第八章正弦交流电路

第八章：正弦交流电路

考纲要求：

1、了解感抗与容抗的概念及其频率特性

2、理解掌握U R 、U C 、U R 的表达式、ｉ与ｕ的相位关系及相量图；P 、Q 、S 的概念及计算式。

3、了解谐振概念、条件及谐振特性；有关功率因素的提高问题

第一节：纯电阻电路

教学目的与要求：

1、要求学生掌握纯电阻电路中的欧姆定律。

2、要求学生掌握纯电阻电路中电压与电流的大小及相位关系

教学重点：

纯电阻电路中电压与电流的大小及相位关系

教学难点：

纯电阻电路中电压与电流的大小及相位关系

教学方法：讲授法 教学课时：2个课时

教学工具或学具：纯电阻电路

教学过程：

第1课时

复习提问：

复习上一章“正弦交流电的基本概念”内容（具体内容略）

引入新课：

象白炽灯，电炉是只有电阻的电路即纯电阻电路，那么它们的性能又是怎样的呢？

新课教学：

一．电路：

1．定义：

交流电路中只有电阻的电路，就是纯电阻电路。

2．原理图：

ｕ是低频交流电压，电压表和电流表用来测量R 上的电压及电流

二．大小关系：

设加电阻R 上的交流电压瞬时值为u ＝U ｍsin ωt ，通过这个电阻的电流为i ＝

I ｍsin ωt 通过表上观察，可以得到：

1．大小关系：

均成立； 2．解析式：

i ＝I ｍsin ωt A

V ～ｕR

u ＝U ｍsin ωt

第2课时

三、相位关系：

从实验中可以看出：电压表和电流表指针的变化步调一致则有：

1、相位：

i 与u 同相

ｉϕ＝ｕϕ 2、波形图

3、相量图：

4、瞬时功率：

p ＝U R I - U R Icos2ωt

5、有功功率：

P ＝U R I ＝I 2R

6、无功功率：

Q ＝0

例：

在纯电阻中，已知电阻为44Ω，交流电压u ＝311sin(314t+300)V ，求通过电阻的电流是多大，写出电流的解析式。

解：电压的有效值为 U=

2U m =2311=220V 所以 I=R U =2

311V=5A I m =2I=2×5≈7.07A

所以，电流的解析式为：

i ＝I ｍsin(ωt+φ0)=7.07 sin(ωt+300)A

四、小结：（略）

五、布置作业：

1）什么是纯电阻，其电压、电流的相位、数量关系怎样？

2）习题8（P 137 ）第1、2题

0ωｔｕｉu i I U

第二节：纯电感电路

教学目的与要求：

1、要求学生掌握感抗的阻碍对交流电作用及电感器的用途。

2、要求学生掌握纯电感电路中电压与电流的大小及相位关系

教学重点：

感抗的阻碍对交流电作用及电感器的用途

教学难点：

纯电感电路中电压与电流的大小及相位关系

教学方法：讲授法 教学课时：2个课时

教学工具或学具：纯电感电路

教学过程：

第3课时

复习提问：

复习纯电阻内容（具体内容略）

1、纯电阻电路的欧姆定律是怎样的？

2、纯电感电路中电压与电流的大小及相位关系如何？

引入新课：

我们知道了纯电阻电路的欧姆定律及纯电阻电路中电压和电流的大小及相位关系。哪对于纯电感电路，其情形又是怎样产生的呢？

新课教学：

一、电感对交流电的阻碍作用：

*纯电感电路：电路中只有电感的电路，

其电路图如下：

一)实验：

1．在图8-3中，当双刀双掷开关S 分别接通直流电源和交流电源(电压相等)时，灯泡的亮度相同，表明电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同。

2．在图8-4关S 分别接通直流电源和交流电源(电压相等)，接通交流电源时，灯泡明显变暗 表明电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用不同

A V ～ｕL +-～S R 图8-3+-～

S

图8-4

L

二) 电感对交流电的阻碍作用的原因：

产生的自感电动势阻碍电流的变化。

三)感抗：

1．定义：

电感对交流电的阻碍作用，叫感抗，用符号X L 表示，其单位是Ω；

2．感抗的大小与哪些因素的关系：

1)大小：

在8-4中，改变L 的大小，交流电f 的高低、(或ω)，灯泡的亮度都会发生变化；表明X L 的大小，与电感L 和交流电f 的值有关；

2)原因：

f 、L 越大，自感作用越大，因而阻碍作用就越大。

3．感抗的大小：

X L =ωL=2πfL

二．扼流圈：

1．特性：

X L =2πf 表明，X L 与通过电流的频率有关，线圈在电路中有“通直阻交”的作用或“通低阻高”的特性；

2．在电工和电子中，用来“通直阻交”的电感线圈，叫低频扼流圈；线圈匝数为几千匝甚至超过10000匝，L 为几十H ；这种线圈对低频交流电有很大的作用。用来“通低阻高”的电感线圈，叫高频扼流圈绕在铁氧体上，有的是空心，匝数为几百匝，L 为几十个mH ；这种线圈对低频交流电阻碍作用较小，对高频交流电的阻碍作用很大。

第4课时

三．电流与电压的关系：

设i ＝I ｍsin ωt ，通过实验图8-5表上观察，可以得到：

一)大小关系：

1．表达式：

(不成立)； 2、解析式：

i ＝I ｍsin ωt, u ＝U ｍsin （ωt+2

π） 二)相位关系：

从实验中可以看出：电压表和电流表指针的变化步调并不一致

则有：

1．相位：

ｕ超前于i 为900，即有：ｉϕ＝ｕϕ-900

2．波形图