三相正选电路课题.docx
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三相正选电路课题
课题
第三章正弦交流电路
第二节单相交流电路
教
学
目
标
一、知识与技能
1、了解什么是纯电阻电路，知道纯电阻电路中电流与电压的数量关系与相位关系。
知道电阻元件是耗能元件。
2、了解什么是纯电感电路，知道纯电感电路中电流与电压的数量关系与相位关系。
知道电感元件是储能元件。
3、了解什么是纯电容电路，知道纯电容电路中电流与电压的数量关系与相位关系。
知道电容元件是储能元件。
4、巩固正弦交流电的三要素。
5、熟练使用三角函数法,波形图法,相量法表示各正弦量及其相互关系。
二、情感态度与价值观
在探究知识的过程中，形成乐于探究的意识和敢于创新的精神。
勇于接受新知识和新技能。
教学重点
1、纯电阻电路纯电感电路纯电容在交流电路中表现出的不同特性。
电流与电压之间的数量关系和相位关系。
2、不同类型电功率的含义，电阻电路电感电路电容电路中功率的计算方法。
教学难点
1、引导学生用数学方法推导正弦量的数量关系和相位关系。
2、引导学生将三种电路元件的特性应用于电路分析环节和生产实习环节中，让学生感知学以致用。
教学用具
万用表电风扇电路实验板示波器
教学过程
90分钟
教学内容与教师活动
学生
活动
设计
意图
复习提问
5
分钟
1、正弦交流电的三要素是什么？
教师总结（详见教案续页）
2、正弦交流电有哪些表示方法?
教师总结（详见教案续页）
回忆
并回答
巩固旧知识
本课题要应用这些知识和技能
引入
新课
小实验
电风扇电路中，电容器被短路之后，
不能启动。
为什么？
正是今天要解决的问题。
观察
思考
回答
创设情景，
激发求知欲，
引导学生作出科学的猜想。
讲授新课
第一部分15
分钟
板书 第三章正弦交流电路
第二节单相交流电路
一纯电阻电路
推导纯电阻电路公式
提问电阻的大小与哪些因素有关系？
归纳总结电阻的制作材料形状温度
讲解纯电阻电路中电压电流的数量关系和相位关系，
纯电阻电路中的功率能量转换
听课
思考
回答问题
理解推导过程
认识到电阻与外加电压的频率没有关系
使学生认识电阻是耗能元件
实验一
5
分钟
演示纯电阻电路中电压电流的同相位
分组观察
直观了解
纯电阻电路中电压电流同相位
讲授新课
第二部分
15分钟
板书：
二纯电感电路
推导纯电感电路公式
提问感抗的大小与哪些因素有关系？
归纳总结不仅与电感线圈本身的材料形状有无铁芯介质有关系，而且与交流电的频率有很大关系
电感线圈具有通直流阻交流通低频阻高频的特性，由此获得了广泛应用。
讲解纯电感电路中电压电流的数量关系和相位关系，
讲解纯电感电路中的功率和能量转换
听课
思考
回答问题
使学生理解推导过程
教会学生用数学方法解决问题
使学生了解
感抗与交流电的频率有关系
电感是储能元件
实验二
5
分钟
演示纯电感电路电压电流的相位关系
分组观察
直观了解
纯电感电路中电压相位超前电流
讲授新课
第三部分
15
分钟
板书 三纯电容电路
推导纯电容电路公式
提问容抗的大小与哪些因素有关系？
归纳总结不仅与电容器本身的材料形状极板距离正对面积介质有关系，而且与交流电的频率有很大关系
电容器具有通交流阻直流通高频阻低频的特性，由此获得了广泛应用
讲解纯电容电路电压电流的数量关系
和相位关系，
讲解纯电容电路中的功率和能量转换
听课
思考
回答
理解推导过程
学会数学方法
理解容抗与交流电的频率有关系
使学生理解：
电容器是耗能元件
实验三
5
分钟
纯电阻电路中电压电流的相位关系
分组观察
直观了解纯电容电路中电流相位超前电压
总
结
探
究
20
分钟
提问比较纯电阻纯电感纯电容器在交流电路中有什么共性与特性？
归纳总结：
纯电阻电路消耗电能，电压和电流最大值有效值瞬时值都满足欧姆定律，电流与电压同相位。
纯电感电路不消耗电能，只转换电能，电压和电流最大值有效值满足欧姆定律，瞬时值不满足欧姆定律，电压相位超前电流900。
纯电阻电路不消耗电能，只转换电能，电压和电流最大值有效值满足欧姆定律，瞬时值不满足欧姆定律，电流相位超前电压900。
这些特性给电路的工作过程带来什么有利和不利影响？
在实际应用中如何利用这些特性？
引导学生做出科学合理的猜想，并表述猜想的理由。
对学生的猜想进行归纳总结：
单相交流电动机中，用启动绕组串联电容器的方法改变相位，产生旋转磁场。
回想上课时的小实验。
交流电动机绕组上并联电容器改变相位，提高功率因数。
提问比较正弦交流电路的三种分析法的优缺点？
总结归纳：
三角函数法精确严密
波形图法和相量图法直观易懂
学生思索后做出合理的猜想。
培养学生总结归纳能力和表达能力，体验成功的快乐。
引导学生学以致用，用实际验证理论，用理论指导实践。
让学生感受电工学科的实用性。
电工源于生活，又用于生活。
激发学生探究新问题的兴趣。
理解数学在电工电子中的强大作用，这一环节有利于学生养成严谨的科学态度。
布置作业
5
分钟
1、画出纯电阻电路纯电感电路纯电容电路中电压电流的波形图相量图。
2、频率为50赫兹的电路中，某电阻器电阻为314欧姆，某纯电感线圈感抗为314欧姆，某纯电容器容抗为314欧姆，频率变为100赫兹后，它们的电阻感抗和容抗分别是多少？
课
外
作业。
复习巩固
所学知识
教学
反思
1、本节课课堂教学以学生的探究为主，教师只是课堂活动的组织者和参与者引导者，多提问，多总结，多引导。
充分发挥学生的主体地位，多思考，多观察，多回答。
体现了新的教育改革思想。
2、课堂富有时代气息，与学生零距离探究，师生互动，给学生创设安全、自由的思维想象空间，放手让学生独立完成自主探究的全过程。
让学生充分讨论、自由交流，自由提问，提倡生生对话，师生对话。
板书设计
第三章正弦交流电路
第二节单相交流电路
一、纯电阻电路：
只由电阻和交流电源构成的电路。
1电压u和电流i之间关系
数量关系：
相位关系：
纯电阻电路及其波形图相量图
2、纯电阻电路的功率纯电阻电路功率图
二、纯电感电路：
由电感线圈和交流电源构成的电路，线圈的电阻忽略不计，叫纯电感电路。
1、电压u电流i之间关系
数量关系：
相位关系：
纯电感电路及其波形图相量图
2、纯电感电路的功率纯电感电路功率图
三、纯电容电路：
由电容器和交流电源构成的电路，忽略介质损耗时，叫纯电容电路。
1、电压电流之间关系
数量关系：
相位关系：
纯电容电路及其波形图相量图
2、纯电容电路的功率纯电容电路功率图
教案续页
复习提问：
一、正弦交流电的三要素是什么？
答：
1、最大值，就是正弦交流电的最大瞬时值,它表示了正弦交流电瞬时值的变化范围。
最大值等于有效值的倍。
瞬时值用小写字母表示，有效值用大写字母表示，最大值用大写字母加下标m表示。
2、频率f,周期T和角频率ω，表示正弦交流电瞬时值的变化快慢。
频率是正弦交流电每秒钟变化的次数。
周期是正弦交流电变化一周所用的时间。
角频率是正弦交流电每秒变化的弧度数。
它们之间的关系是,ω=2лf=2л/T.
3.初相角φ，表示正弦交流电瞬时值在计时点t=0时的相位角。
它实际上表示了正弦交流电的初始状态。
二、正弦交流电有哪些表示方法?
答：
1、解析法即三角函数法，用三角函数公式表示正弦交流电瞬时值随时间变化关系。
2、曲线法即波形图法，在面直角坐标系中作出曲线来表示正弦交流电瞬时值的变化规律。
该波形图也可以从示波器上看到。
3、旋转向量法也叫相量法，用一个通过原点以逆时针方向旋转的向量来表示正弦交流电，其实质是用旋转向量在轴上的投影来表示正弦交流电。
三种方法都能完整地描述正弦交流电的三要素。
导入新课小实验:
单相电动机,去掉电容器后不能启动.
为什么呢?
学完今天课程就明白了。
讲授新课：
第三章正弦交流电路
第二节单相交流电路
单相交流电源接上负载，就构成单相交流电路，最简单的单相交流电路只接入一种类型负载，分为纯电阻电路纯电感电路纯电容电路。
本节课讨论各类型最简单电路中电流电压之间数量关系相位关系及功率计算。
一、纯电阻电路：
只由电阻和交流电源构成的电路叫纯电阻电路。
如图所示。
1、电压u和电流i之间关系
实验证明：
任意时刻流过电阻R的电流i与它两端的电压u符合欧姆定律，即u=iR，设加在电阻R两端的电压为u=Umsinωt，则i=Um/R.sint=Imsinωt,可见，电压电流最大值满足欧姆定律，Um=ImR两边同除以
，得U=IR,即电压电流有效值也满足欧姆定律。
用示波器观察发现，电压i和电流u同时达到最大值和最小值，即电压和电流同相位。
电压和电流同相位也可以用图象法和相量法描述。
2、纯电阻电路的功率
瞬时功率p=iu=Imsinωt.Umsinωt=ImUmsin2ωt，可见，瞬时功率也随时间变化，但不是正弦函数，在任一瞬间数值都为正值或0，说明纯电阻电路始终在消耗电能，并转换为热能。
因此，电阻元件R是一种耗能元件，瞬时功率在一个周期内的平均值叫做平均功率。
它是电阻实际消耗的功率，又叫有功功率，用字母表示P，单位为瓦特，简称瓦,符号W，用数学方法可推导计算出电阻消耗的平均功率为P=UI=UmIm/2
二、纯电感电路：
由电感线圈和交流电源构成的电路，线圈的电阻忽略不计，叫纯电感电路。
如图所示。
1、电压电流之间关系
设加在电感两端的电压为u时，流过的电流i为
Imsinωt，经数学推导计算，得u=ImωLsin（ωt+900）=Umsin（ωt+900），可见，则Um=ωL*Im，这一公式也叫欧姆定律，ωL叫感抗，用符号XL表示,XL=ωL=2лfL,它表示线圈自感电动势对交变电流的阻碍作用，由公式可知，感抗
XL与ω和L成正比,因此，电感具有通直流阻交流通低频阻高频的特性，比较u和i，可见，电流和电压瞬时值不符合欧姆定律，电压超前电流900，这一现象也可从示波器上观察到。
电压和电流的相位关系也可用波形图和相量图描述。
2、电路的功率
瞬时功率p=i*u=Imsinωt*Umsin（ωt+900）=Imsinωt*UmCOSωt=Um*Imsin2ωt=2U*Isin2ωt可见，瞬时功率也是正弦量，其频率是电源频率的2倍，波形图如图，从功率公式和功率波形图都可看出，在第一个和第三个1/4周期，p〉0，说明电感线圈从电源获取电能，并将它转换为磁场能储存起来，此时线圈起着一个负载的作用；在第二个和第四个1/4周期，p<0，说明电感线圈把储存的磁场能转换成电能送回电源，此时线圈起着一个电源的作用。
在一个周期之内，线圈并不消耗电能，因而P=0。
只是与电源之间存在着能量交换，所以电感线圈也叫做储能元件。
瞬时功率的最大值叫做无功功率Q，Q=Um*Im=2U*I，它反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。
在生产实践中，无功功率并不是无用功率，而是占有很重要的地位，变压器电动机等都是靠电磁能转换进行工作的，没有无功功率，这些设备是无法工作的。
三、纯电容电路：
由电容器和交流电源构成的电路，忽略介质损耗时，叫纯电容电路。
如图所示。
1、电压电流之间关系
设加在电容器C两端的电压为u=Umsinωt时，流过的电流为i，经数学推导计算，得i=ωCUmsin（ωt+900）=Imsin（ωt+900），可见Im=ωCUm，Um=Im*1/ωC,这一公式也叫欧姆定律，1/ωC叫容抗Xc，它表示电容器C对交变电流的阻碍作用，由公式Xc=1/ωC可知，容抗Xc与电容量c和角频率成反比，因此，电容器具有通交流阻直流，通高频阻低频的特性，比较i和u，可见，电流和电压瞬时值不符合欧姆定律，电流i超前电压u900，这一现象也可从示波器上观察到。
电压和电流的相位关系也可用波形图和相量图描述。
2、电路的功率瞬时功率p=u*i=Umsinωt*Imsin（ωt+900）=Umsinωt*ImCOSωt=Um*Imsin2ωt=2U*I*sin2ωt也是正弦量，其频率是电源频率的2倍，从功率公式和功率波形图都可看出，在第一个和第三个1/4周期，p〉0，电容器从电源获取电能，此时容器起着一个负载的作用；在第二个和第四个1/4周期，p<0，电容器把储存的电场能送回电源，此时电容器起着一个电源的作用。
在一个周期之内，电容器并不消耗电能，因而有功功率P=0。
只是与电源之间存在着能量交换，所以电容器也是储能元件。
瞬时功率的最大值叫做无功功率Q,Q=Um*Im=2U*I，它反映了电容器元件与电源之间能量交换的规模。
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