教学设计项目:正弦交流电的基础知识 成都市新都职业技术学校易云霞 一、教材分析和对教学策略设计的指导思想 《正弦交流电》节选至高等教育出版社2010年7月第3版的《电工技术基础与技能》的第六章教学内容,是前面学习的《磁与电磁感应》知识的发展和综合运用,并且该知识与人们的生产、生活密切相关,如工厂中的动力设备电路、家庭中的照明电路等都是正弦交流电路。 本着职业技术教育教学要“理论联系实际”,“一切从学生的实际需要出发”的理念。我在第六章《正弦交流电》教学中把内容重新整合,“正弦交流电的基础知识”作为本章教学内容的第一个项目,其包含:任务1、基本概念;任务2、三要素;(“正弦量的三要素”作为单独一节来学习,其他物理量放在后面一节来上。);任务3、正弦交流电的测量(电压、电流、频率的测量),;任务4、交流电的测试;任务5、实训小结。 我们在日常生活中,学生经常和正弦交流电打交道,但是对正弦交流电的理性认识还是很少,特别是不能把直流电路中的规律简单地套用到交流电路中去,本节课的学习要使学生对正弦交流电有一个初步认识。教学中要直观、形象和联系生活实际。 二、学情分析和教学设计的初衷 1、学习者分析: 本校高一学生思维较活跃,对新鲜事物有较强的好奇心,对于运用理论知识联系实际问题有较浓厚的兴趣。能够主动学习和开展合作学习,喜欢多媒体技术支持的学习环境,具有较好的自控能力,但学生空间想象能力及语言的科学概括表述能力仍需进一步培养。 2、学习任务分析: 通过前阶段的学习,学生已了解《磁与电磁感应》中磁的基本概念,掌握了电流的磁效应,电磁感应知识。 第六章《正弦交流电》理论知识多,对于职高一年级学生来说,很难理解,
《电工技术基础与技能》复习题 7.初识正弦交流电 一、选择题: 1.人们常说的交流电压220V 是指交流电压的( ) A .最大值 B .有效值 C .瞬时值 D .平均值 2.关于交流电的有效值,下列说法正确的是( ) A .最大值是有效值的3倍 B .有效值是最大值的2倍 C .最大值为311V 的正弦交流电,就其热效应而言,相当于一个220V 的直流电 D .最大值为311V 的正弦交流电,可以用220V 的直流电代替 3.一个电容器的耐压为250V ,把它接入正弦交流电中使用,加在它两端的交流电压的有效值可以是( )。 A .150V B .180V C .220V D .都可以 4.已知V t u )6 314sin(2100π -=,则它的角频率、有效值、初相分别是( ) A .6 2100/314π -、V 、s rad B .6 100/100π π- 、V 、s rad C .6 10050π - 、V 、Hz D .6 100/314π 、 V 、s rad 5.某正弦交流电的初相角2 0π ?- =,在t =0时,其瞬时值将( ) A .大于零 B .小于零 C .等于零 D .不能确定 6.A t i ωsin 51=与A t i )30sin(52?-=ω的相位差是( ) A .30° B .-30° C .0° D .无法确定 7.两个同频率正弦交流电21、i i 的有效值各为40A 和30A ,当21、i i 的有效值为50V 时,1i 与2i 的相位差是( ) A .0° B .180° C .45° D .90° 8.某交流电压V t u )4 100sin(100π π+ =,当s t 1.0=时的值是( ) A .V 7.70- B .V 7.70 C .V 100 D .V 100- 9.某正弦交流电压的有效值为380V ,频率为50Hz ,在t =0时的值为380V ,则该正弦 电压的表达式为( ) A .V t u )90314sin(380?+= B .V t u 314sin 380= C .V t u )45314sin(2380?+= D .V t u )45314sin(2380?-= 10.如右图所示的矢量图中,交流电压1u 与2u 的相位关系是( ) A .1u 比2u 超前75° B .1u 比2u 滞后75° C .1u 比2u 超前30° D .无法确定 11.一个电热器接在10V 的直流电源上,产生一定的热功率。把它改接到交流电源上,使产生的热功率是直流时的一半,则交流电源电压的最大值应是( )。 A .7.07V B .5V C .14V D .10V 12.已知正弦交流电V t u )320sin(501π +=,V t u )6 10sin(1002π +=,它们的相位差 是( )。 A . 6 π B .6π - C .0 D .无固定相位差 二、填空题: 1.我国工农业生产和生活照明用电电压是 V ,其最大值 V ;周期T= s ,频率f= Hz ,角频率ω= rad/s 2. 、 和 是确定一个正弦量的三要素,它们分别表示正弦量变化的幅度、快慢、和起始状态。 3.常用的表示正弦量的方法有 、 和 ,它们都能将正弦量的三要素准确地表示出来。 4.交流电压V t u )6 100sin(1.14π π+ =,则该交流电压的最大值为 V ,有效 值为 V ,周期为 s ,频率为 Hz ,角频率 rad/s ,初相位为 ,当t =0.1s 时,电压u= V 。 5.频率为50Hz 的正弦交流电,当U=220V ,uo ?=60°,I=10A ,io ?=?-30时,它们的表达式为u= V ,i= A ,u 与i 的相位差为 。 6.两个正弦电流1i 与2i ,它们的最大值都是5A ,当它们的相位差为0°、90°、180°时, 21i i +的最大值分别为 、 、 。 7.在正弦量的波形图中,从坐标原点到最近一个正弦波的零点之间的距离称为 。
电工技术基础与技能 第七章初识正弦交流电练习题5、某正弦交流电的初相角φ0=-90°,在 t=0 时,其瞬时值将( )。 A.等于零 B.小于零 C.大于零 D.无法确定 班别:高二()姓名:学号:成绩:6、 u = 5sin(t +15?)V与i = 5sin(2t -15?)A 的相位差是( )。 一、是非题 A.30° B.0° C.-30° D.无法确定 7、两个同频率正弦交流电流i1、i2的有效值各为40A和30A,当i1+i2的有效值为50A时,i1 )。 5、10A 直流电和最大值为 12A 的正弦交流电,分别流过阻值相同的电阻,在相等的时间内, 10A 直流电发出的热量多。()6、正弦交流电的相位,可以决定正弦交流电在变化过程中瞬时值的大小和正负。() A.-70.7V B. 70.7V C.100V D.-100V 9、某正弦电压的有效值为 380V,频率为 50Hz,在 t=0 时的值 u=380V,则该正弦电压的表达式 为( )。 A. u = 380sin(314t + 90?)V B. u = 380sin 314tV C. u = 380 2 sin(314t +45?)V D. u = 380 2 sin(314t - 45?)V 11、两个同频率正弦交流电压之和仍是正弦交流电压。() 二、选择题 1、人们常说的交流电压 220V、380V,是指交流电压的()。 A.最大值 B.有效值 C.瞬时值 D.平均值 2、关于交流电的有效值,下列说法正确的是( )。 A.最大值是有效值的 1.732 倍 B.有效值是最大值的 1.414 倍 C.最大值为 311V 的正弦交流电压,就其热效应而言,相当于一个 220V 的直流电压 D.最大值为 311V 的正弦交流电,可以用 220V 的直流电代替 3、一个电容器的耐压为250V,把它接入正弦交流电中使用,加在它两端的交流电压的有效值 可以是()。 A.150V B.180V C.220V D.都可以10、图 7-26 所示的矢量图中,交流电压 u1与 u2的相位关系是( )。 A. u1比u2超前75° B. u1比u2滞后75° C. u1比u2超前30° D.无法确定 11、对非正弦波进行谐波分析时,与非正弦周期波频率相同的分量称为( )。 A.谐波 B.直流分量 C.基波 D.二次谐波 三、填充题 1、工频电流的周期 T= 0.02 s,频率 f= 50 Hz,角频率ω= 314 rad/s。 2、我国生活照明用电电压是 220 V,其最大值为 311 V。 3、最大值、角频率和初相是确定一个正弦量的三要素,它们分别表示正弦量变化的幅度、 快慢和起始状态。 4、常用的表示正弦量的方法有解析式、波形图和矢量图,它们都能将正弦量 的三要素准确地表示出来。 π 4、已知u =100 2 sin(314t - )V ,则它的角频率、有效值、初相分别为()。 6 5、交流电压u =14.1sin(100πt + )V ,则 U= 10 V,f=50 Hz,T=0.02 s, 6 A. 314rad/s 、100 C. 50Hz、100V、- 2V、- π 6 π 6 B. 100πrad/s、100V、-π 6 D. 314rad/s 、100V π 6 φ0=30°;t=0.1s时,u=7.05V。 6、频率为 50Hz 的正弦交流电,当 U=220V,φu0=60°,I=10A,φi0=-30°时,它们的表达式 为 1、通常照明用交流电电压的有效值是 220V,其最大值即为 380V。()与i2的相位差是()。 2、正弦交流电的平均值就是有效值。 3、正弦交流电的有效值除与最大值有关外,还与他的初相有关。( ( ) ) A.0° B.180° 8、某交流电压u = 100sin(100πt + C.45° D.90° π)V ,当 t=0.01s 时的值是( 4、如果两个同频率的正弦电流在某一瞬间都是 5A,则两者一定同相且幅值相等。() 4 7、初相的范围应是-2π~2π。() 8、两个同频率正弦量的相位差,在任何瞬间都不变。() 9、只有同频率的几个正弦量的矢量,才可以画在同一个矢量图上进行分析。() 10、若某正弦量在 t=0 时的瞬时值为正,则该正弦量的初相为正;反之则为负。() 、
交变电流知识点总结 一、交变电流 1定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流,称为交变电流,简称交流,用符号“~”表示。 2特点:电流方向随时间做周期性变化,是交流电最主要的特征,也是交流电与直流电最主要的区别。 3、正弦式交变电流 交流电产生过程中的两个特殊位置 图像
4、描述交变电流的物理量 4.1周期和频率 (1)周期:交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期,用符号T表示,其单位是秒(s)。 (2)频率:交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率,用符号f表示,其单位是赫兹(Hz)。 5、解题方法及技巧 5.1正弦交变电流图像的信息获取 ? ? → ? ? ?? → ? ? ? ?→ ? ? 直接读取:最大值、周期 最大值有效值 图像信息 间接获取周期频率、角速度、转速 瞬时值线圈的位置 5.2交变电流有效值的求解方法 (1)对于按正(余)弦规律变化的电流,可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解,即E=、U、I= (2)对于非正(余)弦规律变化的电流,可从有效值的定义出发,由热效应的“三同原则”(同电阻、同时间、同热量)求解,一般选一个周期的时间计算。 5.3交变电流平均值和有效值的区別 求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值,q It =。平均值的计算需用E t Φ ? = ? 和
E I R = 。切记122E E E +≠,平均值不等于有效值。 三、变压器和远距离输电 1、变压器的构造 如图甲所示为变压器的结构图,它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈;另一^线圈跟负载连接,叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。 2、工作原理 变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时,电流的大小和方向不断改变,它在铁芯中产生交变的磁场,穿过副线圈,变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化,从而发生互感现象,产生了感应电动势。 3、能量转化过程 →→原线圈的电能 磁场能副线圈的电能 续表
【课题】正弦交流电基本概念 【课时】 1课时 【教学目标】 1、掌握正弦交流电的基本概念。 2、了解正弦量的三要素。 【教学重点】 正弦交流电的三要素。 【教学难点】 正弦交流电的角频率、瞬时值、最大值、有效值、相位、初相位和相位差。 【教学过程】 【一、导入新课】 在生活中同学们都经常听说直流电和交流电,那么同学们是否知道我们教室里所使用的电到底是直流电还是交流电呢 【二、讲授新课】 1.2.1正弦交流电的基本概念 正弦交流电的波形
1、交流电:大小和方向随时间按正弦规律做周期性变化的电量,符号AC 。 2、基本电量:正弦交流电流、正弦交流电压、正弦交流电动势。 3、解析式:i(t)I m sin ( t +?) u(t)U m sin ( t +?) e(t) E m sin ( t +?) I m U m E m ————振幅(峰值或最大值) ——角频率(rad/s ) ?——初相位(弧度或度) 1、 交流电的大小 1、瞬时值:交流电在任意时刻的数值,用小写字母表示,例如e 、i 、u 。 2、最大值:交流电在变化过程中出现在最大瞬时值,用大写字母并在右下角标m 表示,例如I m 、 U m 、 E m 。 3、有效值:规定用来计量交流电大小的物理量,用大写字母表示,例如U 、I 、E 。如果交流电通过一个电阻时,在一个周期内产生的热量与某直流电通过同一电阻在同样长的时间内产生的热量相等,就将这一直流电的数值定义为交流电的有效值。 正弦交流电的有效值和最大值之间的关系为 2 m U U = U m 或U m 2U 练习题:已知,u(t)500 sin (200 t +45°),求U m 、U 和第5 秒时的瞬时值。
第一节 交流电的产生和变化规律 一、交变电流: c )、(e )所a )律变化的。即正弦交流。 2、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。 3、规律: (1)、函数表达式:从中性面开始计时,则e=NBS ωsin ωt 。用εM 表示峰值εM =NBS ω 则e=ε M sin ω t 在纯电阻电路中,电流I= R R e m ε=sin ωt=I m sin ωt ,电压u=U m sin ωt 。 4、交流发电机 (1)发电机的基本组成:①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢)②用来产生磁场的磁极 (2)发电机的基本种类①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动)②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子 第二节 表征交变电流的物理量 1、表征交变电流大小物理量 ①瞬时值:对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示,e i u ②峰值:即最大的瞬时值 用大写字母表示,U m Im εm εm = nsB ω Im =εm / R 注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为 εm =NBS ω,即仅由匝数N ,线圈面积S ,磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 ③有效值: ⅰ、意义:描述交流电做功或热效应的物理量 ⅱ、定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2 m ε I= 2 m I U= 2 m U 。
河北经济管理学校教案 序号:1 编号:JL/JW/ 河北经济管理学校教案
一、课堂导入与提问(10min) 人们为了便与研究正弦交流电,常用三种方法来表示正弦交流电,对于三种表示方法都有哪些了解 二、讲授新课(25min) 1.解析式法解析正弦交流电 解析式法就是用三角函数式来表示正弦交流电的方法,即写出瞬时值表达式。它是表示正弦交流电最基本的方法。正弦交流电电动势、电压、电流的解析式一般表示为e=Emsin(ωt+Φe)=Em sinα u=Umsin(ωt+Φe)=Um sinα i=Imsin(ωt+Φe)=Im sinα 2.理解波形图法 波形图是与正弦交流电解析式相对应的函数图像,它能形象、直观的表示正弦量用波形图表示正弦交流电u = Um sinωt 3.旋转向量与正弦量(重难点) 一个正弦量可以用一个旋转向量来 表示,如图所示 得出结论:一个正弦量可以用一个 起始位置等于正弦初相的旋转向量来表 示 4.运用向量法分析正弦交流电(重难 点) (1)复数法:正弦量可以用复平面内的矢量表示,复数也可以用复平面内的矢量表示,因此正弦量可以用复数表示 (2)相量图法:向量在复平面上的图形称为向量图。作图时可以根据正弦量的最大值和初相画出最大值向量图,也可以根据正弦量的有效值和初相画出有效值相量图。一般我们使用有效值相量图,有效值相量图简称相量图。用相量图表示正弦量的方法称为相量图法三、计算举例(30min)
四、课堂小结(15min) 1.解析式法就是用三角函数式来表示正弦交流电的方法,即写出瞬时值表达式。它是表示正弦交流电最基本的方法。 2.波形图是与正弦交流电解析式相对应的函数图像,它能形象、直观的表示正弦量 用波形图表示正弦交流电u = Um sinωt 3.一个正弦量可以用一个旋转向量来表示 4.用旋转矢量表示正弦量时: (1)矢量的长度表示正弦交流电的最大值(也可表示有效值); (2)矢量与横轴的夹角表示初相。 (3)矢量旋转速度表示正弦交流电的角频率。 五、布置作业(10min) 课本P157自我测评4、5、6、7
《电工技术基础与技能》复习题 7.初识正弦交流电 一、选择题: 1.人们常说的交流电压220V 是指交流电压的( ) A .最大值 B .有效值 C .瞬时值 D .平均值 2.关于交流电的有效值,下列说法正确的是( ) A .最大值是有效值的3倍 B .有效值是最大值的2倍 C .最大值为311V 的正弦交流电,就其热效应而言,相当于一个220V 的直流电 D .最大值为311V 的正弦交流电,可以用220V 的直流电代替 3.一个电容器的耐压为250V ,把它接入正弦交流电中使用,加在它两端的交流电压的有效值可以是( )。 A .150V B .180V C .220V D .都可以 4.已知V t u )6 314sin(2100π - =,则它的角频率、有效值、初相分别是( ) A .6 2100/314π -、V 、s rad B .6 100/100π π-、V 、 s rad C .6 10050π -、V 、 Hz D .6 100/314π 、V 、 s rad 5.某正弦交流电的初相角2 0π ?- =,在t =0时,其瞬时值将( ) A .大于零 B .小于零 C .等于零 D .不能确定 6.A t i ωsin 51=与A t i )30sin(52?-=ω的相位差是( ) A .30° B .-30° C .0° D .无法确定 7.两个同频率正弦交流电21、i i 的有效值各为40A 和30A ,当21、i i 的有效值为50V 时,1i 与2i 的相位差是( ) A .0° B .180° C .45° D .90° 8.某交流电压V t u )4 100sin(100π π+ =,当s t 1.0=时的值是( ) A .V 7.70- B .V 7.70 C .V 100 D .V 100- 9.某正弦交流电压的有效值为380V ,频率为50Hz ,在t =0时的值为380V ,则该正弦 电压的表达式为( ) A .V t u )90314sin(380?+= B .V t u 314sin 380= C .V t u )45314sin(2380?+= D .V t u )45314sin(2380?-= 10.如右图所示的矢量图中,交流电压1u 与2u 的相位关系是( ) A .1u 比2u 超前75° B .1u 比2u 滞后75° C .1u 比2u 超前30° D .无法确定 11.一个电热器接在10V 的直流电源上,产生一定的热功率。把它改接到交流电源上,使产生的热功率是直流时的一半,则交流电源电压的最大值应是( )。 A .7.07V B .5V C .14V D .10V 12.已知正弦交流电V t u )3 20sin(501π + =,V t u )6 10sin(1002π + =,它们的相位差 是( )。 A . 6 π B .6π - C .0 D .无固定相位差 二、填空题: 1.我国工农业生产和生活照明用电电压是 V ,其最大值 V ;周期T= s ,频率f= Hz ,角频率ω= rad/s 2. 、 和 是确定一个正弦量的三要素,它们 分别表示正弦量变化的幅度、快慢、和起始状态。 3.常用的表示正弦量的方法有 、 和 ,它们都能将正弦量的三要素准确地表示出来。 4.交流电压V t u )6 100sin(1.14π π+ =,则该交流电压的最大值为 V ,有效 值为 V ,周期为 s ,频率为 Hz ,角频率 rad/s ,初相位为 ,当t =0.1s 时,电压u= V 。 5.频率为50Hz 的正弦交流电,当U=220V ,uo ?=60°,I=10A ,io ?=?-30时,它们的表达式为u= V ,i= A ,u
第17章:交变电流 一、知识网络 二、重、难点知识归纳 1.交变电流产生 ( 交变电流 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 描 述 瞬时值: I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R 有效值:2/m I I = 周期和频率的关系:T=1/f 图像:正弦曲线 电感对交变电流的作用:通直流、阻交流,通低频、阻高频 应用 电容对交变电流的作用:通交流、阻直流,通高频、阻低频 变压器 变流比: 电能的输送 原理:电磁感应 变压比:U 1/U 2=n 1/n 2 只有一个副线圈:I 1/I 2=n 2/n 1 有多个副线圈:I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=…… 功率损失:线损R )U P (P 2= 电压损失:线损R U P U =
(二)、正弦交流的产生及变化规律。 (1)、产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 (2)、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。 (3)、规律:从中性面开始计时,则e=NBS ωsin ωt 。用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中,电流I=R R e m ε=sin ωt=I m sin ωt ,电压u=U m sin ωt 。 2、表征交变电流大小物理量 (1)瞬时值:对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示,e i u (2)峰值:即最大的瞬时值。大写字母表示,U m Im εm εm = nsB ω Im =εm / R 注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω,即仅由匝数N ,线圈面积S ,磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 (3)有效值: a 、意义:描述交流电做功或热效应的物理量 b 、定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2m ε I=2m I U=2m U 。 注意:正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= 2m ε,U=2 2m m I I U =的关系,非正弦(或余弦)交流无此关系,但可按有效值的定义进行推导,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大值。即I=I m 。
关于《正弦交流电的三要素》说课稿 名位老师、各位专家:你们好! 今天我要为大家讲的课题是:正弦交流电的基本概念之一——正弦交流电的三要素。 首先,我对教材及课题的内容进行分析; 一、教材及课题的内容分析 1、在教材中所处的地位及作用 本着职业技术教育教学要“理论联系实际”,“一切从学生的实际需要出发”的理念。在第五章“正弦交流电路”第五节“正弦交流电的基本概念”教学内容中“正弦量的三要素”作为的重点。重新整合出一节来讲授,把其它基本概念放在后一节来讲,因为“正弦量的三要素”在正弦交流电路当中始终是处在一个核心的地位和起到一个贯穿整个正弦交流电路的主线作用。不管用解析式、波形图、矢量图等哪种正弦量表示法,都离不开“正弦量三要素”这个核心。 正弦交流电的分析,实质上就是“三要素”的计算。] 我们日常生活中,常与正弦交流电打交道,但学生们对正弦交流电的理性认识尚甚少。为什么特别指出不能把直流电路中的规律简单地套用到交流电路中去,在第一节的教学内容主要使学生能对正弦交流电有一个初步的认识。抓住波形图表示法,详细介绍最大值,频率、初相位这三个物理量,使学生对“三要素”有个透彻的认识。 2、教育教学目标 (1)通过课前的准备,培养学生自主学习的能力。 (2)利用波形图的直观性,理解正弦交流电的三要素,有效值、相位的概念,再用解析式,进一步巩固这些知识。 (3)掌握正弦量周期、频率、角频率的关系,掌握频率正弦量的相位比较。 (4)通过课堂学习,使学生有学习正弦交流电路的兴趣。 3、重点、难点以及确定的依据 (1)重点 a、频率、周期、角频率的定义以及三者间的关系。 b、最大值、有效值的定义以及二者间的关系。 c、初相的确定 (2)难点 初相的确定 (3)依据 以上重点都是正弦交流电路的核心知识,只有掌握它才能进行后续的教学。 难点初相的确定,即要运用正弦量的知识,又要运用数学的三角函数的知识。 二、教学策略及手段 运用波形图表示法在课堂中讲授“正弦交流电三要素”(附图),再通过实 验室应用信号发生器和示波器演示正弦交流波形中最大值、频率和初相的 变化。
2019年高三二轮复习交变电流重点知识点 1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流。按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。 2.正弦交流电 (1)函数式:e=Emsint(其中★Em=NBS) (2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大。 (3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=Imcost。。 (4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。 3.表征交变电流的物理量 (1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示。 (2)最大值:Em=NBS,最大值Em(Um,Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值。 (3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值。 ①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用有效值计算,有效值与最大值之间的关系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只适用于正弦交流电,其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算,切不可乱套公式。②在正弦交流电中,各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。 (4)周期和频率----周期T: 交流电完成一次周期性变化所需的时间。在一个周期内,交流电的方向变化两次。 频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数。角频率:=2f。 4.电感、电容对交变电流的影响 (1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频。 (2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频。 5.变压器 (1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计。 (2)★理想变压器的关系式: ①电压关系:U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比。 ②功率关系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+ ③电流关系:I1/I2=n2/n1(变流比),即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。 (3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制。 6.电能的输送 (1)关键:减少输电线上电能的损失:P耗=I2R线
1.3三相交流电源 一、教学目标 1、了解三相交流电的产生。 2、理解三相正弦量、相序的概念。 3、了解中性线的概念。 二、教学重点、难点分析 重点: 1、三相电路中相电压、线电压的关系。 难点: 同重点。 三、教具 正弦交流电的产生示教模型;三相交流发电机模型;灵敏电流计;交流电压表;三相电路示教板;电池;小灯泡;安培表;伏特表等. 电化教学设备。 四、教学方法 演示法、讲授法,多媒体课件。 五、教学过程 Ⅰ.导入 一、复习提问 通过提问讨论的方式共同复习“正弦交流电的产生”过程,以及正弦交流电的重要的参数及表示方法, 提问: 1.在交流电产生的过程中,矩形线圈转到什么位置时线圈中的电流最 大?什么位置电流为零?(线圈平面平行磁感线:中性面) 2.两个完全相同的交流发电机,其矩形线圈也以相同的转速匀速转动, 那么这两个发电机所产生的交变电动势有何异同?(交变电动势的频率、最 大值相同;达到最大值的时刻不同) 3.如果把三个相同的矩形线圈固定在同一轴上,并使之在匀强磁场中 转动,这三个线圈是否都产生电动势?为什么?(产生,穿过每个线圈回路
的磁通量都发生变化) 二、引入三相交流电 三相交流电路的优点: 1、三相交流发电机的铁心及电枢磁场较单相发电机利用充分; 2、作为三相交流电负载的三相电动机比单相电机性能好,易维护,运转时 比单相发电机的振动小; 3、理论和实践证明:在输电距离、输送功率、电压相等的条件下,三相输 电是单相输电所用导线量的四分之三; 4、采用三相四线制输电,用户可得两种不同的电压; 5、工农业生产大量使用交流电动机,三相电动机比单相电动机性能平稳可 靠。 II.新课 三相交流电源:简言之,三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式的组合,这三个单相交流电源的频率相同、大小相等,相位彼此相差120°。 一、三相交流电动势的产生 1.三相交流电的产生. 利用“提问3”引入新课,出示三相交流模型发电机,简介其构造后,演示 三相交变电流的产生:将三个灵敏电 流计分别接到发电机的三个线圈上, 摇动发电机的线圈,三个灵敏电流计都将摆动.归纳实验现象说明:三个线圈均能产生交变电动势(电流计指针来回摆动).引导学生比较单、三相交流发电机的异同. (1)单相交流发电机和三相交流发电机 单相发电机:只有一个线圈,产生一个交变电动势。 三相发电机:有三个互成120°的 ? U1 V2 1 W1 N S U2 - + W2 ? ? 图1 三相交流发电机原理示意图
电工技术基础与技能 第七章 初识正弦交流电 练习题 班别:高二( ) 姓名: 学号: 成绩: 一、是非题 1、通常照明用交流电电压的有效值是220V ,其最大值即为380V 。 ( ) 2、正弦交流电的平均值就是有效值。 ( ) 3、正弦交流电的有效值除与最大值有关外,还与他的初相有关。 ( ) 4、如果两个同频率的正弦电流在某一瞬间都是5A ,则两者一定同相且幅值相等。 ( ) 5、10A 直流电和最大值为12A 的正弦交流电,分别流过阻值相同的电阻,在相等的时间内, 10A 直流电发出的热量多。 ( ) 6、正弦交流电的相位,可以决定正弦交流电在变化过程中瞬时值的大小和正负。 ( ) 7、初相的范围应是-2π~2π。 ( ) 8、两个同频率正弦量的相位差,在任何瞬间都不变。 ( ) 9、只有同频率的几个正弦量的矢量,才可以画在同一个矢量图上进行分析。 ( ) 10、若某正弦量在t=0时的瞬时值为正,则该正弦量的初相为正;反之则为负。 ( ) 11、两个同频率正弦交流电压之和仍是正弦交流电压。 ( ) 二、选择题 1、人们常说的交流电压220V 、380V ,是指交流电压的( )。 A.最大值 B.有效值 C.瞬时值 D.平均值 2、关于交流电的有效值,下列说法正确的是( )。 A.最大值是有效值的1.732倍 B.有效值是最大值的1.414倍 C.最大值为311V 的正弦交流电压,就其热效应而言,相当于一个220V 的直流电压 D.最大值为311V 的正弦交流电,可以用220V 的直流电代替 3、一个电容器的耐压为250V ,把它接入正弦交流电中使用,加在它两端的交流电压的有效值 可以是( )。 A.150V B.180V C.220V D.都可以 4、已知V t u )6314sin(2100π - =,则它的角频率、有效值、初相分别为( ) 。 A. 6V 2100314rad/s π、、- B. 6100V rad/s 100π 、、π- C. 6100V Hz 05π、、- D. 6 100V 314rad/s π 、、 5、某正弦交流电的初相角φ0=-90°,在t=0时,其瞬时值将( )。 A.等于零 B.小于零 C.大于零 D.无法确定 6、A )152sin(5V )15sin(5?-=?+=t i t u ωω与 的相位差是 ( )。 A.30° B.0° C.-30° D.无法确定 7、两个同频率正弦交流电流i 1、i 2的有效值各为40A 和30A ,当i 1+i 2的有效值为50A 时,i 1 与i 2的相位差是( )。 A.0° B.180° C.45° D.90° 8、某交流电压V )4 t 100sin(100ππ+=u ,当t=0.01s 时的值是( )。 A.-70.7V B. 70.7V C.100V D.-100V 9、某正弦电压的有效值为380V ,频率为50Hz ,在t=0时的值u=380V ,则该正弦电压的表达式 为( )。 A. V t u )90314sin(380?+= B. tV u 314sin 380= C. V t u )45314sin(2380?+= D. V t u )54-314sin(2380?= 10、图7-26所示的矢量图中,交流电压u 1与u 2的相位关系是( )。 A. u 1比u 2超前75° B. u 1比u 2滞后75° C. u 1比u 2超前30° D.无法确定 11、对非正弦波进行谐波分析时,与非正弦周期波频率相同的分量称为( )。 A.谐波 B.直流分量 C.基波 D.二次谐波 三、填充题 1、工频电流的周期T= 0.02 s ,频率f= 50 Hz ,角频率ω= 314 rad/s 。 2、我国生活照明用电电压是 220 V ,其最大值为 311 V 。 3、 最大值 、 角频率 和 初相 是确定一个正弦量的三要素,它们分别表示正弦量变化的幅 度、快慢和起始状态。 4、常用的表示正弦量的方法有 解析式 、 波形图 和 矢量图 ,它们都能将正弦量 的三要素准确地表示出来。 5、交流电压V )6 t 100sin(1.14π π+=u ,则U= 10 V ,f= 50 Hz ,T= 0.02 s , φ0= 30° ;t=0.1s 时,u= 7.05 V 。 6、频率为50Hz 的正弦交流电,当U=220V ,φu0=60°,I=10A ,φi0=-30°时,它们的表达式为 u=)60t 314sin(2220?+V ,i=)30t 314sin(210?—A ,u 与i 的相位差为 90° 。
交变电流教案课程文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
选修3-2 §《交变电流》 教学目标 知识与技能: (1)使学生理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面。 (2)掌握交变电流的变化规律及表示方法。 (3)理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 过程与方法: (1)掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。 (2)培养学生观察能力,空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。(3)培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 情感、态度与价值观: 培养学生理论联系实际的思想 教学重点:交变电流产生的物理过程的分析 教学难点:交变电流的变化规律及应用 教学过程: 新课导入: 今天我们开始学习交变电流,交变电流是电磁感应现象的进一步延伸。 新课教学: (一)探究手摇交流发电机输出电流的特点: 实验一:用手摇交流发电机对小灯泡供电 现象:小灯泡一闪一闪地发光 结论:电流的大小是周期变化的
现象:两个发光二极管轮流发光 结论:电流的方向是周期变化的 做周期性的变化。 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流(AC) 方向不随时间变化的电流称为直流(DC) (二)探究交变电流的产生原理: 交流发电机的构造: 哪些边切割磁感线(ab和cd) 问题讨论: (1)在转动过程中,哪个位置线圈中没有电流,哪个位置线圈中没有电流,哪个位置线圈中电流最大 物理学中把线圈平面垂直与磁感线的位置成为中性面。 2、你能判断出线圈从中性面开始逆时针转动一周中,线框中电流方向的规律吗 3、你能总结线圈在转动过程中,电流的方向的变化规律吗 线圈平面每经过中性面时,感应电流的方向就改变一次,线圈转动一周,感应电流的方向改变两次。 4、你能定性的分析出线圈从中性面转动半周过程中电流的大小变化规律吗 从中性面开始转动过程中,电流从零逐渐变大到最大,再由最大减小到下一个中性面变为零。
哈尔滨工业大学 电工学教研室 第3章正弦交流电路 返回
3.1 正弦电压与电流3.3 电阻元件、电感元件与电容元件3.4 电阻元件的交流电路3.5 电感元件的交流电路3.6 电容元件的交流电路 3.7 电阻、电感与电容元件的交流电路3.8 阻抗的串联与并联3.9 交流电路的频率特性3.10 功率因数的提高 目录 3.2 正弦量的相量表示法
3.1 正弦电压与电流 直流电和正弦交流电 前面两章分析的是直流电路,其中的电压和电流的大小 和方向是不随时间变化的。 I,U O t 直流电压和电流 返回
t i u O 正弦电压和电流 实际方向和参考方向一致 实际方向和参考方向相反 + - 正半周 实际方向和参考方向一致 + _ u R ⊕ i 负半周 实际方向和参考方向相反 + _ u R ⊕ i 正弦交流电的电压和电流是按照正弦规律周期性变化的。
3.1.1 频率和周期 正弦量变化一次所需要的时间(秒)称为周期(T )。每秒内变化的次数称为频率(),单位是赫兹(Hz )。 我国和大多数国家采用50Hz 的电力标准,有些国家(美国、日本等)采用60Hz 。 小常识 正弦量变化的快慢还可用角频率来表示:f T ππω22==t T 2 T 2 3T t ωπ π 2π3π 4T 2u i O f 频率是周期的倒数: f =1/T 已知=50Hz,求T 和ω。 [解]T =1/=1/50=0.02s, ω=2π=2×3.14×50=314rad/s f f f 例题3.1
3.1.2 幅值和有效值 瞬时值和幅值 正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值,用小写字母表示,如、u、e等。 i 瞬时值中的最大的值称为幅值或最大值,用带下标m的大写字母表示,如I U m、E m等。 m、 有效值 在工程应用中常用有效值表示交流电的幅度。一般所讲的正 弦交流电的大小,如交流电压380V或220V,指的都是有效值。 有效值是用电流的热效应来规定的。设一交流电流和一直流 电流I 流过相同的电阻R,如果在交流电的一个周期内交流电和直 流电产生的热量相等,则交流电流的有效值就等于这个直流电的 电流I。
第一章常用半导体器件 1.什么是杂质半导体?有哪2种杂质半导体? 2.什么是N型杂质半导体?在N型半导体中,掺入高浓度的三价硼元素是否可以改型为P型半导体? 3.什么是P型杂质半导体?在P型半导体中,掺入高浓度的五价磷元素是否可以改型为N 型半导体? 4.什么是PN结?PN结具有什么样的导电性能? 5.二极管的结构?画出二极管的电路符号,二极管具有什么样的导电性能? 6.理想二极管的特点? 7.什么是稳压管?电路符号?正向导通,反向截止,反向击穿分别具有什么样的特点?稳定电压Uz指的是什么?稳定电流Iz和最大稳定电流分别指的什么? 8.二极管的主要应用电路有那些?掌握二极管的开关电路,限幅电路和整流电路的分析。(1)二极管的开关电路,D为理想二极管,求U AO (2)二极管的限幅电路
D为理想二极管时的输出波形D为恒压降模型时的输出波形(3)二极管的单相半波整流电路,求负载上输出电压的平均值(即所含的直流电压)
(4)二极管单相桥式全波整流电路,求负载上输出电压的平均值(即所含的直流电压) 如果图中四个二极管全 部反过来接,求负载上输 出电压的平均值? (5)二极管的单相全波整流电容滤波电路,定性画出负载上的输出电压的波形求负载上输出电压的平均值(即所含的直流电压)
(6)二极管的单相全波整流电容滤波电路,定性画出负载上的输出电压的波形求负载上输出电压的平均值(即所含的直流电压) 9.什么是晶体管?它的结构和电路符号?(见教材P29页),晶体管是一种电流控制器件,用来表示晶体管的电流控制能力的一个参数是什么?工作在电流放大状态下的电流控制方程是什么?
正弦交流电的基本概念教案 1.在电力系统中,从发电到输配电,用的都是交流电 这里的电源是交流发电机。在前面我们介绍过一个最简单的原理性交流发电机,它是靠线圈在磁场中转动而获得的交变的感应电动势的。交流发电机产生的交变电动势随时间变化的关系图,基本上是正弦或余弦函数的波形,这样的交流电叫做简谐交流电。 2.在无线电电子设备中的各种电讯号,大多也是交流电信号 这里电讯号的来源是多种多样的。在收音机、电视机中通过天线接收了从电台发射到空间的电磁波。形成整机的讯号源。 3.在许多电子测量仪器(如交流电桥、示波器、频率计、Q 表等)中,这些讯号发生器自身也是一些特殊的电子电路,靠它激发的自生振荡,为其它测量仪器提供交流电动势。在各种无线电电子设备中往往具有多级放大电路,这时除了整机的交流电源外,前一级放大器的输出是后一级的输入,对后一级电路来说,我们也可以把前一级作
为讯号源。实际中不同场合应用的交流随时间变化的波形是多种多样的: (1)市电是50周的简谐波; (2)电子示波器用来扫描的讯号是锯齿波; (3)电子计算机中采用的讯号是矩形脉冲; (4)激光通讯用来载波的是尖脉冲; (5)广播电台发射的讯号在中波段是535KC—1605KC的调幅波(即振幅随时间变化的简谐波); (6)电视台和通讯系统发射的讯号兼有调幅和调频波(即频率随时间变化的简谐波)。 这里讲的“波”是习惯说法,其实都是电流i 随时间t的变化状态(即振动状态),而不是波。我们知道,波方程必须既是时间t 又是空间r(或其中之一,如x)的函数。虽然交流电的波形多种多样,但其中最重要的是简谐交流电,这是因为: