《電工電子技術(shù)與技能》（新國(guó)規(guī)）杜德昌PPT課件及教案
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第三章 交流電路第二節(jié) 單一元件的單相正弦交流電路單一元件的單相正弦交流電路 第二節(jié)第二節(jié) 單一元件的單相正弦交流電路單一元件的單相正弦交流電路 u理解單一元件（純電阻、純電感、純電容）在交流電路中，元件兩端電壓與流過(guò)元件的電流關(guān)系特點(diǎn)，理解它們對(duì)直流電與交流電的不同阻礙作用。u理解電路瞬時(shí)功率、有功功率、無(wú)功功率的概念及表示方法。會(huì)分析由R、L、C構(gòu)成的簡(jiǎn)單電路?！窘虒W(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)】應(yīng)知：應(yīng)會(huì)：第二節(jié)第二節(jié) 單一元件的單相正弦交流電路單一元件的單相正弦交流電路【教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)】(1)R、L、C在交流電路中元件兩端電壓與流過(guò)元件 的電流關(guān)系特點(diǎn)；(2)R、L、C對(duì)直流電與交流電的不同阻礙作用；(3)電路瞬時(shí)功率、有功功率、無(wú)功功率的概念及 表示方法?！窘虒W(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)】分析純電阻、純電感、純電容對(duì)交流電不同的阻礙作用。一、純電阻電路一、純電阻電路 在交流電路中，只含有電阻，而沒(méi)有電感和電容的電路叫純電阻電路，如圖所示。在日常生活中使用的白熾燈、電烙鐵和電爐等電器組成的電路均可以看作純電阻電路。1 1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 一、純電阻電路一、純電阻電路做中教：純電阻電路實(shí)驗(yàn)純電阻電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一分組試驗(yàn)分組試驗(yàn)總結(jié)總結(jié)實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二2 2電流與電壓關(guān)系電流與電壓關(guān)系 一、純電阻電路一、純電阻電路學(xué)生分組試驗(yàn)學(xué)生分組試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：燈與電阻串聯(lián)，當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)分別接通直流電源和交 流電源（直流電壓和交流電壓的有效值相等）觀察燈的 亮度情況，思考電阻對(duì)直流電、交流電的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：（1）輸入端用低頻信號(hào)發(fā)生器加0.5Hz正弦交流電，觀觀 察電壓表、電流表指針擺動(dòng)情況。察電壓表、電流表指針擺動(dòng)情況。（2）將輸入正弦交流電信號(hào)頻率變?yōu)?0 Hz，記錄電壓記錄電壓 表與電流表讀數(shù)，總結(jié)純電阻兩端電壓與流過(guò)電流表與電流表讀數(shù)，總結(jié)純電阻兩端電壓與流過(guò)電流 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。一、純電阻電路一、純電阻電路總總 結(jié)結(jié)實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：燈的亮度相同，表明電阻對(duì)直流電和交流電的阻礙作用相同。實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：（1）當(dāng)輸入端加低頻交流電時(shí)，可以觀察電壓表與電流表 指針擺動(dòng)步調(diào)一致，表明電阻兩端電壓和流過(guò)電阻的電 流是同相的。（2）電壓表讀數(shù)（交流電壓有效值）與電流表讀數(shù)（交流 電流有效值）及電阻值之間符合歐姆定律關(guān)系。一、純電阻電路一、純電阻電路（1）數(shù)值關(guān)系）數(shù)值關(guān)系 設(shè)電阻兩端的電壓為則：交流電路中，電阻端交流電路中，電阻端電壓和流過(guò)它的電流電壓和流過(guò)它的電流符合歐姆定律符合歐姆定律 一、純電阻電路一、純電阻電路（2）相位關(guān)系）相位關(guān)系 電阻電壓與電流的相位關(guān)系 一、純電阻電路一、純電阻電路3 3電路的功率電路的功率（1）瞬時(shí)功率（2）有功功率 一、純電阻電路一、純電阻電路已知某白熾燈工作時(shí)的電阻為484，若在其兩端加上電壓,試求該白熾燈正常工作時(shí)的有功功率。解:白熾燈的有功功率為【例題例題3-2】二、純電感電路二、純電感電路1 1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 在交流電路中，如果用電感線圈作負(fù)載，且這些線圈的內(nèi)阻忽略不計(jì)，那么這個(gè)電路稱為純電感電路如圖所示。二、純電感電路二、純電感電路做中教：純電感電路實(shí)驗(yàn)純電感電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一分組試驗(yàn)分組試驗(yàn)總結(jié)總結(jié)實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二2 2電流與電壓關(guān)系電流與電壓關(guān)系 成正比。二、純電感電路二、純電感電路學(xué)生分組試驗(yàn)學(xué)生分組試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：燈與電感串聯(lián)，當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)分別接通直流電源和交 流電源（直流電壓和交流電壓的有效值相等）觀察燈的 亮度情況，思考電感對(duì)直流電、交流電的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：（1）輸入端用低頻信號(hào)發(fā)生器加0.5Hz正弦交流電，觀觀 察電壓表、電流表指針擺動(dòng)情況。察電壓表、電流表指針擺動(dòng)情況。（2）將輸入正弦交流電信號(hào)頻率變?yōu)?0 Hz，記錄電壓記錄電壓 表與電流表讀數(shù)，總結(jié)純電感兩端電壓與流過(guò)電流表與電流表讀數(shù)，總結(jié)純電感兩端電壓與流過(guò)電流 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。二、純電感電路二、純電感電路總總 結(jié)結(jié)實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：接通交流電源時(shí)燈的亮度明顯變暗，表明電感對(duì)直流電 和交流電的阻礙作用不同相，對(duì)于直流電，起阻礙作用 的只是線圈的電阻；對(duì)于交流電，除了線圈的電阻外，電感也起阻礙作用。實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：（1）當(dāng)輸入端加低頻交流電時(shí)，可以觀察電壓表與電流表指針擺動(dòng)步調(diào)不一致，表明電感兩端電壓和流過(guò)電容的電流是不同相的。（2）電壓表讀數(shù)（交流電壓有效值）與電流表讀數(shù)（交流電流有效值）成正比。二、純電感電路二、純電感電路（1 1）感抗）感抗 對(duì)于交流電，頻率越高，則XL越大；頻率越低，則XL越小。對(duì)直流電，由于f=0，則XL=0，電感相當(dāng)于短路。因此，電感線圈有“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”的特性。二、純電感電路二、純電感電路（2）電流與電壓數(shù)值關(guān)系）電流與電壓數(shù)值關(guān)系 交流電路中，純電感端交流電路中，純電感端電壓和流過(guò)它的電流有效值、電壓和流過(guò)它的電流有效值、最大值之間符合歐姆定律最大值之間符合歐姆定律，但瞬時(shí)值之間不符合歐姆定律但瞬時(shí)值之間不符合歐姆定律 二、純電感電路二、純電感電路（3）相位關(guān)系）相位關(guān)系 設(shè)電感線圈中通過(guò)的電流為 則：純電感電路中電壓與電流的相位關(guān)系 二、純電感電路二、純電感電路3 3電路的功率電路的功率（1）瞬時(shí)功率 （2）有功功率 P=0（3）無(wú)功功率 無(wú)功功率反映了電感元件無(wú)功功率反映了電感元件與電源之間進(jìn)行的能量交與電源之間進(jìn)行的能量交換的規(guī)模換的規(guī)模 二、純電感電路二、純電感電路解:若把電感為10mH的線圈接到電源試求：（1）線圈中電流的有效值；（2）寫出電流瞬時(shí) 值表達(dá)式；（3）無(wú)功功率。（1）線圈中電流的有效值為（2）在純電感電路中，電壓超前電流所以電流瞬時(shí)值表達(dá)式為（3）無(wú)功功率為32100 var3200 var【例題例題3-3】三、純電容電路三、純電容電路 在交流電路中，如果只用電容器做負(fù)載，且可以忽略介質(zhì)的損耗時(shí)，那么這個(gè)電路就叫做純電容電路。1 1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 三、純電容電路三、純電容電路做中教：純電容實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二分組試驗(yàn)分組試驗(yàn)總結(jié)總結(jié)2 2電流與電壓關(guān)系電流與電壓關(guān)系 三、純電容電路三、純電容電路學(xué)生分組試驗(yàn)學(xué)生分組試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：燈與電容串聯(lián)，當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)分別接通直流電源和交 流電源（直流電壓和交流電壓的有效值相等）觀察燈的 亮度情況，思考電容對(duì)直流電、交流電的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：（1）輸入端用低頻信號(hào)發(fā)生器加0.5Hz正弦交流電，觀觀 察電壓表、電流表指針擺動(dòng)情況。察電壓表、電流表指針擺動(dòng)情況。（2）將輸入正弦交流電信號(hào)頻率變?yōu)?0 Hz，記錄電壓記錄電壓 表與電流表讀數(shù)，總結(jié)純電阻兩端電壓與流過(guò)電流表與電流表讀數(shù)，總結(jié)純電阻兩端電壓與流過(guò)電流 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。三、純電容電路三、純電容電路總總 結(jié)結(jié)實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：接通直流電源時(shí)燈亮一下隨即熄滅，電容有隔直流作 用，接交流電源時(shí)燈正常發(fā)光，說(shuō)明交流電能通過(guò)電 容器。實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：（1）當(dāng)輸入端加低頻交流電時(shí)，可以觀察電壓表與電流表指針擺動(dòng)步調(diào)不一致，表明電容兩端電壓和流過(guò)電容的電流是不同相的。（2）電壓表讀數(shù)（交流電壓有效值）與電流表讀數(shù)（交流電流有效值）成正比。三、純電容電路三、純電容電路（1 1）容抗）容抗 對(duì)于交流電，頻率越高，對(duì)于交流電，頻率越高，XC就越??；就越小；反之，頻率越低，反之，頻率越低，XC就越大。就越大。對(duì)于直流電來(lái)說(shuō)，由于對(duì)于直流電來(lái)說(shuō)，由于f=0，XC=，可視為斷路。，可視為斷路。因此，因此，電容器有電容器有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性。的特性。三、純電容電路三、純電容電路（2）電流與電壓數(shù)值關(guān)系）電流與電壓數(shù)值關(guān)系 交流電路中，純電容端交流電路中，純電容端電壓和流過(guò)它的電流有效值、電壓和流過(guò)它的電流有效值、最大值之間符合歐姆定律最大值之間符合歐姆定律，但瞬時(shí)值之間不符合歐姆定律但瞬時(shí)值之間不符合歐姆定律 三、純電容電路三、純電容電路（3）相位關(guān)系）相位關(guān)系 設(shè)電容端電壓為 則：純電容電路中電壓與電流的相位關(guān)系 三、純電容電路三、純電容電路3 3電路的功率電路的功率（1）瞬時(shí)功率 （2）有功功率 P=0（3）無(wú)功功率 無(wú)功功率衡量電容器和電源之間交換能量規(guī)模 三、純電容電路三、純電容電路解:若把一個(gè)電容為C=40F的電容器接到的電源上，試求：（1）電容的容抗；（2）寫出電流瞬時(shí)值表達(dá)式；（3）畫出電流和電壓相量圖；（4）電路的無(wú)功功率。（1）電容器的容抗為（2）電流的有效值為2.75A電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為（4）電路的無(wú)功功率為2202.75 var605 var【例題例題3-4】【課堂練習(xí)課堂練習(xí)】第二節(jié)第二節(jié) 單一元件的單相正弦交流電路單一元件的單相正弦交流電路把一個(gè)220V、60W的白熾燈接到交流電壓的電源上，求：（1）通過(guò)燈的電流和燈泡的電阻；（2）將這個(gè)燈加在110 V的交流電源上，它消耗的功率 是多少？【課堂小結(jié)課堂小結(jié)】純電阻電路電阻兩端電壓與流過(guò)電流同相；純電感電路電感兩端電壓超前電流90；純電容電路電容兩端電壓滯后電流90。第二節(jié)第二節(jié) 單一元件的單相正弦交流電路單一元件的單相正弦交流電路【課后作業(yè)課后作業(yè)】第二節(jié)第二節(jié) 單一元件的單相正弦交流電路單一元件的單相正弦交流電路
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