《电工基础》第5章 正弦交流电路教案资料

第五章正弦交流电5.1正弦交流电的基本概念一、交流电的产生 1、演示实验2、分析——交流电的变化规律线圈平面垂直于磁感线（甲图），ab 、cd 边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。

中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。

）(1) 当线圈平面逆时针转过90°时（乙图），即线圈平面与磁感线平行时，ab 、cd 边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。

(2) 再转过90°时（丙图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。

(3) 当线圈再转过90°时，处于图（丁）位置，ab 、cd 边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（乙）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图乙）位置相反。

(4) 再转过90°线圈处于起始位置（戊图），与（甲）图位置相同，线圈中没有感应电动势。

设cd 边长度为L ，磁场的磁感应强度为B ，则由于cd 边作切割磁感线运动所产生的感应电动势为)sin(0ϕω+=t BLv e cd图1 交流电发电机原理示意图同理，ab 边产生的感应电动势为)sin(0ϕω+=t BLv e ab由于这两个感应电动势是串联的，所以整个线圈产生的感应电动势为)sin()sin(200ϕωϕω+=+=+=t E t BLv e e e m cd ab式中，BLv E m 2=是感应电动势的最大值，又叫振幅。

可见，发电机产生的电动势是按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。

二、正弦交流电的周期、频率和角频率 1、周期交流电完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期。

也就是线圈匀速转动一周所用的是时间。

用T 表示，单位是s （秒）。

在图2中，横坐标轴上有0到T 的这段时间就是一个周期。

2、频率交流电在单位时间（1s ）完成得周期性变化的次数，叫做频率。

【课题名称】正弦交流电【教学目标】1．了解表征正弦交流电的各个物理量；2．掌握正弦交流电的三种表示方法；3．会分析正弦交流电；【教学重点】重点：表征正弦交流电的物理量、正弦交流电的表示方法【教学难点】难点：分析正弦交流电的物理量、相量表示法【教学方法】讲授法、启发式、引导式、多媒体动画、【教学过程】一、导入新课以正弦交流电在实际生活中的应用引入，多媒体显示直流电和交流电的波形，激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。

二、讲授新课教学环节1：正弦交流电的基本概念教师活动：多媒体演示正弦交流电和直流电的波形；学生活动：观察正弦交流电波形的特点，理解正弦交流电的基本概念；教学环节2：表征正弦交流电的物理量（一）周期、频率、角频率教师活动：多媒体演示正弦交流电波形获取周期、频率、角频率的概念；学生活动：理解掌握周期、频率、角频率的概念；（二）相位、初相位、相位差教师活动：教师给出相位的定义，多媒体演示初相位、相位差；学生活动：观察演示理解相位、初相位、相位差的含义；（三）瞬时值、最大值、有效值教师活动：引导学生根据正弦交流电分析瞬时值、最大值、有效值；学生活动：根据正弦电压或正弦电流分析最大值、有效值； 教学环节3：正弦交流电的表示方法教师活动：指导学生学习表示正弦交流电的三种表示方法； 学生活动：练习用三种方法表示正弦交流电；三、课堂练习思考与练习第1、2、3题、第4题的（1）、（4）。

四、课堂小结1．表征正弦交流电的物理量： （1）周期：T 、 频率：Tf 1=、角频率：f T π2π2==ω（2）相位、初相位、相位差在式)sin(0m ϕω+=t I i 中，0t ωϕ+ 表示相位，ϕ0表示初相位，两个同频率正弦量的相位之差表示相位差。

（3）瞬时值、最大值、有效值正弦量的有效值是最大值的0.707倍。

2．最大值、频率和初相位是正弦交流电的三要素。

3．正弦交流电可用三角函数式、波形图、相量图来表示，它完整地描述了正弦量随时间变化的规律。

电工与电子技术-正弦交流电路电子教案第一章：正弦交流电路概述1.1 交流电的基本概念1.1.1 交流电的定义1.1.2 交流电的表示方法1.1.3 交流电的产生和传输1.2 交流电路的基本元件1.2.1 电阻元件1.2.2 电感元件1.2.3 电容元件1.3 正弦交流电路的分析方法1.3.1 相量法1.3.2 复数法1.3.3 阻抗法第二章：纯电阻交流电路2.1 欧姆定律适用于交流电路2.1.1 电阻元件的阻抗特性2.1.2 电阻元件的交流电路分析2.2 电阻串联交流电路2.2.1 电压分配定律2.2.2 电流分配定律2.3 电阻并联交流电路2.3.1 电压分配定律2.3.2 电流分配定律第三章：纯电感交流电路3.1 电感元件的交流电路特性3.1.1 感抗的计算3.1.2 电感元件的交流电路分析3.2 电感串联交流电路3.2.1 电压分配定律3.2.2 电流分配定律3.3 电感并联交流电路3.3.1 电压分配定律3.3.2 电流分配定律第四章：纯电容交流电路4.1 电容元件的交流电路特性4.1.1 容抗的计算4.1.2 电容元件的交流电路分析4.2 电容串联交流电路4.2.1 电压分配定律4.2.2 电流分配定律4.3 电容并联交流电路4.3.1 电压分配定律4.3.2 电流分配定律第五章：电阻、电感、电容组合的交流电路5.1 串并联交流电路的分析方法5.1.1 串并联电阻的交流电路分析5.1.2 串并联电感的交流电路分析5.1.3 串并联电容的交流电路分析5.2 交流电路的功率计算5.2.1 有功功率5.2.2 无功功率5.2.3 视在功率5.3 交流电路的相位关系5.3.1 相位差的计算5.3.2 相位关系的分析第六章：交流电路的谐振6.1 谐振条件6.1.1 串联谐振6.1.2 并联谐振6.2 谐振电路的特点6.2.1 电压和电流的幅值6.2.2 功率分配6.3 谐振电路的应用6.3.1 滤波器6.3.2 选频电路6.3.3 谐振器的制作与测试第七章：非正弦交流电路7.1 非正弦交流电的来源7.1.1 电源的非正弦波形7.1.2 电路中的非正弦波形7.2 非正弦交流电的分析方法7.2.1 傅里叶级数分解7.2.2 傅里叶变换的应用7.3 非正弦交流电路的功率计算7.3.1 平均功率的计算7.3.2 无功功率与视在功率的计算第八章：交流电路的测量与测试8.1 交流电压的测量8.1.1 示波器8.1.2 交流电压表的使用8.2 交流电流的测量8.2.1 电流表的使用8.2.2 电流互感器的使用8.3 交流电路的频率响应测试8.3.1 频率响应的定义8.3.2 频率响应的测量方法第九章：三相交流电路9.1 三相电源的产生9.1.1 星形连接9.1.2 三角形连接9.2 三相负载的连接方式9.2.1 YY连接9.2.2 YD连接9.2.3 DY连接9.3 三相电路的功率计算9.3.1 有功功率的计算9.3.2 无功功率的计算9.3.3 视在功率的计算第十章：电工测量与安全10.1 电工测量工具的使用10.1.1 兆欧表10.1.2 钳形电流表10.1.3 多功能电表10.2 电工安全常识10.2.1 触电防护10.2.2 电气火灾预防10.2.3 安全操作规程重点和难点解析一、正弦交流电路概述：理解交流电的基本概念、表示方法和产生传输过程。

第周第课时月日课题正弦交流电的基本概念（一）知识目标了解正弦交流电的产生能力目标理解正弦量解析式、波形图、三要素、有效值、相位、相位差的概念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）一、正弦交流电的产生根据法拉第电磁感应定律，研制出了交流发电机。

图5—3所示是最简单的交流发电机的原理示意图，可用来说明交流发电机工作的基本原理。

在图(a)中，将一个可以绕固定转动轴转动的单匝线圈abcd放置在匀强磁场中，为了避免在线圈转动过程中，两根引出的导线扭绞到一起，把线圈的两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过电刷与外电路连接。

当线圈abcd在外力作用下，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，线圈的ab边和cd边作切割磁感线运动，线圈中产生感应电动势。

如果外电路是闭合的，闭合回路中将产生感应电流。

ad和bc边的运动不切割磁感应线．不产生感应电流。

图(b)所示的是转动线圈的截面图。

线圈abcd以角速度ω逆时针匀速转动。

设在起始时刻，线圈平面与中性面的夹角为Φo，t时刻线圈平面与中性面夹角为ωt+Φo。

从图中可以看出，cd边运动速度v与磁感应线方向的夹角也是ωt+Φo，设cd边的长度为L，磁场的磁感应强度为B，则由于cd边作切割磁感应线运动所产生的感应电动势为同样的道理，ab边产生的感应电动势为由于这两个感应电动势是串联的，所以整个线圈产生的感应电动势为式中，Em=2BLv是感应电动势的最大值，又叫振幅。

可见，发电机产生的电动势按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。

应当指出，实际的发电机构造比较复杂，线圈匝数很多，而且嵌在硅钢片制成的铁心上．叫做电枢；磁极一般也不止一对，是由电磁铁构成的。

一般多采用旋转磁极式，即电枢不动，磁极转动。

二、正弦交流电的周期、频率和角频率1．周期从下图中可以看出，在线圈abed转动一周的过程中，电流要完成一次从零→最大+→零→反向最大一零的变化过程。

正弦交流电路教案教案标题：正弦交流电路教案教案目标：1. 了解正弦交流电路的基本概念和特性。

2. 掌握正弦交流电路中电流、电压和功率的计算方法。

3. 理解正弦交流电路中电阻、电感和电容的作用。

4. 能够分析和设计简单的正弦交流电路。

教学准备：1. 教学工具：投影仪、电路模拟软件等。

2. 教学材料：教科书、课件、实验器材等。

3. 实验器材：电源、电阻、电感、电容、示波器等。

教学步骤：引入活动：1. 利用投影仪展示一幅正弦交流电路的示意图，并向学生介绍正弦交流电路的基本概念和应用领域。

知识讲解：2. 通过讲解，向学生介绍正弦交流电路中的电流、电压和功率的计算方法，并解释其物理意义。

3. 介绍正弦交流电路中电阻、电感和电容的作用，并讲解其在电路中的应用。

示例分析：4. 利用示波器和电路模拟软件，展示不同类型的正弦交流电路，并分析其电流、电压和功率的变化规律。

5. 引导学生观察和分析示例电路中电阻、电感和电容的作用，以及它们对电流、电压和功率的影响。

实践探究：6. 分组进行实验，设计并搭建简单的正弦交流电路，并通过实验测量和计算电流、电压和功率的数值。

7. 引导学生观察实验结果，并与理论计算进行比较和分析，加深对正弦交流电路的理解。

知识总结：8. 对本节课所学内容进行总结，并强调正弦交流电路中电流、电压和功率的计算方法和电阻、电感、电容的作用。

拓展练习：9. 布置相关的练习题，巩固学生对正弦交流电路的理解和应用能力。

教学反思：10. 教师对本节课的教学进行反思和总结，以便于今后的教学改进。

通过以上教学步骤，学生将能够全面了解正弦交流电路的基本概念和特性，并能够应用所学知识进行简单的电路分析和设计。

同时，通过实验和练习，学生的实践能力和问题解决能力也将得到锻炼和提高。

第五章正弦交流电路直流电：大小、方向都不随时间变化而变化。

交流电：大小、方向都随时间变化而变化。

按正弦规律变化的交流电→正弦交流电§5-1正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的产生1.交流发电机产生正弦交流电 ①组成：定子（一对）：静止的磁极电枢（一个）：可以旋转的、绕在圆柱形铁心上的线圈 ②原动机带动电枢旋转产生交流电，若符合正弦规律，则有：③表示方法：解析式、波形图④方向：由于交流电不断交变，即有两个方向，为了分析计算方便，我们也假定一个为正发现（即参考方向）。

二、正弦量的四值反映交流电变化范围的物理量 1.瞬时值：正弦量在任意时刻的数值。

2.最大值：最大的瞬时值，也称振幅或峰值。

3.有效值：交流电和直流电分别通过阻值相等的电阻，若在相同的时间内，这两中t)sin()(i m t I t i ϕω+=) sin( ) ( t E m t e ϕε ω + = ) sin( ) ( t U m t u ϕυ ω + =注：①分析计算交流电路时，若无特殊说明，交流电大小是指有效值；②计算电气设备的绝缘耐压水平时，要考虑交流电压最大值。

4.平均值：正弦量在半个周期内所有瞬时值的平均值。

相互关系：①最大值是有效值的√2-----倍②有效值是平均值的1.1倍③平均值是最大值的2/π倍三、正弦量的周期、频率和角频率反映交流电变化快慢的物理量1.周期①定义：正弦量每重复变化一次所需的时间；②符号：T③单位：秒（s）、毫秒（ms）、微秒（us）、纳秒（ns）④说明：周期↘=>交流电变化一次的时间↘=>变化速度↗2.频率①定义：正弦量在1s内重复变化的次数；②符号：f③单位：赫（Hz），千赫（KHz）、兆赫（MHz）④关系：f=1/T3.角频率①定义：正弦量在1s内变化的电角度；②符号：ω③单位：弧度每秒（rad/s）4.市电：f=50Hz，T=0.02s，ω=314rad/s，U=220V，U m=311V四、正弦量的相位和初相位反映交流电的变化进程1.相位：（相位角、相角）正弦量任意时刻的电角度ωt+ϕ2.初相：（初相角、初相位）正弦量在t=0时刻的相位ϕ习惯上，取∣ϕ∣≤180°，即：大于180°=>小于180°的负角；小于180°=>小于180°的正角。

第十二节正弦交流电路中电阻、电感、电容元件的功率
学习目标：
1. 掌握电阻的功率计算。

2．掌握电感、电容的无功功率及平均储能。

重点难点：无功功率
一、电阻元件的功率
1 ．瞬时功率
设电压电流关联，，则，
从上式可见，说明电阻元件始终都在消耗功率，是耗能元件。

2 ．平均功率
单位：瓦，符号： W
二、电感元件的功率
1 ．瞬时功率
设电压电流关联，，则，
2 ．平均功率
即电感元件不消耗功率，是储能元件。

3 ．无功功率
为了衡量电源与电感元件间的能量交换的大小，把电感元件瞬时功率的最大值称为无功功率，用表示。

单位：乏，符号： var
三、电容元件的功率
1 ．瞬时功率
设电压电流关联，，则，
2 ．平均功率
即电容元件不消耗功率，是储能元件。

3 ．无功功率
单位：乏，符号： var。

纯电感正弦交流电路说课稿各位领导、各位评委你们好：我是XXXX，今天我要进行说课的内容是《纯电感正弦交流电路》。

首先，我对本节内容进行分析。

一、说教材的地位和作用：《纯电感正弦交流电路》是全国中等职业技术学校电工类专业通用教材《电工基础》第五章第五节的内容，根据教学大纲的要求用2课时完成本节教学内容，在此之前，我们已经学了有关交流电的基础知识和基本理论及纯电阻正弦交流电路等相关知识为本节的学习起了铺垫的作用，因此，本节内容在《电工基础》中有不可忽视的地位与作用。

《电工基础》是电工类专业的一门技术基础课，而本课程《纯电感正弦交流电路》是单相正弦交流电路这一章中的一个重点内容，是学好以后各门专业课必备的理论基础知识，是学习《电工基础》这门课不可缺少的内容之一。

二、说教学目标：根据《电工基础》的结构和内容分析，结合电工专业对《电工基础》理论知识的需要，我制定了以下教学目标：1.理解并掌握电流与电压的关系及感抗的这个物理量。

2.掌握电路的功率（瞬时功率和无功功率）的意义和表示方法。

三、说教学重点和难点重点：理解用电感线圈做负载对交流电路产生的阻碍作用和纯电阻电阻的区别。

难点:是电流和电压的相位关系及无功功率的意义和计算方法。

为了讲清本节的教学重点和难点，使学生能够理解并掌握本节内容所设定的教学目标，我再从教法和学法上谈谈我的观点。

四、说教法：为了让学生充分掌握本节课的知识内容，将课堂教学和学生的思维活动紧密结合起来，发展学生的思维能力，激发学生参与教学活动的能力，结合本节课的内容特点，我主要采用了以下教学方法。

1.讲授法：该法有利于教师将基础知识系统、连贯地传授给学生，发挥教师的主导作用，通过讲授让学生掌握本节的知识点。

2.探究法：提出问题，学生充分发挥自己的思维能力，调动学生的主体作用，引导学生积极思考，培养学生分析问题的能力。

本节提出的第一个问题是：电压的相位为什么超前电流90°第二个问题是为什么电路中只有瞬时功率和无功功率而没有有功功率。

5.4 纯电感电路1、纯电感电路电压与电流数量、相位关系演示实验一：如图1所示连接好电路，在保证电源频率一致的情况下，改变信号发生器的输出电压，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。

改变电源频率，重复之前的步骤。

注意分析电流、电压关系是否受电源频率变化影响。

现象：分析实验现象可知，电压与电流的有效值成正比，且其比值随电源频率变化，电源频率越高，电压/电流比值越大。

规律及分析：电压与电流有效值之间关系如下式，I X U L L =式中 U L ——电感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 ；X L ——电感的电抗，简称感抗，单位是欧[姆]，，符号为Ω。

上式叫做纯电感电路的欧姆定律。

感抗是新引入的物理量，它表示线圈对通过的交流电所呈现出来的阻碍作用。

将（式5-12）两端同时乘以2，可得m L m I X U =这表明在纯电感电路中，电压、电流的最大值也服从欧姆定律。

感抗：理论和实验证明，感抗的大小与电源频率成正比（演示实验一中可以观察到），与线圈的电感成正比。

感抗的公式为fL X L π2= 式中f ——电压频率，单位是赫[兹]，符号为Hz ；L ——线圈的电感，单位是亨[利]，符号为H ； X L ——线圈的感抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。

图1 纯电感电路演示实验图提示：值得注意的是，线圈的感抗X L 和电阻R 的作用相似，但是它与电阻R 对电流的阻碍作用有本质区别。

分析（式5-14）可知，感抗在直流电路中值为零，对电流没有阻碍作用；只有在电流频率大于零，即为交流电时，感抗才对电流由阻碍作用，且频率越高，阻碍作用越大。

这也反映了电感元件“通直流，阻交流；通低频，阻高频”的特性，其本质为电感元件在电流变化时所产生的自感电动势对交变电流的反抗作用。

演示实验二：将低频信号发生器的频率选择在6Hz 以下，当开关S 闭合以后，仔细观察直流电流表、直流电压表的指针变化情况，及其之间的时间关系。