第六章 正弦交流电

【课题名称】 6.3 正弦交流电的表示法 【课时安排】
1 课时（45 分钟） 【教学目标】
1．理解正弦交流电的旋转矢量表示法。 2．了解正弦交流电解析式、波形图、矢量图的相互转换。 【教学重点】 重点：矢量图的画法 【教学难点】 难点：旋转矢量概念的理解 【关键点】 能够正确把握矢量图与解析式、波形图之间的转换 【教学方法】 直观演示法、讲授法、谈话法、多媒体演示法 【教具资源】 手电筒、多媒体课件、直流电源、小灯泡、开关、连接导线若干 【教学过程】 一、导入新课 教师可从复习正弦交流电的三要素与瞬时值表达式（解析式）及波形图之间的关系出发，让学生明白解析式和 波形图是正弦交流电的两种基本表示方法，它们都能完整地反映正弦交流电的三要素，但为了方便对同频率的正弦 交流电进行加、减运算，在本节中将引入矢量图表示法。 二、讲授新课 教学环节 1： 解析式与波形图表示法 教师活动：教师可通过复习的形式，让学生自行回忆总结正弦交流电解析式和波形图的表示方法，从而给出较 完整的解析式和波形图的概念，并加以适当的练习。 学生活动：学生可通过回忆，复习正弦交流电解析式和波形图的表示方法，并了解解析式和波形图较完整的概 念，做一些练习加以巩固。 知识点： 1．解析式表示法：用正弦函数式表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为解析式表示法。其表达式为瞬 时值＝最大值 sin（角频率 t+0）。 2．波形图表示法：用正弦曲线表示正弦交流电随时间变化的关系的方法，简称波形图。 注意点： 通过波形图可以解读初相位的正负，如果波形图的起点在纵坐标的正方向，即起点为正值，则初相为正；如果 波形图的起点在纵坐标的负方向，即起点为负值，则初相为负。 教学环节 2： 矢量图表示法 教师活动：教师可通过多媒体演示正弦量的旋转矢量表示法，引导学生理解旋转矢量、旋转矢量的起始位置及 有效值矢量表示法，同时提供适当的练习。 学生活动：学生可在教师的引导下，结合多媒体演示，学习并理解旋转矢量、旋转矢量的起始位置，掌握有效 值矢量表示法，并做一些练习。 知识点： 旋转矢量：是一个在直角坐标系中绕原点旋转的矢量，它是相位随时间变化的矢量。旋转矢量通常用大写字母 上加黑点的符号来表示。
流电的瞬时值通常用小写字母表示，如 u、i、e、p 等分别表示电压、电流、电动势、功率的瞬时值。
2．波形图：在直角坐标系中，用横坐标表示时间 t，纵坐标表示交流电的瞬时值，把某一时刻 t 和与之对应的 u 或 i 作为平面直角坐标系中的点，用光滑的曲线把这些点连接起来，就得到交流电 u 或 i 随时间变化的曲化，即 波形图。通过波形图可以直观地了解电压或电流随时间变化的规律。
50Hz，如欧盟各国等，但也有不少国家如美国、加拿大、日本等交流电的频率为 60Hz。
教学环节 3： 正弦交流电的相位、初相和相位差 教师活动：教师可利用正弦交流电压波形图，讲解相位、初相和相位差的基本概念、表示方法及它们之间的关 系，并给学生以一定的练习。 学生活动：学生可在教师的引导下，通过认真听讲与练习，学习并掌握相位、初相和相位差的基本概念、表示 方法及它们之间的关系，并进行适当的练习。 知识点： 1．相位：相当于角度的量t+0 对于确定交流电的大小和方向起着重要作用，称为正弦交流电的相位。 2．初相：t＝0 时的相位，称为初相位，简称初相，用字母0 表示。 3．相位差：两个同频率的正弦交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用表示。即＝（t+01）（t+02）＝01-02，可见，两个同频率的交流电的相位差等于它们的初相之差。相位差确立了两个正弦量之间的 相位关系（超前或滞后）。特殊的相位关系有：同相、反相和正交。
符号为 Hz。频率的常用单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。1 kHz＝103Hz， 1 MHz＝106Hz
3．周期、频率与角频率之间的关系为：f＝ 1 ， ＝ 2 ＝2f
T
T
提示：
我国供电系统中，交流电的频率是 50Hz，习惯上称为“工频”，周期为 0.02s。世界多数国家交流电频率都是
3．有效值与最大值之间的关系为
有效值＝ 1 最大值 2
提示： 各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值指的是有效值；一般的交流电流表和交流电压 表测量的数值，也都是指有效值。如通常说照明电路的电压是 220V，便指的是有效值。 教学环节 2：正弦交流电的周期、频率和角频率
教师活动：教师可利用正弦交流电压波形图，讲解频率、周期和角频率的基本概念、表示方法及它们之间的关 系，并给学生以一定的练习。然后可通过实物或多媒体演示，讲解测量频率所需的仪器和方法。
学生活动：学生可仔细观察教师的示范操作过程，边总结边练习使用万用表测三相交流电源电压、单相交流电 源电压和可调交流电源电压。
注意：使用万用表测交流电压时，在测量过程中，红、黑表笔不需要考虑正、负极性。 2．正弦交流电流的测量 教师活动：教师可结合多媒体课件，演示万用表交流电流档或钳形电流表测量交流电流的操作方法与过程。 学生活动：学生可仔细观察教师的演示或多媒体课件，学习用万用表交流电流档或钳形电流表测量交流电流的 操作方法与过程。 提示：工程上通常使用钳形电流表来测量线路中的电流。钳形电流表是一种测量交流电流的专用仪表，其最大 特点是，可在不断开线路的情况下测量线路中的电流。 任务三 交流电的测试 教师活动 1：教师可实物展示试电笔，利用多媒体讲解试电笔各部分组成、作用。 学生活动 1：学生可每人或两人一组准备一个试电笔，在教师的引导与讲解下，学生结合试电笔实物学习、认 识试电笔各部分组成及其作用。 教师活动 2：教师可边示范边讲解试电笔的操作方法。 学生活动 2：学生可在教师的讲解和引导下，用试电笔练习测试 220V 交流电相线与中性线，并把测试过程与现 象填入相应的技训表中。 知识点： 1．试电笔：试电笔又称电笔，是一种用来测试导线、开关、插座等电器是否带电的工具。试电笔由氖泡、电 阻、弹簧、笔身和笔尖等组成。 2．操作方法：使用试电笔时，必须以手指触及笔尾的金属体，使氖管小窗背光向自己。使用时不能用手接触 前面的金属部分。当用试电笔测带电体时，电流经带电体、测电笔、人体、地形成回路，只要带电体与大地之间的 电位超过 60V，测电笔中的氖管就发光。低压试电笔测试范围为 60～500V 之间。 任务四 实训小结 教师活动：教师可引导学生总结“正弦交流电的识别、测量与测试”的操作方法与步骤、收获与体会，并检查 任务完成情况、仪器仪表的使用情况、安全文明操作以及团队协作精神。 学生活动：学生可在教师的引导下自行总结测量交流电压与电流的操作过程、注意事项及收获与体会，并根据 要求进行自我评价。
学生活动：学生可在教师的引导下，通过认真听讲与练习，学习并掌握频率、周期和角频率的基本概念、表示 方法及它们之间的关系，并进行适当的练习。同时在教师的指导下学习测量频率所需的仪器和方法。
知识点： 1．周期：正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间，称为正弦交流电的周期，通常用字母 T 表示，单位 是秒，符号为 S。 2．频率：正弦交流电在 1 秒内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，通常用 f 表示，单位是赫（兹），
直观演示法、讲授法、谈话法、理论联系实际法、多媒体演示法 【教具资源】
多媒体课件、示波器、信号发生器 【教学过程】
一、导入新课 教师可用示波器或多媒体演示直流电压和正弦交流电压的波形，引导学生分析正弦交流电与直流电波形各自的 特点。从而引出本节课的学习内容——正弦交流电。 二、讲授新课 教学环节 1：正弦交流电的基本概念 教师活动：教师可利用多媒体或用示波器演示正弦交流电的波形；引导学生说说电压或电流随时间变化的规律 学生活动：学生可根据多媒体展示或示波器演示的波形图，在教师的引导下总结正弦交流电与直流电的区别， 进一步了解非正弦交流电的基本概念，同时可联系已经学过的知识进行拓展。 知识点： 正弦交流电：大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化的交流电。 非正弦交流电：大小和方向随时间不按正弦规律变化的，如矩形波、三角波等。 教学环节 2：正弦交流电的瞬时值与波形图 教师活动：教师可利用多媒体或用示波器演示正弦交流电的波形，说明在任一瞬间，交流电都有确定的大小和 方向。 学生活动：学生可在教师的引导下学习瞬时值的概念和表示方法。 知识点： 1．瞬时值：交流电的电压或电流在变化过程的任一瞬间，都有确定的大小和方向，叫做交流电的瞬时值。交
第六章 正弦交流电
【课题名称】 实训项目七 正弦交流电的识别、测量与测试 【课时安排】
2 课时（90 分钟） 【教学目标】
1．熟悉电工实验实训室工频电源的配置。 2．会用万用表测量交流电压。 3．了解试电笔的构造，学会试电笔的使用。 4．了解函数信号发生器、钳形电流表等仪器仪表。 【教学重点】 重点：正弦交流电的测量、识别和测试 【教学难点】 难点：正弦交流电的正确测量 【关键点】 万用表、试电笔的正确使用 【教学方法】 实践操作法、做中学、理论联系实际法、多媒体展示、个别辅导 【教具资源】 实验室实训室、示波器、万用表、试电笔、钳形电流表、函数信号发生器 【教学过程】 一、导入新课 教师可结合多媒体，例举交流电在工厂动力设备、家庭照明线路中的广泛应用，从中引出本节课的学习内容— —正弦交流电的识别、测量与测试。 二、讲授新课 任务一 正弦交流电的识别 教师活动 1：教师可带领学生到学校电工实验实训室，并组织学生识别正弦交流电的符号和大小。 学生活动 1：学生可实地参观学校电工实验实训室工频电源的配置，在教师的引导下把配置情况填入相应的技 训表中。 教师活动 2：教师可结合多媒体展示用示波器观察到的正弦交流电波形，让学生对正弦交流电有一个直观的感 性认识。 学生活动 2：学生可通过观察展示的正弦交流电波形，对交流电有一个感性认识，并初步了解示波器的功能。 知识点：电工实验实训室工频电源的配置一般有以下三种交流电源。
三、课堂小结 教师与学生一起回顾本节课的学习内容，引导学生总结如下： 1．正弦交流电的基本概念。 2．交流电瞬时值与波形图。 四、课堂练习 教材中思考与练习第 1、2 题 五、课后作业 “学习辅导与练习”同步训练中的 6.1