纯电感电路教学导案

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。

纯电感电路教案授课班级：10农机教学目标：1．了解扼流圈和电感对交流电的阻碍作用。

2．掌握感抗的计算。

3．掌握纯电感电路中电流与电压的关系。

教学重点：1．感抗的计算。

2．纯电感电路中电流与电压的关系。

教学难点：纯电感电路中电流与电压的关系。

教学要点：直接引入课题：第二节纯电感电路一、电路二、电感对交流电的阻碍作用1．实验：电感在交、直流电路中的作用2．分析与结论电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。

对于直流电起阻碍作用的只是线圈电阻，对交流电，除线圈电阻外，电感也起阻碍作用。

（1）感抗：电感对交流电的阻碍作用。

用X L表示，单位： 。

（2）电感对交流电有阻碍作用的原因。

（3）感抗与ω、L有关。

（4）X L与L、f有关的原因。

（5）L 越大，X L 就越大，f 越大，X L 就越大。

（6）X L = ω L = 2 π f L单位：X L ―欧姆（Ω）；f －赫兹（Hz ）；L －亨利（H ）。

（7）应用：低频扼流圈：用于“通直流、阻交流”的电感线圈。

上千匝线圈，几十亨。

（低频信号元件）高频扼流圈：用于“通低频、阻高频”的电感线圈。

上百匝线圈，几毫亨。

三、电流与电压之间的关系1．大小关系I =L X U I m =L X U m ( i ≠ L X u )2．相位关系：（1）电流落后电压2π。

------示波器 （2）表示 ：解析式、相量图和波形图。

U=U m sin ωti = I m sin(ωt -900)课堂练习:已知一电感 L = 80 mH ，外加电压 u L = 50 sin(314t + 65°) V 。

试求：(1) 感抗 X L ， (2) 电感中的电流 I L ， (3) 电流瞬时值 i L 。

解：(1) 电路中的感抗为X L = wL = 314 ×0.08 Ω ≈ 25 Ω 图 8-2电感(2)(3) 电感电流 i L 比电压 u L 滞后 90°，则小结1．纯电感电路中欧姆定律的表达式。

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。

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。

电感的教学设计方案一、引言电感作为电路中常见的被动元件，其具有重要的应用价值和作用。

在电磁感知、电磁波传播、电磁波衰减等领域中发挥着重要的作用。

本文将针对电感的教学设计提出一套系统性的方案，旨在帮助学生更好地理解电感的原理和应用。

二、教学目标1. 了解电感的基本概念、特性和数值表示方法。

2. 理解电感在电路中的作用、原理和应用。

3. 掌握电感的计算方法以及与其他元件如电阻、电容之间的关系。

4. 能够分析和解决与电感相关的电路问题。

三、教学内容和方法1. 教学内容：1.1 电感的基本概念和特性1.2 电感的数值表示和单位1.3 电感与电路的关系和作用1.4 电感的计算方法和公式1.5 电感与电阻、电容的比较与应用2. 教学方法：2.1 理论讲解：通过课堂讲解，引入电感的基本概念、特性和数值表示方法。

2.2 实例分析：结合实际电路实例，通过分析和解决问题，帮助学生理解电感的作用原理。

2.3 实验探究：设置电感相关实验，让学生通过实际操作和数据观察，加深对电感的认识和理解。

2.4 计算练习：布置电感计算题目，帮助学生掌握电感的计算方法和公式。

2.5 案例分析：选择一些相关的电感应用案例，供学生分析和讨论，提高学生的综合分析和解决问题的能力。

四、教学步骤和时间安排1. 理论讲解（2课时）第1课时：电感的基本概念和特性第2课时：电感的数值表示和单位、电感与电路的关系和作用2. 实例分析和计算练习（2课时）第3课时：以具体电路实例为例，进行分析和解决问题第4课时：布置一些计算练习题目，帮助学生巩固所学知识3. 实验探究（2课时）第5课时：设置实验，并进行实际操作和数据观察第6课时：帮助学生总结实验结果，并进行相关讨论和归纳4. 案例分析和讨论（2课时）第7课时：选择一些电感应用案例，供学生分析和讨论第8课时：总结讨论结果，辅助学生理解电感在实际应用中的作用五、教学评估和作业布置1. 针对每节课的学习内容，进行课堂小测验或问答，检查学生的学习情况。

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。

一、教学目标1. 知识目标：（1）了解电感的基本概念、原理和作用。

（2）掌握电感元件的符号、型号、参数和特性。

（3）熟悉电感元件在电路中的应用。

2. 能力目标：（1）培养学生分析电路中电感元件的能力。

（2）提高学生设计简单电感电路的能力。

（3）增强学生的实验操作技能。

3. 情感目标：（1）激发学生对电感元件的兴趣，培养学习热情。

（2）培养学生的团队合作精神，提高沟通能力。

（3）培养学生的创新意识，鼓励学生勇于探索。

二、教学内容1. 电感的基本概念、原理和作用。

2. 电感元件的符号、型号、参数和特性。

3. 电感元件在电路中的应用。

4. 电感电路的分析与设计。

5. 电感元件的实验操作。

三、教学过程1. 导入新课通过生活中的实例引入电感的概念，激发学生的学习兴趣。

2. 课堂讲解（1）电感的基本概念、原理和作用（2）电感元件的符号、型号、参数和特性（3）电感元件在电路中的应用（4）电感电路的分析与设计3. 课堂练习（1）分析电路中的电感元件（2）设计简单的电感电路4. 实验操作（1）观察电感元件的外观和参数（2）搭建电感电路（3）测量电感元件的参数（4）分析实验结果5. 课堂总结回顾本节课所学内容，强调重点和难点。

四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的学习态度、参与度和合作精神。

2. 作业完成情况：检查学生完成作业的情况，了解学生对知识的掌握程度。

3. 实验操作：评估学生在实验过程中的操作技能和实验结果。

4. 课堂练习：检查学生在课堂练习中的表现，了解学生对知识的应用能力。

五、教学反思1. 优化教学内容，提高教学效果。

2. 关注学生的个体差异，因材施教。

3. 创设良好的教学氛围，激发学生的学习兴趣。

4. 注重培养学生的实际操作能力和创新意识。

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。