纯电感电路教案

纯电感和电容电路（80分钟）本次课的教学内容属于课程标准中工作任务2：交流电路。

一、教学说明1、要完成本次课的教学，教师应准备如下材料：教材、多媒体课件。

2、学生应具备的基础：1）掌握正弦交流电的相量概念；2）掌握电阻电路在交流电路中的计算。

二、教学目的通过本次课的学习，要求学生达到以下知识和能力目标。

1、知识目标1）能描述纯电感电路的电流、电压、功率等参数的测量方法和分析方法；2）能描述纯电容电路的电流、电压、功率等参数的测量方法和分析方法。

2、能力目标1）能比较三种元件在交流电中的电压电路大小、方向关系。

3、素质目标1）具备查阅资料的能力；2）具备独立工作或团队合作的能力；3）具备精益求精、严谨求实的工作态度；4）具备良好的职业道德和素质。

三、教学重点和难点分析1、教学重点纯电感和电容在正弦交流电路中的电压电流关系。

正弦交流电的电压和电流是用相量来表示的，对于电阻电路来说在交直流电路中都适用欧姆定律，没有特别大的区别。

电感和电容这两种元件属于储能元件，电压电流的关系不是比例关系，而是求导和积分的关系，这样导致在计算电压电流关系时出现一个相位差的问题，这个是需要特别注意的，对于电感来说电压超前电流九十度，对于电容来说电流超前电压九十度。

2、教学难点三种元件的比较。

电阻、电感和电容是在交流电路中主要出现的元件，这三种元件由于本身性能的不一样，导致在相同的交流电源作用下有不一样的电压电流，这个是学生非常容易搞混的内容，需要学生对这三种元件有一个清晰的概念，为后续的完整电路计算打好基础。

四、教学思想本次课程是交流电路的第四次课程，在前几次的课程已经详细介绍了交流电的概念，电阻在交流电中的表现，以及电容器的基本功能等内容，为本次课程做好了充分的准备，在此次课程中主要介绍学生电感和电容在交流电路中的表现，这个知识点对于学生来说是比较抽象的，需要反复强调前面的基础知识，以加深理解。

五、教学安排通过六、教学过程和教学方法设计教学过程采用“讲授、演示、讨论”的方式开展，辅以多媒体课件、分析讨论等教学手段。

第周第课时月日课题纯电感电路（二）知识目标掌握纯电感电路电感元件电压与电流关系及旋转矢量图能力目标掌握感抗、有功功率与无功功率教学内容及组织教法[课题引入]1、提问相关知识2、引入本节课题[新课内容]（以讲解为主）三、纯电感电路的功率纯电感电路中的瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，即由上式可以看出，纯电感电路的瞬时功率P是随时间按正弦规律变化的，其频率为电源频率的2倍，振幅为UI，其波形图如右图所示。

平均功率值可通过曲线与t轴所包围面积的和来求。

曲线在t轴上方，表明P>0；曲线在t轴下方，表明p<0。

图中OAB的面积与BCD的面积相等，并且分居在t轴上、下两侧，它们的符号相反，这两部分的和为零，这说明纯电感电路中平均功率为零，即纯电感电路的有功功率为零。

其物理意义是，纯电感在交流电路中不消耗电能。

虽然纯电感电路不消耗能量，但是电感线圈L和电源之间在不停地进行着能量交换。

在和这两个1／4周期中，由于电流不断增加，因此电感线圈的磁场不断增强，它所储存的磁场能量就不断增加。

磁场所储存的能量是电感线圈L 从电源吸取了电能转变为磁场能的。

另外，从波形图中可以看出，在这两个l／4周期内u L和i的方向相同，瞬时功率P是正值，这表示电感线圈L从电源吸取了能量，并把它转变为磁场能储存在线圈中。

在和这两个1／4周期中，电流的绝对值是不断减小的，这样电感线圈的磁场的强度和它所储存的磁场能也随着减少，磁场能就转化为电能送还给电源。

另外，在这两个l／4周期内，u L、i的方向相反，P是负值，这表示电感线圈把它的磁场能又送还给电源，即电感线圈L释放出能量。

对于不同的电源和不同的电感线圈，它们之间能量转换的多少不同。

为反映出纯电感电路中能量的相互转换，把单位时间内能量转换的最大值(即瞬时功率的最大值)，叫做无功功率，用符号Q L表示式中 UL——线圈两端的电压有效值，单位是伏[特]，符号为V；I——通过线圈的电流有效值，单位是安[培]，符号为A；QL——感性无功功率，单位是乏，符号为var。

引入
新课
．纯电阻电路：交流电路中若只有电阻，这种电路叫纯电阻电路。

如含有白炽灯、电炉、电烙铁等的电路。

．电阻元件对交流电的阻碍作用，单位Ω
引入新课
图3纯电感电路电
图2 纯电感电路电流、电压波形图
图2 纯电感电路电流、电压波形图图3纯电感电路电流、电压矢量图
四、纯电感电路的功率
1、瞬时功率
纯电感电路中的瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，即
图4 纯电感电路功率曲线
P>0，电感从电源获取电能，并储存为磁场能，此时起负载作用
P<0，电感把储存的磁场能转化为电能，此时起电源作用
因此在一个周期内，电感时而吸收功率，时而释放功率，只与电路交换能量，并不消耗电能，只是一个储能元件。

、有功功率
引入
新课
电容在交、直流电路中的作用
：直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器。

当电源电压增高时，电源给电容器充电，当电源电压降低时，电容器放电，充放电交替进）电容对交流电的阻碍作用叫容抗。

用X C表示。

分析：纯电容电路的瞬时功率p是随时间按正弦规律变化的，其频率为电源频率的
，其波形图如上图所示。

、有功功率PC = UIcosϕ = 0。

与纯电感电路相似，从上图中可以看出，纯电容电路的有功功
小结。

一、教材分析1. 教材内容本节课的主要内容是认识纯电感电路。

通过本节课的学习，使学生掌握纯电感电路的概念、特性及应用。

教材中通过丰富的实例，引导学生了解纯电感电路在实际电路中的应用，提高学生解决实际问题的能力。

2. 教材地位与作用本节课是电磁学部分的重要内容，是学生进一步学习复杂电路的基础。

通过本节课的学习，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的科学素养。

二、学情分析1. 学生知识基础学生在学习本节课之前，已掌握了基本的电路知识，对电路的基本元件有一定的了解。

但他们对纯电感电路的认识较为模糊，需要在本节课中进一步加深理解。

2. 学生能力基础学生具备一定的实验操作能力，能够进行电路的搭建与测量。

但在分析纯电感电路特性方面，学生的能力还有待提高。

3. 学生心理特点学生对新鲜事物充满好奇，对实验感兴趣。

在教学过程中，应充分利用实验资源，激发学生的学习兴趣。

三、教学目标1. 知识与技能目标（1）理解纯电感电路的概念。

（2）掌握纯电感电路的特性。

（3）能够分析纯电感电路在实际电路中的应用。

2. 过程与方法目标（1）通过实验观察，探究纯电感电路的特性。

（2）运用控制变量法，分析影响纯电感电路特性的因素。

3. 情感态度与价值观目标培养学生对科学的热爱，提高学生解决实际问题的能力。

四、教学重点与难点1. 教学重点（1）纯电感电路的概念与特性。

（2）纯电感电路在实际电路中的应用。

2. 教学难点（1）纯电感电路特性的分析。

（2）影响纯电感电路特性的因素。

五、教学过程设计1. 导入新课通过展示实际电路中的应用场景，引导学生关注纯电感电路，激发学生的学习兴趣。

2. 知识讲解（1）介绍纯电感电路的概念。

（2）讲解纯电感电路的特性。

（3）分析纯电感电路在实际电路中的应用。

3. 实验探究（1）安排学生进行实验，观察纯电感电路的特性。

（2）引导学生运用控制变量法，分析影响纯电感电路特性的因素。

4. 课堂练习布置一些有关纯电感电路的练习题，巩固所学知识。

教学设计方案学科名称：电工电子技术与技能授课班级：设计者：年月日第周教学过程结构教学环节教师活动学生活动教学媒体设计意图【一、复习】1．正弦交流电旋转矢量表示法。

2．电功率的计算方法。

【二、引入新课】纯电阻是理想元件，但有些实际负载（如电炉）可以看成是纯电阻负载。

由于交流电路的特性，本节将研究电流、电压及功率的瞬时值等。

【三、讲授新课】4.2.1 纯电阻电路1、电压与电流的关系（1）纯电阻电路如图4.9（a）所示。

设图示方向为参考方向，电压的初相为零。

即tUuωsinm=根据欧姆定律tRURuiωsinm==得i = I m sinω t（2）纯电阻电路电流和电压关系（波形如图4.9（b）所示）为1）电压u和电流i的频率相同；2）电压u和电流i的相位相同；3）最大值和有效值仍然满足欧姆定律：RUI mm=RUI=（3）矢量关系如图4.9（c）所示。

学生自己动手画出矢量图，并分析其中的关系多媒体让学生认识纯电阻电路及其电压与电流关系掌握矢量图的画法（a）电路图（b）电压和电流的波形（c）矢量图图4.9纯电阻电路2．功率（1）瞬时功率：每个瞬间电压与电流的乘积。

p = u⋅ i = U m sinω t ⋅ I m sinω t=U m I m sin2ω t= 2 U I sin2ω t纯电阻电路瞬时功率的变化曲线如图4.10所示。

图4.10纯电阻电路有功功率纯电阻瞬时功率始终在横轴上方，说明它总为正值，它总是在从电源吸收能量，是个耗能元件。

（2）有功功率（平均功率）有功功率（平均功率）：取瞬时功率在一个周期内的平均值其数学表达式为2mmIUP=或PRUIRUI22===有功功率如图4.10所示，是一定值。

是电流和电压有效值的乘积，也是电流和电压最大值乘积的一半。

例[4.5]电炉的额定电压U N = 220 V，额定功率P N=1 000 W，把它接到220 V 的工频交流电源上工作。

求电炉的电流和电阻值。

纯电感电路教案执教人：吴广时间：2012年11月19日【课题名称】纯电感电路【课时安排】1课时（45分钟）【教学目标】1．了解纯电感电路的定义2．理解纯电感电路中电压与电流之间的大小与相位关系，并学会计算。

3．会画纯电感电路中电压与电流的向量图和波形图。

【教学重点】纯电感电路中电压与电流的大小关系与相位关系【教学难点】纯电感电路中电压与电流的相位关系【关键点】纯电感电路中电压与电流矢量图波形图画法【教学方法】多媒体演示法、讲授法、理论联系实际法【教具资源】多媒体课件【教学过程】一、导入新课本节课我给大家介绍一种新的电子元件“电感”看图片介绍其广泛应用，激发学习兴趣。

二、讲授新课教学环节1：纯电感电路的定义教师活动：根据预习要求直接提出问题学生活动：思考完成教师的问题知识点：只有电感和电源构成的交流电路叫纯电感电路教学环节2：电感对交流电的阻碍作用教师活动1：教师可结合课件演示电路现象，讲解电感对交流电的阻碍作用——感抗的概念，然后可直接给出电感感抗的计算公式，并对公式进行说明和解释，同时配以一定的练习。

学生活动1：学生可在教师的指导下，认真学习感抗的基本概念和感抗的计算公式，并理解影响电感感抗大小的因素，通过一定的练习进行巩固。

教师活动2：教师结合课件演示电路现象，讲解电感元件特性引导学生总结应用学生活动2：学生在教师引导下结合电感在交直流电路中的表现，总结电感的作用知识点：1、感抗及计算：把电感线圈对交流电的阻碍作用称为电感感抗，简称感抗，用符号X L表示，单位是欧姆。

理论和实验证明，感抗的大小X L与电源频率成正比，与线圈的电感成正比。

用公式表示为：X L＝ωL＝2πf L。

2、电感的应用：对于直流电，电感元件相当于短路；对于交流电，电感线圈有“通直流阻交流，通低频阻高频”的特性。

用此特性可以制作低频扼流圈和高频扼流圈。

注意1：教师特别要强调在使用公式时各物理量的单位。

教学环节3：纯电感电路电压与电流的关系教师活动1：教师可在黑板上或利用多媒体课件展示如图1所示的纯电感电路，然后根据展示的电路图，讲解纯电感交流电路的电流与电压的有效值（或最大值）仍符合欧姆定律，即LXUI=或Lmm XUI=。

教学设计方案学科名称：电工电子技术与技能授课班级：设计者：年月日第周教学过程结构教学环节教师活动学生活动教学媒体设计意图【一、复习】1．正弦交流电旋转矢量表示法。

2．电功率的计算方法。

【二、引入新课】纯电阻是理想元件，但有些实际负载（如电炉）可以看成是纯电阻负载。

由于交流电路的特性，本节将研究电流、电压及功率的瞬时值等。

【三、讲授新课】4.2.1 纯电阻电路1、电压与电流的关系（1）纯电阻电路如图4.9（a）所示。

设图示方向为参考方向，电压的初相为零。

即tUuωsinm=根据欧姆定律tRURuiωsinm==得i = I m sinω t（2）纯电阻电路电流和电压关系（波形如图4.9（b）所示）为1）电压u和电流i的频率相同；2）电压u和电流i的相位相同；3）最大值和有效值仍然满足欧姆定律：RUI mm=RUI=（3）矢量关系如图4.9（c）所示。

学生自己动手画出矢量图，并分析其中的关系多媒体让学生认识纯电阻电路及其电压与电流关系掌握矢量图的画法（a）电路图（b）电压和电流的波形（c）矢量图图4.9纯电阻电路2．功率（1）瞬时功率：每个瞬间电压与电流的乘积。

p = u⋅ i = U m sinω t ⋅ I m sinω t=U m I m sin2ω t= 2 U I sin2ω t纯电阻电路瞬时功率的变化曲线如图4.10所示。

图4.10纯电阻电路有功功率纯电阻瞬时功率始终在横轴上方，说明它总为正值，它总是在从电源吸收能量，是个耗能元件。

（2）有功功率（平均功率）有功功率（平均功率）：取瞬时功率在一个周期内的平均值其数学表达式为2mmIUP=或PRUIRUI22===有功功率如图4.10所示，是一定值。

是电流和电压有效值的乘积，也是电流和电压最大值乘积的一半。

例[4.5]电炉的额定电压U N = 220 V，额定功率P N=1 000 W，把它接到220 V 的工频交流电源上工作。

求电炉的电流和电阻值。