电工技术基础 教案 5.9 串联谐振电路（教案）

PAGEPAGE25.9串联谐振电路教案课程名称电工技术基础项目名称正弦交流电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材电工技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、教学课件、视频线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：理解串联谐振现象及谐振条件；能够准确描述串联谐振电路的特点；理解串联谐振的谐振曲线。能力目标：会分析串联谐振电路的特点；能够分析串联谐振电路在无线电技术中的应用实例素质目标：引导学生认识到学科知识在日常生活和工业生产中的应用价值，热爱专业。教学重点串联谐振的意义和条件；串联谐振电路的特性参数计算；串联谐振电路的应用。教学难点串联谐振条件的理解和应用教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注Ⅰ.导入：复习：RC、RL串联交流电路的特点？玩游戏：收音机换台II.新课1．谐振现象实验过程与实验现象：在图5-9-1（a）所示的实验电路中，在保持电源电压有效值一定的前提下，调节电源频率，使它由低逐渐升高，我们将观察到灯泡HL由暗逐渐变亮。当电源频率升高到某一数值时，灯泡最亮。继续升高电源频率，灯泡又由亮逐渐变暗。将上述实验中的电容器换成可变电容器，如图5-9-1（b）所示。让电源的电压大小及频率保持某一适当值，调节可变电容器，使其电容由小逐渐变大，灯泡由暗逐渐变亮，当电容增大到某一值时，灯泡最亮。继续增大电容，灯泡又由亮逐渐变暗。实验结论：灯泡最亮时，说明RLC串联交流电路中的总阻抗最小，电流最大。在RLC串联交流电路中，当电路中电源电压的频率f、电路的参数L和C满足一定的条件，恰好使感抗和容抗大小相等，即XL=XC时，电路中的电抗为零，X=XL-XC=0。电路出现的这种现象称为谐振现象。2．谐振条件与谐振频率（1）串联谐振条件。RLC串联交流电路发生谐振的条件是电路的电抗为零，即或阻抗角为（2）串联谐振频率。如果电感L和电容C是固定不变的，则改变电源频率可使电路谐振。令谐振角频率为ω0，频率为f0，则所以，谐振角频率和谐振频率分别为；可以改变电容或电感使电路谐振，调节电感或电容使电路谐振的过程称为调谐，其计算公式分别为（调节电感）；（调节电容）3．串联谐振电路的特点（1）谐振时，总阻抗最小，总电流最大。（2）谐振时，感抗等于容抗，等于电路的特性阻抗。即（3）谐振时，电感线圈两端电压等于电容器两端电压，等于总电压的Q倍。谐振时，品质因数，Q的大小由电路参数R、L、C决定。谐振时，电阻上的电压等于电源电压，电感线圈和电容器上的电压等于电源电压的Q倍。当Q>>1时，UL=UC>>U，故串联谐振又称电压谐振。4．串联谐振电路的选择性与通频带（1）串联谐振电路的谐振曲线。对于一个RLC串联交流电路，当外加电压的频率变化时，电路中的电流、电压、阻抗等都将随频率变化，这种随频率变化的关系，称为频率特性。其中，表明电流、电压与频率关系的曲线称为谐振曲线。图5-9-2（a）、（b）所示为电抗和阻抗随频率变化的曲线。由于电抗X随频率f变化，所以阻抗|Z|也随f变化，导致电路电流有效值的大小随f变化。在串联谐振电路中，电流有效值的大小随电源频率变化的曲线称为串联谐振电路的电流谐振曲线，如图5-9-2（c）所示。（2）串联谐振电路的选择性。理论和实验证明，电流随频率变化的关系满足，Q越大，电路的选择性越好；反之，Q很小，频率偏离了谐振频率，电流变化不大，那么电路的选择性就很差了。在无线电通信技术中，常常利用串联（或并联）谐振电路，从多个不同频率的信号中，选出所需的信号。（3）串联谐振电路的通频带。规定在谐振曲线上，（0.707）所包含的频率范围叫作电路的通频带，用BW表示，通频带的边界频率为f2和f1，分别称为上限截止频率和下限截止频率，如图5-9-4所示。 ；理论和实验证明，通频带BW、谐振频率f0、品质因数Q三者之间的关系为通频带与电路选择性的关系：从上式可以看出，通频带与品质因数Q成反比；Q越大，谐振曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性就越强。5．串联谐振电路的应用在收音机电路中，常常利用串联谐振电路选择所要收听的电台信号，这个过程叫作调谐III.例题解析略。（见教材§5-9例题1，例题2）知应会知识小结：1.串联谐振电路现象、谐振条件、谐振频