第四章 交流电路 - 图文(2)

《电工电子技术与技能》—电子教案

课 题 授课班级 1．了解交流电的概念。 2．掌握交流电的周期和频率的公式。 3．掌握正弦交流电的表达式和角频率。 4．掌握正弦交流电的有效值和最大值的公式及二者之间的关系。 1．正弦交流电的表达式和角频率。 2．正弦交流电的有效值和最大值的公式及二者之间的关系。 正弦交流电的表达式和角频率及有效值和最大值的关系。 第四章 单相正弦交流电路 第二节 正弦交流电路的基本物理量 课 型 授课时数 新课 0.5 教学目标 教学重点 教学难点 学情分析 教学效果 22

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教后记 新授课 第二节 正弦交流电路的基本物理量 一、正弦交流电的基本概念 1．直流电和交流电 （1）直流电：大小和方向均不随时间而改变的电量。包含直流电和脉动直流电。 ① 直流电：电流的大小和方向都不随时间变化，波形如下图（a）所示。 ② 脉动直流电：电流的大小随时间作周期性变化，方向不变，波形如下图（b）（画图讲所示。 解） （2）交流电：电流的大小和方向都随时间作周期性的变化，且一个周期内平均值 为零。波形如下图（c）~（f）所示。 A、新授课 23

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（3）交流电的优点： ① 发电设备性能好、效率高，生产交流电的成本低。 ② 可用变压器变换电压，利于通过高压输电实现电能大范围集中、统一输送与控 制。 ③ 使用三相交流电的三相异步电动机结构简单、价格低、使用维护方便。 （通过实2．正弦交流电的产生 验来直观（1）正弦波 认识交流通过实验来认识一下正弦波。 电的产生） 实验1 示波器测试信号发生器产生的正弦交流信号。 实验器材：交流信号源一台，示波器一台。 实验步骤： ① 示波器的探头接A点，探头地端接B点，输入耦合方式为“AC”，如下页（a） 图所示。 ② 调节各旋钮，使示波器上出现一个稳定的波形，波形如下页（b）图所示。 ③ 把看到的图形画下来。 （讲解） 实验结论：示波器中显示的波形与三角函数中的正弦波形完全一样。 正弦交流电压的变化趋势，如下图所示。 24

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① 从O开始时增长很快，随着时间的增加u的增长变慢，直到它达到正的最大值为止。 ② 达到正最大值后，u又开始下降，刚开始时降低得很慢，随着时间的增加u又急剧下降，直到它再次达到O点。 ③ 达到O点后，开始向负方向增加，此时u值为负，刚开始u增加的很快，后来又变慢，直到达到负的最大值。 ④ 达到负最大值后，u又增加，开始增加的慢，后来急剧加快，直到到达O点。 （2）正弦交流电的产生 正弦交流电产生于交流发电机。电压是靠一个磁铁在线圈中旋转产生的。 二、正弦交流电的基本物理量 1．交流电的周期和频率 周波：交流电压中，有规则地重复的最小部分，如图所示。 (结合图形讲解) （举例讲解） (通过课堂练习，巩固知识点) 周期：一个完整周波所经过的时间，用T表示。 周期的单位是秒，用s表示，周期还有更小的单位是 1s?103ms?106us?109ns 频率：1秒内的周波数，用f表示。 频率的单位是赫[兹]，用Hz表示。 频率更大的单位是 1kHz?103Hz1MHz?106Hz 1GHz?109Hz[例1] 一个周波持续10 ms，因此周期T = 10 ms，1 s内具有的周波数1000?100个，频率f = 100 Hz。 10从上面的例题中，可得出 频率?即 1 周期1 Tf?或 25

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T?1 f练习1： 1．生活中的照明用电电源的频率为50 Hz，则这种电源的周期T = ? 2．某电视台产生的交流电压为u，其一个波形经过5.3 ns，则u的频率f = ? 3．一个交流电压的频率是2 MHz，则这个电压的周期T = ? 2．正弦交流电的表达式和角频率 正弦交流电压（参考方向用极性表示）的数学表达式为 u?Umsinu——瞬时值 Um——最大值 2πt?Umsin2πft?Umsinωt T2πt——正弦量辅角 T上式中 ??2π???——角频率，单位为弧度/秒（rad/s） 3．正弦交流电的有效值 2π T（1）电流的热效应和有效值 ① 实验：如下图所示，拿来两个阻值相同的电阻，分别使其通过直流电流（或电压）和交流电流（或电压），且通电的时间相同，两个电阻产生的热量相同。 (讲解) （通过实验引入知识点） 结论：该直流电流值（或电压值）等于交流电流（或电压）的有效值。 电压和电流的有效值用U、I表示。 ② 有关有效值的重要知识： 交流电路中用电压表、电流表测出的电压、电流值均为有效值。 交流电路中使用的电器设备，其铭牌上标的电压、电流值都是有效值。 26