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文檔簡介
PAGE2PAGE5.1正弦交流電基本概念教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、多媒體教學課件線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)理解正弦交流電的產生原理,掌握正弦交流電的數學表達式;(2)掌握正弦交流電的有效值、平均值、幅值等參數的計算方法;(3)了解正弦交流電的相位、相位差、頻率等概念。能力目標:(1)能夠分析交流電信號的波形,識別其頻率、幅值、相位等關鍵特征,并理解它們之間的關系;(2)能夠準確計算交流電信號的有效值、平均值、幅值等參數,并能夠應用這些參數解決實際問題。素質目標:(1)鼓勵學生對正弦交流電的應用進行批判性思考,培養批判性思維;(2)培養學生運用交流電知識解決實際問題的能力。教學重點(1)正弦交流電的數學表達式及其物理意義,包括幅值(E-m)、角頻率(ω)、相位(φ)等參數的理解;(2)正弦交流電的有效值、平均值、幅值等參數的定義及其計算方法。教學難點交流電參數的計算:有效值、平均值等的計算涉及到復雜的數學運算,學生需要掌握這些計算方法,并理解其物理意義。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:故事導入故事背景:電子工程師小明,他正在設計一種新型的音頻設備。為了使設備能夠處理各種頻率的聲音信號,他需要深入了解正弦交流電的特性。故事目的:通過小明的經歷,激發學生對正弦交流電的興趣,并引出本節課的主題。II.新課一、弦交流電的產生法拉第發現的電磁感應現象使人類“磁生電”的夢想成真,進而研制出了交流發電機。圖5-1-1所示為簡單交流發電機的原理示意圖,可用來說明交流發電機產生正弦交流電的基本原理。在圖5-1-1(a)中,將一個可以繞固定轉動軸轉動的單匝線圈abcd放置在勻強磁場中。當線圈abcd在外力作用下,在勻強磁場中以角速度ω逆時針勻速轉動時,線圈的ab和cd邊做切割磁力線運動,線圈中產生感應電動勢。如果外電路是閉合的,閉合回路中將產生感應電流。ad和bc邊的運動不切割磁力線,不產生感應電流。圖5-1-1(b)所示為轉動線圈的截面圖。線圈abcd以角速度ω逆時針勻速轉動。設在起始時刻,線圈平面與中性面的夾角為φ0;t時刻,線圈平面與中性面的夾角為ωt+φ0。從圖中可以看出,cd邊運動速度v與磁力線方向的夾角也是(ωt+φ0),設ab和cd邊的長度為L,磁場的磁感應強度為B,則由ab和cd邊做切割磁力線運動產生的感應電動勢為由于這兩個感應電動勢是串聯的,所以整個線圈產生的感應電動勢為式中,Em—感應電動勢的最大值,又稱振幅,Em=2BLv。可見,發電機產生的電動勢按正弦規律變化,可以向外電路輸送正弦交流電。二.正弦交流電的周期、頻率和角頻率(1)周期。線圈每轉動一周,電流都將按同樣規律變化。這種周而復始的變化,叫作周期性變化。完成一次周期性變化所用的時間,叫作周期,用T表示,單位為s。(2)頻率。正弦交流電在單位時間內(1s)完成周期性變化的次數,叫作頻率,用f表示,單位是赫[茲],符號為Hz。頻率常用的單位還有千赫(kHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz),其換算關系如下:;;周期與頻率互為倒數關系,即;頻率和周期都是反映交流電變化快慢的物理量。周期越短,頻率越高,交流電變化就越快。我國發電廠發出交流電的頻率都是50Hz,習慣上稱50Hz為“工頻”。(3)角頻率。在公式V中,ω是線圈轉動的角速度。ω指正弦交流電壓單位時間內變化的電角度,叫作角頻率。顯然,角頻率、頻率、周期有如下關系:三.正弦交流電的相位和相位差(1)相位。在公式e=Emsin(ωt+φ0)V中,電動勢的瞬時值e是由振幅Em和正弦函數sin(ωt+φ0)共同決定的。t時刻,線圈平面與中性面的夾角為(ωt+φ0),叫作交流電的相位角(簡稱相位)。t=0時刻的相位φ0,稱為初相角(簡稱初相),它反映了正弦交流電起始時刻的狀態。初相的大小和時間起點的選擇有關,對初相的規定:初相的絕對值不允許超過π(180°)。所以凡大于π的正角就化為負角,絕對值大于π的負角化為正角,如化為,化為。相位是表示正弦交流電在某一時刻所處狀態的物理量,它不僅決定了瞬時值的大小和方向,還反映了正弦交流電的變化趨勢。(2)相位差。那么i1與i2任一時刻的相位之差就叫作相位差,用符號Δφ表示。即在實際應用中規定:相位差的絕對值不能大于π,即。根據相位差,兩個同頻率的正弦交流電的相位關系歸納為以下四種。①超前或滯后。當,且滿足時:如果,則稱i1超前i2或i2滯后i1,如圖5-1-3(a)所示;如果,則稱i2超前i1或i1滯后i2,如圖5-1-3(b)所示。②同相。當,即i1、i2同時到達0或最大值時,稱i1、i2同相,如圖5-1-3(c)所示。③反相。當,即i1、i2一個到達正的最大值,另一個到達負的最大值時,稱i1、i2反相,如圖5-1-3(d)所示。④正交。當,即i1、i2一個到達0,另一個到達最大值時,稱i1、i2正交,如圖5-1-3(e)所示。如果已知正弦交流電的振幅、頻率(或周期、角頻率)和初相(三者缺一不可),就可以用解析式或波形表示。因此,振幅、頻率(或周期、角頻率)和初相叫作正弦交流電的三要素。(3)時間差。一個正弦交流電到達0或最大值的時間與另外一個正弦交流電到達0或振幅的時間之差稱為時間差。其計算公式為時間差的單位為s,規定時間差的絕對值不能超過半個周期。四.正弦交流電的有效值和平均值(1)有效值。交流電和直流電具有不同的特點,但是從能量轉換的角度來看,二者是可以等效的。為此,引入一個新的物理量—交流電的有效值。有效值是根據電流的熱效應來定義的。正弦交流電的最大值越大,它的有效值也越大;最大值越小,它的有效值也越小。理論和實驗都可以證明,正弦交流電的最大值是有效值的倍,即;;有效值和最大值是從不同角度反映交流電強弱的物理量。通常所說的交流電的電流、電壓、電動勢,如無特殊說明都是指有效值。例如,市電電壓220V,是指其有效值為220V。交流電氣設備銘牌上所標的電壓、電流都是指有效值。值得注意的是,在選擇電器或元器件的耐壓時,必須考慮電壓的最大值。(2)平均值。如圖5-1-5所示。理論和實踐都可以證明,正弦交流電的平均值是最大值的,即;;五、任務實施小組活動:學生分組,每組繪制不同頻率和峰值的正弦交流電波形圖。討論與分享:每組展示成果,討論不同參數對波形的影響。III.例題解析略。(見教材§5-1例題2,例題4)知應會知識小結:正弦交流電的產生;正弦交流電的周期、頻率、角頻率、相位、相位差有效值、平均值;實際生活中,電器的選擇。課后拓展:.完成學習通上的線上作業。完成線下作業。(見5.1中同步練習題)通過學習通上在線開放課程進行補差學習。課前預習。課后記要:思政:對生活要有批判思維,從實際出發思考問題,而不是遵循固定思維。5.2旋轉相量與相量教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解旋轉相量與相量的基本概念;(2)掌握旋轉相量與相量的表示方法和運算法則。能力目標:能夠運用旋轉相量與相量的表示方法和運算法則進行計算和分析。素質目標:(1)培養學生的邏輯思維和抽象思維能力;(2)培養學生的科學素養和科學方法的應用能力。教學重點理解旋轉相量與相量的概念,以及它們在描述電工現象中的作用。教學難點相教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:故事導入故事背景:電力工程師小李,他正在研究如何更有效地表示和計算交流電的特性。他發現旋轉相量是一個非常有用的工具。故事目的:通過小李的探索,激發學生對旋轉相量和相量的興趣,并引出本節課的主題。II.新課1.正弦交流電的表示方法正弦交流電有解析法、波形法、相量法和旋轉相量四種表示方法。本節著重介紹旋轉相量。(1)解析法。用三角函數式表示正弦交流電隨時間變化的關系,叫作解析法。正弦交流電的電動勢、電壓和電流的解析式分別為只要給出時間t,就可以求出該時刻相應的e、u、i。這種方法的缺點是不便于進行數值計算,也不直觀。(2)波形法。在平面直角坐標系中,將時間t或角度ωt作為橫坐標,與之對應的e、u、i作為縱坐標,給出e、u、i隨時間t或角度ωt變化的曲線,這種方法叫作波形法,這種曲線叫作交流電的波形。它的優點是可以直觀地看出交流電的變化規律,但不便于進行數值計算,如圖5-2-1所示。(3)相量法。運用一個復數可以同時表示正弦量的有效值和相位,這種方法叫作相量法(符號法)。用復數表示正弦量后,就可以用復數運算的方法,求出幾個同頻率正弦量的有效值和相位之間的關系,從而使問題的分析和計算得以簡化。2.旋轉相量對正弦量進行加減運算,無論采用解析法還是波形法,都非常麻煩。為此,引入正弦量的旋轉相量。怎樣用旋轉相量表示正弦量呢?在圖5-2-2中,以原點O為端點做一條有向線段,線段的長度為正弦量的最大值Em,旋轉相量的起始位置與橫軸正方向的夾角為正弦量的初相φ0,它以正弦量的角頻率ω為角速度,繞原點O逆時針勻速旋轉。在任一時刻,旋轉相量在縱軸上的投影就等于該時刻正弦量的瞬時值。旋轉相量與正弦量的最大值、角頻率、初相、瞬時值都是一一對應的。旋轉相量既可以反映正弦量的三要素,又可以通過它在縱軸上的投影求出正弦量的瞬時值。旋轉相量可以完整地表示正弦量。如果有向線段的長度為正弦量的有效值,就稱為有效值相量,用、、表示,如果有向線段的長度為正弦量的最大值,就稱為最大值相量,用、、表示。同頻率正弦量的相對靜止關系。在同一坐標系中,畫出幾個同頻率正弦量的旋轉相量,它們以相同的角速度逆時針旋轉,各旋轉相量間的夾角(相位差)不變,相對位置不變,各旋轉相量是相對靜止的。因此,將它們當作靜止情況處理,并不影響分析和計算的結果,正弦量用旋轉相量來表示就可以簡化為用相量來表示。同頻率正弦量的加減運算。要進行同頻率正弦量的加減運算,先畫出與正弦量相對應的相量,再按平行四邊形法則求和,和的長度表示正弦量和的最大值(有效值相量表示有效值),和與橫軸正方向的夾角為正弦量和的初相,角頻率不變。III.例題解析略。(見教材§5-2例題1,例題2,例題3)知應會知識小結:1.正弦交流電的表示方法。2.旋轉相量。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.2中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:5.3純電阻交流電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解純電阻交流電路的基本概念;(2)掌握純電阻交流電路的電壓、電流關系;(3)理解純電阻交流電路的瞬時功率和平均功率。能力目標:(1)能夠分析純電阻交流電路的電壓、電流波形;(2)能夠計算純電阻交流電路的瞬時功率和平均功率。素質目標:(1)培養學生的團隊合作和溝通協調能力;(2)培養學生的責任感和可持續發展意識。教學重點純電阻交流電路的電壓和電流數量、相位關系;掌握瞬時功率、平均功率在純電阻交流電路中的計算方法。教學難點理解純電阻交流電路電壓電流的關系。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習:直流電路中電壓與電流的關系。II.新課純電阻交流電路的定義:由正弦交流電源和線性電阻組成的交流電路模型,稱為純電阻交流電路,如圖5-3-1所示。在日常生活和工作中接觸到的白熾燈、電爐、電烙鐵等,都屬于電阻性負載,它們與交流電源連接組成純電阻交流電路。1.電壓、電流的數量關系實驗演示:按圖5-3-2搭建好純電阻交流電路電路,不斷調整低頻信號發生器的輸出電壓和頻率,同時記錄電壓表與電流表的示數,并做好記錄。實驗現象及結論:從電壓表和電流表的示數可知,電壓與電流始終成正比(與電源頻率變化無關),比值等于電阻的阻值。實驗表明,電壓有效值與電流有效值服從歐姆定律,即有效值數量關系為2.電壓、電流的相位關系實驗過程:按圖5-3-3連接好電路。當開關S閉合以后,仔細觀察電壓表、電流表的指針偏轉情況。研究電壓、電流的相位關系。實驗現象及結論:開關S閉合后,觀察到電壓表、電流表的指針先同時到達左邊最大值,再同時回到零值,最后同時到達右邊最大值,即電壓表與電流表的指針同步擺動。實驗表明,純電阻交流電路中的電壓與電流同相,相位差為零,即設電流為參考量,流過電阻的電流為則電阻兩端的電壓為根據上述兩式畫出純電阻交流電路中電壓與電流的波形,如圖5-3-4(a)所示,相量圖如圖5-3-4(b)所示。在純電阻交流電路中,電流與電壓同相,所以電壓瞬時值與電流瞬時值也服從歐姆定律。設流過電阻的電流為,則兩端的電壓為:可得上式是純電阻交流電路所特有的公式,只有在純電阻交流電路中,任一時刻的電壓瞬時值與電流瞬時值才服從歐姆定律。3.純電阻交流電路的瞬時功率在純電阻交流電路中,某時刻的功率叫作瞬時功率,它等于電壓瞬時值與電流瞬時值的乘積。瞬時功率用小寫字母p表示:以電流為參考量,流過電阻的電流為則電阻兩端的電壓為將iR、uR代入式,可得按照上式畫出瞬時功率曲線,如圖5-3-5所示。瞬時功率的大小隨時間做周期性變化,變化的頻率是電流或電壓的兩倍,它表示任一時刻電路中能量轉換的快慢。由于瞬時功率是隨時間變化的,測量和計算都不方便,所以在實際工作中常用平均功率。瞬時功率在一個周期內的平均值稱為平均功率,用大寫字母P表示。純電阻交流電路的平均功率為根據歐姆定律,平均功率還可以表示為電阻是耗能元件,電阻吸收電能說明電流做了功。從做功的角度來講,平均功率叫作有功功率。4.任務實施小組活動:學生分組,每組設計一個純電阻交流電路,并計算其電壓、電流和功率。討論與分享:每組展示成果,討論實驗觀察和計算結果。III.例題解析略。(見教材§5-3例題1,例題3)知應會知識小結:1.在純電阻交流電路中,電流和電壓同相。2.電壓與電流的最大值、有效值和瞬時值都服從歐姆定律。3.平均功率等于電阻兩端電壓的有效值與電流有效值之積。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.2中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:講解:分析功率的計算方法。5.4純電感交流電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解純電感交流電路的基本概念;(2)掌握純電感交流電路的電壓、電流關系;(3)理解純電感交流電路的功率。能力目標:(1)能夠分析純電感交流電路的電壓、電流的關系;(2)能夠計算純電感交流電路的功率。素質目標:(1)培養學生的科學思維和問題解決能力;(2)培養學生的團隊合作和溝通協調能力。教學重點掌握電壓和電流的相位關系;理解純電感交流電路的基本特性教學難點教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習提問:純電阻交流電路的特點?II.新課純電感交流電路的定義:一個忽略了導體電阻和分布電感的空心線圈,稱為理想電感線圈。由正弦交流電源和理想電感線圈組成的交流電路模型,稱為純電感交流電路,如圖5-4-1所示。1.電壓、電流的數量關系探究實驗:按圖5-4-2連接好電路,在保證正弦交流電源頻率一定的條件下,任意改變信號源的電壓,同步記錄電壓表與電流表的示數。實驗現象及結論:從電壓表和電流表的示數可知,電壓與電流始終成正比,比值等于一個特定的常數,即上式叫作純電感交流電路的歐姆定律。感抗XL表示電感線圈對通過的交流電流所呈現的阻礙作用。線圈的感抗是衡量電感對交流電流阻礙作用的物理量,是由自感電動勢對通過線圈的交變電流的阻礙作用呈現出來的,只有在正弦交流電路中才有意義。在純電感交流電路中,電壓與電流的最大值也服從歐姆定律。理論和實驗證明,感抗的大小和電源頻率成正比,和線圈的電感成正比。感抗的公式為依公式畫出的電感線圈的電抗特性曲線(頻率與感抗的關系曲線)如圖5-4-3所示。電感線圈的電抗特性可表述為隔交流,通直流;阻高頻,通低頻。這種性能被廣泛應用在電子技術中。2.電壓、電流的相位關系實驗過程:按圖5-4-4連接好電路。開關S閉合以后,仔細觀察電壓表、電流表的指針偏轉情況。實驗現象及結論:為什么電壓表、電流表的指針偏轉不同步?通過理論分析,對純電感交流電路電流、電壓的相位關系,做進一步說明。提示:為了討論問題方便,設通過線圈的電流為則線圈的自感電壓為從上面的實驗結果和理論分析均可得出如下結論:在純電感交流電路中,電壓uL始終超前電流iL,且與電源頻率無關。設,則電感線圈兩端的電壓為3.純電感交流電路的瞬時功率純電感交流電路的瞬時功率等于電壓瞬時值與電流瞬時值的乘積,即將電流和代入上式可得由上式可以看出,純電感交流電路的瞬時功率p是隨時間按正弦規律變化的,其頻率為電源頻率的兩倍,振幅為ULIL,瞬時功率曲線如圖5-4-8所示。平均功率可用曲線與橫軸所包圍面積的和來表示,曲線在橫軸上方,表明p>0;曲線在橫軸下方,表明p<0。圖中OAB的面積與BCD的面積相等,并且分居在橫軸上、下兩側,它們的符號相反,這兩部分的和為零,說明純電感交流電路的平均功率為零,即純電感交流電路的有功功率為零。其物理意義是,純電感線圈在交流電路中不吸收電能。雖然純電感交流電路不吸收能量,但電感線圈和電源之間不停地進行著能量交換。對于不同的電源和電感線圈,它們之間能量轉換的多少不同。為反映純電感交流電路中能量的相互轉換,把單位時間內能量轉換的最大值(瞬時功率的最大值)叫作無功功率,用QL表示必須指出,無功功率中實質上是表明電路中能量交換的最大速率。無功功率在工農業生產中占有很重要的地位,具有電感性質的變壓器、電動機等設備都是靠電磁之間的相互轉換工作的。沒有無功功率,即沒有電源和磁場間的能量轉換,這些設備就無法工作。III.例題解析略。(見教材§5-4例題1,例題2,例題3)知應會知識小結:(1)在純電感交流電路中,電流和電壓是同頻率正弦量(在恒定直流電路中電感電壓恒為零,相當于短路線)。(2)電壓uL與電流的變化率成正比,無論頻率高低,電壓始終超前電流。(3)電流、電壓最大值和有效值都服從歐姆定律,而瞬時值不服從歐姆定律,要特別注意。(4)電感線圈是儲能元件,它不吸收電能,其有功功率為零,無功功率等于電壓有效值與電流有效值的乘積。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.4中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:5.5純電容交流電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解純電容交流電路的基本概念;(2)掌握純電容交流電路的電壓、電流關系;(3)理解純電容交流電路的功率。能力目標:(1)能夠分析純電容交流電路的電壓、電流的關系;(2)能夠計算純電容交流電路的功率。素質目標:引導學生樹立科學嚴謹的學習態度,培養他們尊重事實、追求真理的科學品質。教學重點掌握電壓和電流的相位關系;理解純電容交流電路的基本特性教學難點教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、分析法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習提問:純電感交流電路的特點?電容器的特點?II.新課純電容交流電路的定義:一個忽略了漏電電阻和分布電感的電容器,稱為理想電容器。由正弦交流電源和理想電容器組成的交流電路模型,稱為純電容交流電路,如圖5-5-1所示。1.電壓、電流的數量關系實驗過程:按圖5-5-2連接好電路,在保證正弦交流電源頻率一定的條件下,任意改變信號源的電壓,同步記錄電壓表與電流表的示數。實驗現象及結論:從電壓表和電流表的示數可知,電壓與電流始終成正比,比值等于一個特定的常數,即上式叫作純電容交流電路的歐姆定律。容抗表示電容器對靜電感應電流所呈現的阻礙作用。在純電容交流電路中,電壓與電流的最大值也服從歐姆定律。對于直流電,f=0,XC趨近于無窮大,可視為開路線。電容器這種隔直流,通交流;阻低頻,通高頻的性能被廣泛應用于電子技術中。依公式畫出的電容器的電抗特性曲線(頻率與容抗的關系曲線)如圖5-5-3所示。2.電流、電壓的相位關系我們通過圖5-5-4所示的實驗,開關S閉合以后,仔細觀察電壓表、電流表的指針擺動情況,從中可以得出結論:電壓滯后電流,正好與純電感交流電路的情況相反。下面通過理論分析,對純電容交流電路電壓、電流的相位關系做進一步說明。根據電容的定義式可以得到電荷的變化量與電容、電壓變化的關系式為則純電容交流電路中的電流為設,繪出圖5-5-5所示的波形,仿照純電感交流電路進行分析。在uC從零增大的瞬間,電壓變化率最大,電流iC也最大。隨著電壓的增大,電壓變化率逐漸減小,電流iC也逐漸減小。當uC達到最大值時,電壓變化率為零,電流iC也變為零。然后uC逐漸減小,ΔuC為負值,電壓變化率為負值,電流也為負值。當uC到達零時,電壓變化率達到負的最大值,電流達到負的最大值。通過以上分析得出結論:在純電容交流電路中,電流iC超前電壓uC,且與電源頻率無關。設電容器兩端的電壓為則電路中的電流為根據電壓和電流的解析式,畫出電流和電壓的波形和相量圖如圖5-5-6和圖5-5-7所示。3.純電容交流電路的瞬時功率純電容交流電路的瞬時功率等于電壓瞬時值與電流瞬時值的乘積,即將和代入上式得 由上式可以看出,純電容交流電路的瞬時功率p是隨時間按正弦規律變化的,其頻率為電源頻率的兩倍,振幅為UCIC,瞬時功率曲線如圖5-5-8所示。從圖中可以看出,純電容交流電路的有功功率為零,這說明純電容交流電路并不吸收電能。同純電感交流電路相似,雖然純電容交流電路不吸收能量,但是電容器和電源之間進行著可逆的能量交換。為了表示電容器與電源之間能量轉換的能力,把瞬時功率的最大值稱為純電容交流電路的無功功率,用符號QC表示,即計算電容器的無功功率公式還可以變換為III.例題解析略。(見教材§5-5例題1,例題2)知應會知識小結:(1)在純電容交流電路中,電流和電壓是同頻率正弦量(在恒定直流電路中,電容充滿電后電流恒為零,相當于開路線)。(2)電流iC與電壓的變化率成正比,無論頻率高低,電流始終超前電壓。(3)電流、電壓最大值和有效值都服從歐姆定律,而瞬時值不服從歐姆定律,要特別注意。(4)電容器是儲能元件,它不吸收電能,其有功功率為零,無功功率等于電壓有效值與電流有效值的乘積。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.5中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:5.6RL串聯交流電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解RL串聯交流電路的基本概念;(2)掌握RL串聯交流電路的各電壓、阻抗關系;(3)理解RL串聯交流電路的功率關系。能力目標:(1)能夠分析分析RL串聯交流電路中的各種電壓、阻抗關系;(2)能夠計算純RL串聯交流電路的功率。素質目標:通過問題解決的過程,培養學生的耐心和毅力,使其在面對困難時能夠堅持不懈。教學重點(1)理解RL串聯交流電路的基本特性;(2)掌握有功功率、無功功率和視在功率的定義,以及它們在RL串聯電路中的計算方法。教學難點利用電壓三角形、阻抗三角形、功率三角形進行電壓、阻抗、功率的計算教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習:電阻的特點?電感的特點?II.新課RL串聯交流電路的定義:一個實際的線圈在它的阻值不能忽略不計時,可以等效成電阻和電感線圈的串聯電路,由理想電阻、電感線圈和正弦交流電源串聯組成的交流電路模型稱為RL串聯交流電路,如圖5-6-1所示。1.RL串聯交流電路電壓間的關系以電流為參考量,即A;對于純電阻交流電路,、同相,所以電阻兩端的電壓為對于純電感交流電路,超前i,所以電感線圈兩端的電壓為根據KVL可知,電路的總電壓瞬時值為各分電壓瞬時值之和,即由與之對應的相量形式的KVL可知,電壓有效值的相量關系為(1)各電壓間的數量關系為或(2)總電壓與電流的相位關系為總電壓超前電流φ角度,即,(3)總電壓與分電壓的數量關系為2.RL串聯交流電路的阻抗關系。交流得將上式整理可得將電壓三角形三邊同時除以電流I,可得由阻值R、感抗XL、阻抗|Z|組成的另一相似三角形,即阻抗三角形。如圖5-6-3所示。(1)電路的阻抗|Z|與總電壓間的數量關系為 或|Z|稱為阻抗,它表示RL串聯交流電路對交流電流的總阻礙作用,阻抗的大小取決于電路參數(R、L)和交流電源的頻率。(2)阻抗角與阻值R、感抗XL的關系為φ也是總電壓與電流的相位差,稱為阻抗角,φ的大小取決于電路參數和交流電源頻率,與電壓無關。(3)總阻抗與分阻抗的關系為此處需強調,阻抗三角形是標量三角形,三角形各邊只有大小,沒有方向。3.RL串聯交流電路的功率關系將電壓三角形三邊同時乘以電流I,可得由有功功率、無功功率和視在功率(總電壓有效值與電流有效值的乘積)組成的另一相似三角形,即功率三角形(也是標量三角形),如圖5-6-4所示。(1)有功功率。UR和總電壓間的關系為UR=Ucosφ,因此(2)無功功率。UL和總電壓間的關系為UL=Usinφ,因此上式說明在RL串聯交流電路中,無功功率的大小取決于U、I和sinφ。(3)視在功率。從功率三角形還可得到有功功率P、無功功率QL和視在功率S的關系,即阻抗角φ的大小為視在功率還有其他計算公式,即4.功率因數由于功率三角形、電壓三角形、阻抗三角形是相似三角形,可得功率因數的另外兩個計算公式,即III.例題解析略。(見教材§5-6例題1,例題2)知應會知識小結:課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.6中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:講解:分析功率的計算方法。5.7RC串聯交流電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解RC串聯交流電路的基本概念;(2)掌握RC串聯電路中電壓、電流之間的關系和計算方法;(3)理解RC串聯交流電路的功率關系。能力目標:(1)能夠分析RC串聯交流電路中的各種電壓、阻抗關系;(2)能夠分析RC串聯電路的阻抗和功率,包括有功功率、無功功率和視在功率;(3)能夠運用所學知識解決實際問題,如分析RC移相電路、RC耦合電路等。素質目標:引導學生認識到RC串聯電路知識在日常生活的重要性,增強社會責任感。教學重點(1)理解RC串聯交流電路的基本特性;(2)掌握有功功率、無功功率和視在功率的定義,以及它們在RC串聯電路中的計算方法。教學難點有功功率、無功功率和視在功率的概念和計算。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:通過提問或復習相關知識,引出RC串聯交流電路的主題復習:RL串聯電路的特點?II.新課RC串聯交流電路的定義:由理想電阻、電容器和正弦交流電源串聯組成的交流電路模型,稱為RC串聯交流電路,如圖5-7-1所示。1.RC串聯交流電路電壓間的關系由于純電阻交流電路中電壓與電流同相,純電容交流電路中電壓滯后電流,以電流為參考量,即A;對于純電阻交流電路,、同相,所以電阻兩端的電壓為對于純電容交流電路,uC滯后i,所以電容器兩端的電壓為根據KVL可知,電路的總電壓瞬時值為各分電壓瞬時值之和,即與之對應的電壓有效值的相量關系為定性畫出電壓U、UR、UC的相量圖,如圖5-7-2所示。、和構成了一個電壓三角形(矢量三角形)。由相量圖可得如下結論。(1)各電壓間的數量關系為或(2)總電壓與電流的相位關系為總電壓滯后電流φ角度,即,(3)總電壓與分電壓的數量關系為2.RC串聯交流電路的阻抗關系在RC串聯交流電路中,將UR=IR,UC=IXC代入得將上式整理可得將電壓三角形三邊同時除以電流I,可得由阻值R、感抗XC、阻抗|Z|組成的另一相似三角形,即阻抗三角形(標量三角形)。如圖5-7-3所示。(1)電路的阻抗|Z|與總電壓的數量關系為或|Z|是RC串聯交流電路的阻抗,它的大小取決于電路參數(R、C)和交流電源的頻率。(2)阻抗角與阻值R、感抗XC的關系為φ稱為阻抗角,其大小取決于電路參數和交流電源的頻率,與電壓無關。(3)總阻抗與分阻抗的關系為3.RC串聯交流電路的功率關系將電壓三角形三邊同時乘以電流I,可得由有功功率、無功功率和視在功率組成的另一相似三角形,即功率三角形(標量三角形)。如圖5-7-4所示。電阻吸收的有功功率為電容器的無功功率為電路的視在功率為由功率三角形還可得到阻抗角為4.功率因數在RC串聯交流電路中,功率因數為III.例題解析略。(見教材§5-7例題2,例題3)知應會知識小結:1.電壓關系:2.阻抗關系:3.功率因素:。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.7中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:講解:對比分析功率的計算方法。5.8RLC串聯交流電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:(1)了解RLC串聯交流電路的基本概念;(2)掌握RLC串聯電路中電壓、電流之間的關系和計算方法;(3)理解RLC串聯交流電路的功率關系。能力目標:能夠熟練運用相量圖進行RLC串聯電路的分析。素質目標:培養他們探索未知,勇于創新的精神。教學重點理解RLC串聯交流電路的基本特性;掌握有功功率、無功功率和視在功率的定義及計算。教學難點相量圖在RLC串聯電路分析中的應用。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:通過提問或復習相關知識,引出RLC串聯交流電路的主題復習:RL、RC串聯電路的特點?II.新課RLC串聯交流電路的分析方法和RL、RC串聯交流電路一致,從電流入手。以電流為參考量,即A;則電阻兩端電壓為;電感線圈兩端電壓為;電容器兩端電壓為;電路的總電壓瞬時值為各分電壓瞬時值之和,即與之對應的電壓有效值的相量關系為1.RLC串聯交流電路電壓間的關系在UL>UC、UL<UC、UL=UC三種情況下,定性畫出電壓UR、UL、UC、U的相量圖,如圖5-8-2所示。(1)總電壓與各分電壓的數量關系為(2)總電壓與電流的相位關系為總電壓超前電流φ角度,即其中,當時,,總電壓超前電流;當時,,總電壓滯后電流;當時,,總電壓與電流同相,電路呈阻性。2.RLC串聯交流電路的阻抗關系將UR=IR、UL=IXL、UC=IXC代入得將上式整理可得其中,,X是L、C共同作用的結果,稱為電抗,單位為Ω。(1)在RLC串聯交流電路中,阻抗與阻值、感抗、容抗的關系為將電壓三角形三邊同時除以電流I,可得由阻值R、電抗X(X=XL-XC)、阻抗|Z|組成的和電壓三角形相似的阻抗三角形,如圖5-8-3所示。(2)阻抗角為可見,阻抗角的大小取決于電路參數(R、L、C)及電源頻率,X取決于電路的性質,下面分三種情況進行討論。強調:串聯電路因電流相同,判別電路的性質時通常以比較電容器和電感線圈的分電壓或電抗的大小來判斷,誰大,電路呈現誰的性質。3.RLC串聯交流電路的功率關系在RLC串聯交流電路中,同時存在有功功率P、無功功率QL和QC及視在功率S,分別歸納如下:強調:在同一電路中,無論是串聯、并聯還是混聯,電感線圈和電容器的瞬時功率波形在相位上都是反相的,即QL與QC永遠都是互相補償的。故對Q=QL-QC而言,當Q>0時,呈感性;當Q<0時,呈容性;當Q=0時,呈阻性。如果將電壓三角形的三邊同時乘以電流I,就可以得到由視在功率S、有功功率P和無功功率Q組成的直角三角形,即功率三角形,如圖5-8-5所示。由功率三角形可知,電路的阻抗角為4.功率因數在RLC串聯交流電路中,功率因數為III.例題解析略。(見教材§5-8例題1,例題2)知應會知識小結:電壓關系:當時,,總電壓超前電流;當時,,總電壓滯后電流;當時,,總電壓與電流同相,電路呈阻性。2.阻抗關系:3.4.功率因素:。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.8中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。思政:超前還是滯后,處決于你自己的能力。不怕困難,學會自我拼搏。5.9串聯諧振電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:理解串聯諧振現象及諧振條件;能夠準確描述串聯諧振電路的特點;理解串聯諧振的諧振曲線。能力目標:會分析串聯諧振電路的特點;能夠分析串聯諧振電路在無線電技術中的應用實例素質目標:引導學生認識到學科知識在日常生活和工業生產中的應用價值,熱愛專業。教學重點串聯諧振的意義和條件;串聯諧振電路的特性參數計算;串聯諧振電路的應用。教學難點串聯諧振條件的理解和應用教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習:RC、RL串聯交流電路的特點?玩游戲:收音機換臺II.新課1.諧振現象實驗過程與實驗現象:在圖5-9-1(a)所示的實驗電路中,在保持電源電壓有效值一定的前提下,調節電源頻率,使它由低逐漸升高,我們將觀察到燈泡HL由暗逐漸變亮。當電源頻率升高到某一數值時,燈泡最亮。繼續升高電源頻率,燈泡又由亮逐漸變暗。將上述實驗中的電容器換成可變電容器,如圖5-9-1(b)所示。讓電源的電壓大小及頻率保持某一適當值,調節可變電容器,使其電容由小逐漸變大,燈泡由暗逐漸變亮,當電容增大到某一值時,燈泡最亮。繼續增大電容,燈泡又由亮逐漸變暗。實驗結論:燈泡最亮時,說明RLC串聯交流電路中的總阻抗最小,電流最大。在RLC串聯交流電路中,當電路中電源電壓的頻率f、電路的參數L和C滿足一定的條件,恰好使感抗和容抗大小相等,即XL=XC時,電路中的電抗為零,X=XL-XC=0。電路出現的這種現象稱為諧振現象。2.諧振條件與諧振頻率(1)串聯諧振條件。RLC串聯交流電路發生諧振的條件是電路的電抗為零,即或阻抗角為(2)串聯諧振頻率。如果電感L和電容C是固定不變的,則改變電源頻率可使電路諧振。令諧振角頻率為ω0,頻率為f0,則所以,諧振角頻率和諧振頻率分別為;可以改變電容或電感使電路諧振,調節電感或電容使電路諧振的過程稱為調諧,其計算公式分別為(調節電感);(調節電容)3.串聯諧振電路的特點(1)諧振時,總阻抗最小,總電流最大。(2)諧振時,感抗等于容抗,等于電路的特性阻抗。即(3)諧振時,電感線圈兩端電壓等于電容器兩端電壓,等于總電壓的Q倍。諧振時,品質因數,Q的大小由電路參數R、L、C決定。諧振時,電阻上的電壓等于電源電壓,電感線圈和電容器上的電壓等于電源電壓的Q倍。當Q>>1時,UL=UC>>U,故串聯諧振又稱電壓諧振。4.串聯諧振電路的選擇性與通頻帶(1)串聯諧振電路的諧振曲線。對于一個RLC串聯交流電路,當外加電壓的頻率變化時,電路中的電流、電壓、阻抗等都將隨頻率變化,這種隨頻率變化的關系,稱為頻率特性。其中,表明電流、電壓與頻率關系的曲線稱為諧振曲線。圖5-9-2(a)、(b)所示為電抗和阻抗隨頻率變化的曲線。由于電抗X隨頻率f變化,所以阻抗|Z|也隨f變化,導致電路電流有效值的大小隨f變化。在串聯諧振電路中,電流有效值的大小隨電源頻率變化的曲線稱為串聯諧振電路的電流諧振曲線,如圖5-9-2(c)所示。(2)串聯諧振電路的選擇性。理論和實驗證明,電流隨頻率變化的關系滿足,Q越大,電路的選擇性越好;反之,Q很小,頻率偏離了諧振頻率,電流變化不大,那么電路的選擇性就很差了。在無線電通信技術中,常常利用串聯(或并聯)諧振電路,從多個不同頻率的信號中,選出所需的信號。(3)串聯諧振電路的通頻帶。規定在諧振曲線上,(0.707)所包含的頻率范圍叫作電路的通頻帶,用BW表示,通頻帶的邊界頻率為f2和f1,分別稱為上限截止頻率和下限截止頻率,如圖5-9-4所示。 ;理論和實驗證明,通頻帶BW、諧振頻率f0、品質因數Q三者之間的關系為通頻帶與電路選擇性的關系:從上式可以看出,通頻帶與品質因數Q成反比;Q越大,諧振曲線越尖銳,通頻帶越窄,電路的選擇性就越強。5.串聯諧振電路的應用在收音機電路中,常常利用串聯諧振電路選擇所要收聽的電臺信號,這個過程叫作調諧III.例題解析略。(見教材§5-9例題1,例題2)知應會知識小結:1.串聯諧振電路現象、諧振條件、諧振頻率:2.串聯諧振電路特點;3.串聯諧振電路選擇性與通頻帶。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.9中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:5.10實際線圈與電容并聯電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:掌握實際線圈與電容并聯電路的特點;理解實際線圈與電容并聯電路在實際中的應用。能力目標:能夠分析實際線圈與電容并聯電路的電壓、電流的數量、相位關系;會分析電路的功率關系。素質目標:培養學生的團隊合作精神和分享意識,鼓勵學生在學習中互相幫助、共同進步。教學重點實際線圈與電容并聯電路的基本構成及分析實際線圈與電容并聯電路的電壓、電流的數量、相位關系、功率關系。教學難點教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、分析法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:1.復習提問2.情景導入:電氣工程師小王,他在設計一個電氣系統時遇到了功率因數低的問題。他考慮使用并聯電容電路來改善這一問題,你覺得可行嗎?II.新課1.RL并聯交流電路(1)RL并聯交流電路電壓、電流的數量關系。在圖5-10-1中,設,則流過電阻的電流為流過電感線圈的電流為根據KVL,電路的總電流和與之對應的相量關系為定性畫出電壓與電流的相量圖,如圖5-10-2所示,由相量圖可得如下結論。①、、構成一個電流三角形(矢量三角形)。②各電流的數量關系為或③相位關系為電壓超前總電流角度,電路呈感性,即,④總電流與各分電流的數量關系為⑤由電流三角形得到功率因數的關系式為(2)RL并聯交流電路的功率關系。將電流三角形的三邊同時乘以電壓U,求得另一相似三角形,即功率三角形,如圖5-10-3所示。①有功功率為②無功功率為③視在功率為④阻抗角為,⑤功率因數為⑥整個電路呈現的交流阻抗為2.RC并聯交流電路由于RC并聯交流電路與RL并聯交流電路高度對偶,請學生組內自主學習。3.RLC并聯交流電路(1)RLC并聯交流電路電壓、電流的數量關系。在圖5-10-4中,設,則流過電阻的電流為流過電感線圈的電流為電容支路的感應電流為根據KVL,電路的總電流和與之對應的相量關系為在IC>IL、IC<IL、IC=IL三種情況下,定性畫出電壓與電流的相量圖,如圖5-10-5所示。從圖5-10-5可以看出,總電流I與IR、|IL-IC|構成一個直角三角形,即電流三角形,如圖5-10-6所示。由電流三角形可得如下結論。①各電流的數量關系為或②電壓與總電流的相位差為當IC>IL時,<0,總電流超前電壓,電路呈容性;當IC<IL時,>0,電壓超前總電流,電路呈感性;當IC=IL時,=0,電壓與電流同相,電路呈阻性。(2)RLC并聯交流電路的功率關系。與RLC串聯交流電路對偶,將RLC并聯交流電路電流三角形的三邊同時乘以電壓U,求得另一相似三角形,即功率三角形(請讀者嘗試自行畫出)。①有功功率為②無功功率為③視在功率為④阻抗角為⑤功率因數為⑥整個電路呈現的交流阻抗為4.實際線圈與電容并聯電路分析在實際生產和生活中,常常遇到實際線圈與電容并聯電路,電路模型如圖5-10-7所示。【解法一】電路分析法。由于各支路的阻抗不僅影響電流的大小,而且影響電流的相位。因此,求解這類問題時分兩步進行,先按串聯電路的規律分別對各支路進行分析、計算;然后根據并聯電路的規律,用相量求和的方法計算總電流。【解法二】無功功率補償法。無功功率補償是指在同一個交流電路中,L、C的連接關系無論是串聯、并聯還是混聯,其無功功率Q=QL-QC始終是成立的,電容器和電感線圈的無功功率始終是相互補償的。在求解相對復雜的電路時,可利用無功功率補償的原理和電路模型的等效理論,將整個電路視為一個整體,方便地求出總、總、總、總、cos、|Z|等參量。III.例題解析略。(見教材§5-10例題1,例題2)知應會知識小結:(1)RLC并聯交流電路電壓、電流關系、功率關系;(2)兩種方法分析實際線圈與電容并聯電路課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見5.10中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:5.11并聯諧振電路教案課程名稱電工技術基礎項目名稱正弦交流電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:理解理想RLC并聯諧振電路的特點;掌握實際RLC并聯諧振電路的特點及應用。能力目標:會計算RLC并聯諧振電路的參數;能夠分析RLC并聯諧振電路的應用實例。素質目標:引導學生形成嚴謹、細致、實事求是的科學態度,注重理論與實踐相結合。教學重點并聯諧振的概念、特點;諧振電路的特性參數計算;。教學難點并聯諧振電路的分析及應用。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習:RLC串聯諧振電路的特點?應用時的缺點時什么?II.新課1.理想RLC并聯諧振電路在圖5-11-1(a)所示的RLC并聯諧振電路中,在關聯參考方向下,如果XL=XC,則由定性畫出的圖5-11-1(b)所示的相量圖可知,與大小相等,方向相反,其相量和為零,總電流,且與電壓同相,說明電路發生諧振。(1)RLC并聯諧振電路分析。由相量圖可知則諧振角頻率和頻率分別為,(2)理想RLC并聯諧振電路的特點。①總電流最小(這與串聯諧振電路相同),且為純電阻上電流IR:②并聯諧振電路的總阻抗最大(這與串聯諧振電路相反)。因為電壓一定,電流最小,根據,阻抗必為最大,即③并聯諧振頻率為(這與串聯諧振電路相同)。④諧振時,電壓與總電流同相,電路呈阻性(這與串聯諧振電路相同)。阻抗角為2.實際LC并聯諧振電路實際線圈的電阻是不可忽略的,可等效成一個電感和電阻串聯的電路模型,實際電容器的漏電電阻很大,往往可以忽略不計。實際電感線圈與電容器并聯組成一個諧振電路是一種常見的、用途極廣泛的諧振電路。諧振時,要求總電流與電壓同相,其電路模型及相量圖如圖5-11-2所示。(1)實際電感線圈與電容器并聯諧振電路的諧振頻率。理論和實驗證明,圖5-11-2(a)所示的電感線圈與電容器并聯諧振電路的諧振頻率為一般情況下,電感線圈的阻值比較小,(R和相比,可以忽略),
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