汽车电工电子 课件 项目3任务4 认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路

项目3认知交流电路与检测电子元件和设备

任务四认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路汽车电工电子

中国工信出版集团·电子工业出版社职业教育汽车类专业核心课程系列教材《汽车电工电子》教材编写组知识目标：1．了解纯电阻电路在交流电路中的特性；2．了解纯电感电路在交流电路中的特性；3．了解纯电容电路在交流电路中的特性。能力目标：1．会使用NIMultisim软件搭建纯电阻、纯电感、纯电容电路；2．会使用NIMultisim软件中示波器检测纯电阻、纯电感、纯电容交流电路的波形。情感目标：1．树立安全意识培养职业规范；2．具备爱岗敬业和诚实守信的品质。任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路巩固提升什么是纯电阻、纯电容、纯电感电路，学会搭建纯电阻、纯电感、纯电容电路，会使用示波器检测纯电阻、纯电感、纯电容交流电路的波形。任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路把负载接到交流电源上的电路称为交流电路，交流电路依据电源交流电动势的个数分为单相交流电路和三相交流电路。交流电路中常见的负载元件有电阻、电感和电容。如果电路中只有单纯的电阻（电感、电容），则称为纯电阻（电感、电容）电路。直流电路的欧姆定律等仍然适用于交流电路，但由于交流电的电动势、电压和电流等正弦量是随时间变化的，因此交流电路不仅要找到其数量关系，也要明确其相位关系。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路一、纯电阻电路1．纯电阻电路交流电路中，类似白炽灯、电炉、电吹风、小太阳取暖器等作为负载构成的电路叫纯电阻电路，如图3-58所示。2．纯电阻电路中电流和电压的关系负载用R表示，电流i和电压u的变化曲线如图3-59所示。设加在电阻两端的瞬时电压为：

流过电阻的瞬时电流为：

规律：（1）电流、电压的有效值遵循欧姆定律U=IR（有效值欧姆定律）；（2）频率相同、相位相同（电流、电压同相）如图3-59所示。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路3．电阻功率（1）电阻瞬时功率。

规律：瞬时功率p随时间变化；瞬时功率p≥0，电阻是耗能元件，从电源取用电能。纯电阻电路输出瞬时功率曲线如图3-60所示。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路（2）电阻平均功率（有功功率）。由于瞬时功率不便计算及测量，通常使用瞬时功率在一个周期内的平均值，来表示功率的大小，并称之为平均功率（或有功功率），用大写字母P表示。

规律：平均功率P等于瞬时功率最大值的一半。平均功率为图3-61所示的UI这条线虚线。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路二、纯电感电路1．纯电感电路纯电感电路是指电阻和电容可以忽略的电感作为交流负载的电路，如图3-62所示。2．纯电感电路中电压与电流的关系电感用L表示，电流和电压的方向如图3-62所示。设：流过电感的瞬时电流为电感两端产生的瞬时自感电压为：

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路规律：（1）电流、电压的频率相同，相位相差90°（电压相位超前电流相位90°），纯电感电路曲线图及相量图如图3-63所示。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路（2）电压与电流有效值的关系。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路（3）感抗与频率的关系。感抗是频率的正比例函数，，频率越大，感抗越大；频率越小，感抗越小，直流电路频率为0，感抗为0，电感相当于短路。交流电路电感感抗与频率的关系如图3-64所示。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路3．电感的功率（1）电感瞬时功率。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路如图3-65所示，从变化的曲线可以看出，在第1与第3个1/4周期内，u与i方向相同，功率p＞0，表示电感线圈从电源取用电能，并转换为磁场能储存在线圈中；在第2与第4个1/4周期内，u与i方向相反，功率p＜0，表示电感线圈把储存的磁场能转换为电能回送电源。一个周期内，取用与回送的电能相等，所以电感线圈不消耗能量，是储能元件。规律：电感是储能元件，通电的过程就是周期性的能量储存与释放的过程，电感本身不消耗能量。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路

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任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路（2）电流与容抗成反比。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路（3）容抗与频率成反比。频率越大，容抗越小；频率越小，容抗越大。对于直流信号，频率为0，容抗最大，电容相当于开路，如图3-68所示。

任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升认知与检测纯电阻、纯电感、纯电容电路任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升一、实施条件搭建电路图，准备示波器4个，万用表4块二、实施计划1．搭建纯电阻、纯电感、纯电容电路；2．用示波器检测纯电阻、纯电感、纯电容交流电路的波形。任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升学生学习情况评价表考核项目评分标准分值学生

自评

（20%）小组

互评

（30%）教师

评价

（50%）小计知识目标纯电阻电路在交流电路中的特性会叙述15

纯电感电路在交流电路中的特性会叙述15

纯电容电路在交流电路中的特性会熟练叙述15

技能目标使用NIMultisim软件搭建纯电阻、纯电感、纯电容电路会搭建20

使用NIMultisim软件中的示波器检测纯电阻、纯电感、纯电容交流电路的波形会熟练检测20

素养目标安全、规范操作无不安全行为和隐患5

对问题的质疑和创新性能提出问题，并具有创新性思维和创新性举动

5

劳动精神、工匠精神、劳模精神吃苦耐劳、严谨规范、不计较个人得失5

劳动纪律严格遵守5

团队合作和谐5

总分100

教师签名：

年

月

日得分一、LC振荡电路在实际的应用电路中，单一的纯电感、纯电容电路很少见，常常是电阻、电感、电容搭配使用，现在介绍一个最常见的LC振荡电路，如图3-72所示。首先将开关打至右边，给电容充电，待电容充满电后，此时，储存电量最大，电场能最大，再将开关打至左边。左边的电路就是由电感L和电容C组成的LC理想振荡电路（假设电路的阻值为0，振荡电路不向外辐射能量）。任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升充满电的电容，储存电量最大，电场能最大，如图3-73（a）所示，电容向外放电，电场能逐渐减少，磁场能逐渐增加，回路中电流在增加，电容上的电量在减少，电场能在向磁场能转化，如图3-73（b）所示。放电完毕，电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大，所有的电场能转化为磁场能。由于线圈的自感作用，阻碍电流的减小，线圈反向给电容充电，如图3-73（c）所示，磁场能逐渐转化为电场能，磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，回路中电流在减小，电容上电量在增加。反向充电完毕，电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i

=

0。反向充满电的电场再次反向放电，如图3-73（d）所示，再给线圈充电，电容上的电场能再次转化为电感的磁场能，放电完毕，电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大，所有的电场能转化为磁场能。任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升由于线圈的自感作用，阻碍电流的减小，线圈正向给电容充电，如图3-73（a）所示，磁场能逐渐转化为电场能，磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，回路中电流在减小，电容上电量在增加。正向充电完毕，电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i

=

0。经过以上四个过程，L、C实现了一次能量的周期性变化，如果不考虑能量的损失，这一周期性变化，将持续下去，形成一个按正弦规律变化的振荡电流，这一电路就是振荡电路，这种现象叫电磁振荡，这一电路在通信行业有着广泛的应用。振荡电流是一种交变电流，是一种频率很高的交变电流，它无法运用线圈在磁场中的转动产生，只能是由振荡电路产生。任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升任务导入任务准备任务实施任务评价任务拓展学习总结学习目标巩固提升一、填空题1．在纯电容交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为___________，电压与电流在相位上的关系为_______________。2．容抗表示_______________的物理量，容抗与频率成______比，其值________单位是_________