中，任一时刻、任一节点，所有汇集于该节点的支路电流相量代数和为零。其表达式为:在应用式（3-19）列写KCL方程时，一般流入节点的电流取“+”号，流出节点的电流取“-”号。(3-19)2．基尔霍夫电压定律（KVL）的相量形式其表达式为:

在应用式（3-20）列写KVL方程时，一般与回路绕行方向相同的电压取“＋”号，相反的电压取“－”号。

(3-20)在正弦交流电流电路中，沿任一回路绕行一周，各元件电压相量的代数和为零。二、电路模型RL串联电路的电路模型如图3-22所示。相关知识三、分析电路1.RL串联电路的电流、电压与阻抗的关系（1）电压三角形在图3-22所示电路中，设电流为参考相量，即根据基尔霍夫电流定律的相量形式，则：

(3-21)图3-23电压三角形

（2）阻抗三角形由式(3-22)可知：图3-24阻抗三角形2.幅频特性和相频特性图3-25幅频特性曲线3.RL串联电路的功率在RL串联电路中，既有耗能元件R，又有储能元件L，故电路中既有有功功率，又有无功功率。（3）视在功率电源输出的总电压与总电流的乘积称为视在功率。视在功率为电源提供的总功率，符号是S，单位是伏安（V·A），即：

(3-27)视在功率包含有功功率和无功功率两部分，三者的关系构成功率三角形，如图3-27所示。图3-27功率三角形

由功率三角形的关系可知：(3-28)RC串联电路1.RC串联电路分析作出电压三角形、阻抗三角形、功率三角形如图3-29所示。拓展知识2.RC串联电路幅频特性、相频特性图3-30RC串联电路幅频特性曲线

做一做

任务四日光灯电路及功率因数的提高1.日光灯电路的组成2.日光灯的工作原理3．提高功率因数的意义和方法1.会安装日光灯电路2.会测量交流电压、电流教室里的照明电路，通常都是日光灯电路，同学们天天都能看见，但大家是否了解日光灯电路的组成及主要部件的作用呢？如何安装日光灯才能正常工作？知识点：技能点：任务展示

生产实践中感性负载很多，如变压器、电动机都是感性负载，日光灯电路也属于感性负载。当负载的端电压一定时，输送一定功率情况下，功率因数越低，输电线路的电流就越大，引起线路上的压降也越大，从而导致电能损耗增加，输电效率降低，电源利用率降低。本任务，就是了解日光灯电路的组成及主要部件的作用，学会安装日光灯电路，探究如何提高日光灯电路的功率因数。实训6安装日光灯电路及测量电路中的电压、电流实训器材

1.日光灯灯管1支、灯管支座1个2.镇流器、起辉器各1个，电容器2个3.MF-47型万用表、交流电流表、电度表、数字功率钳表各1个4.闸刀开关、熔断器、漏电保护器、单联开关各1个实训目的

1.了解日光灯的工作原理，学习日光灯的安装方法。2.掌握提高功率因数的方法，理解提高功率因数的意义。3.熟悉交流仪表的使用方法。任务分析任务实施实训过程一、日光灯电路的安装1.用万用表检测各元件的好好。2.在照明电路板上按图3-32所示布置和正确安装各元件。3.按图3-32正确完成各元件之间的接线。4.用万用表检查所安装线路是否正确。5.经老师检查合格后通电试验，观察日光灯电路的工作情况图3-32日光灯电路二、测量日光灯电路1.在图3-32日光灯电路中添画所要并联的电容器。2.用钳表测量电流，万用表测量电压，其中UR为两灯管两端的电压，UL为镇流器两端的电压，U为电源两端的电压，把测量值填入下表中。3.将并联电容支路接入，经老师检查合格后通电试验，如步骤2测量，记录测量数据，体会提高功率因数的方法。三、注意事项注意安全用电，线路接好后，须经指导教师检查无误后，再接通电源。一、日光灯电路的组成日光灯电路主要由日光灯管、镇流器、起辉器组成，电路图如图所示。1．日光灯管日光灯管是一支细长的玻璃管，其内壁涂有一层荧光粉薄膜，在日光灯管的两端装有钨丝，钨丝上涂有受热后易发射电子的氧化物。日光灯管内抽成真空后，充有一定量的惰性气体和少量的汞气（水银蒸气）。惰性气体有利于日光灯的启动，并延长灯管的使用寿命；水银蒸气作为主要的导电材料，在放电时产生紫外线激发日光灯管内壁的荧光粉转换为可见光。2．起辉器起辉器主要由辉光放电管和电容器组成，其内部结构如图所示。辉光放电管内部的倒U形双金属片（动触片）是由两种热膨胀系数不同的金属片组成。通常情况下，动触片和静触片是分开的。小容量的电容器主要是为了避免起辉器动、静触片断开时产生火花烧坏触片。相关知识3．镇流器

镇流器是一个带有铁心的电感线圈。它与起辉器配合产生瞬间高电压使日光灯管导通，激发荧光粉发光，还可以限制和稳定电路的工作电流。二、日光灯的工作原理灯丝因通过电流而发热，从而使灯丝上的氧化物发射电子。与此同时，辉光放电管内部的动触片与静触片接通时，触片间电压为零，辉光放电立即停止，动触片冷却收缩而脱离静触片，导致镇流器中的电流突然减小为零。于是，镇流器产生的自感电动势与电源电压串联叠加于灯管两端，迫使灯管内惰性气体分子电离而产生弧光放电，日光灯管内温度逐渐升高，水银蒸气游离，并猛烈地撞击惰性气体分子而放电，同时辐射出不可见的紫外线激发灯管内壁的荧光粉而发出近似荧光的可见光。日光灯管发光后，其两端的电压不足以使起辉器辉光放电，这时，交流电源、镇流器与日光灯管串联构成一个电流通路，从而保证日光灯的正常工作。如图所示，在日光灯电路接通电源后，电源电压全部加在起辉器两端，从而使辉光放电管内部的动触片与静触片之间产生辉光放电，辉光放电产生的热量使动触片受热膨胀趋向伸直，与静触片接通。于是，日光灯管两端的灯丝、辉光放电管内部的触片、镇流器构成一个回路。三、提高功率因数的意义和方法1.功率因数低的不良后果（1）降低了供电设备的利用率（2）增加了供电设备和线路的损耗2.提高功率因数的意义（1）提高电路的功率因数可以提高供电设备的利用率。（2）提高电路的功率因数可以减少供电设备和输出线路的功率损耗。

3.提高功率因数的方法（1）合理选用电器设备及其运行方式a.合理选用电动机，使电动机的容量与被拖动的负载相匹配。b.合理选用变压器，使变压器的容量与用电器的视在功率相匹配。c.对负载有变化但经常处于相对轻载运行状态的电动机（正常运行为Δ形接线），重载时用Δ形联结方式，轻载时用Y形联结方式，同时采用自动切换的控制方式。（2）在感性负载上并联电容器一般在感性负载上并联电容器，采用就地补偿无功，从而减少电源与负载进行能量交换，提高功率因数。