电工基础教案

电工基础教案樊书林2014年第一章电路基础知识1-1 电流和电压教学目的：1、了解电路的基本组成和电路的基本状态； 2、注意电路的基本物理量及物理意义； 3、掌握电路基本物理量的数值确定；教学重点：1、电路的基本组成； 2、电路的基本物理量；教学难点：电动势、电位（电势）的物理意义；教学过程及内容：（一） 复习1、力的三要素（由力引申到电的性质，也需要几个量来确定） 2、任何物体的移动都要经过某一路径，电也不例外。（二）新课引入：电路的基本物理量 一、电路和电路图电路-电流所流过的路径1、 电路的组成-电源，用电器（负载），控制装置，导线说明各组成部分的作用，种类，符号等2、 电路图-用国家（国标）统一规定的的符号来表示电路连接情况的的图叫做电路图最简单的电路图和实物图电路的三种状态：通路：又称为闭路，电路构成闭合回路，有电流流过。开路：又称为断路，电路断开，电路中无电流流过短路：指电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。此时电源输出电流将比允许的通路工作电流大很多倍，电路会因为短路而损耗大量能量。通常不允许短路。短接：有用的短路。二描述电路的几个物理量1、电流：电荷的定向移动形成电流。是电流强度的简称。电流强度是描述电流强弱的物理量，是指在单位时间（一定时间）通过导体横截面的电量的多少，用I表示即 I 单位：安培（A）1A=103mA=106A 电流的测量：电路中电流的大小，可用电流表（安培表）进行测量。测量时应注意几点为：对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表。电流表必须串联到电路中。直流电流表表壳接线柱上标明的“”、“”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，影响正常测量，容易损坏电流表。合理选择电流表的量程。电流的方向：电流是一个矢量，既有大小，又有方向。习惯上把正电荷移动的方向规定为电流的方向，应此，自由电子和负离子移动的方向与电流方向相反。将大小和方向都不随时间变化的电流称之为稳衡电流。简称直流；将大小和时间都随时间作相应变化的电流，称为交变电流，简称交流。电流密度：当电流在导体的截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值。J单位：A/m导线允许的电流密度随导体横截面积的不同而和同3、 电压电压又称电位差，是衡量电场力作功本领大小的物理量。UABWAB/Q现将一电场中的电荷Q由A点移到B点，电场力做工为WAB单位：1伏（V）=1焦耳（J）/1库伦（C）电路中电压的大小，可用电夺表（伏特表）进行测量，串联在电路中。测量时应注意几点为：对交、直流电流应分别使用交流电压表和直流电压表。电压表必须并联到电路中。直流电压表表壳接线柱上标明的“”、“”记号，应和被测两点的电位相一致，即“”端接高电位“”接低电位，不能接错，否则指针要反转，影响正常测量，容易损坏电流表。合理选择电流表的量程。电压与电流一样，不仅有大小，还有方向。规定电流流进端为电压的正端，电流流出端为电压的负端。电压的方向由正指向负。如图，电流有负载的a端流向b端，则a端为正，b端为负，用Uab表示参考正方向：任选一个方向作为参考正方向。 3、电动势衡量电源转换本领大小的物理量。在电源内部，非静电力（电源力）作功，不断将正电荷由负极送到正极所作的功。E电动势方向：在电源内部由负极指向正极（电动势只存在于电源内部）4、电位物理学中的电位又称为电势。在电路中任选一点为零参考点，则某点的电位就为该点到零参考点之间的电压。一般取大地为参考点，电子线路共公点（机壳）UabUa-Ub计算电位：从该点出发，沿着任选的一条路径“走”到零电位点，该点的电位就等于“走”这条路径所经过的全部电位 降（电压）的代数和。1）、若电路中没有已知的接地点，则可任选取一个零电位点。2）、标出电源和负载的极性。3）、求A点电位时，就选定一条从A点到零点的路径。可选择不同路径到达零电位点。例如图所示：负载两端的电压为Uab=Va-Vb，由于b点接地，Vb=0.所以Uab=Va课堂小结：一、 电路及电路图二、 描述电路的几个物理量1、 电流2、 电压3、 电动势4、 电位作业P23 1、21-2 电阻教学目的：1、掌握导体电阻的计算公式及电阻率；2、了解导体电阻值跟温度关系；3、熟悉用万用表测导体电阻；教学重点：导体电阻的计算公式教学过程及内容：（一）复习：电路的几个基本物理量；（二） 新课引入：实际中任何物体运动都会遇到阻力，在空气中称为空气阻力，在水中有水的阻力。同样，带电粒子在导体中运动也会遇到阻碍作用，我们把这种阻碍作用称之为电阻。电阻用R或者r表示，单位：欧姆（）单位换算：常用单位还有千欧（K）、兆欧（M）1 M=103 K=106 注意！电阻是任何一种导体都客观存在的，它不随导体两端的电压变化而变化，即使导体两端没有电压（即没有接入电路），导体中的电阻仍然存在。实验证明：当温度一定时，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟到提的粗细成（横截面积S）反比，并且与导体的材料性质有关。即R= 式中，为导体的材料性质的量，成为电阻率或者电阻系数。单位是欧米（m）。根据图1-19不同材料，电阻率是不同的。各种材料的电阻率都随温度的变化而变化。通常来说，金属的电阻率随温度增加而增加，；电解液、半导体和绝缘体相反；而有些合金，几乎不变化。热敏电阻使用万用表的注意事项； 小结1、电阻的计算公式及电阻率21万用表测量电阻作业1-3欧姆定律1.教学目的和要求:掌握电路中欧姆定律的基本概念。2.教学重点: 欧姆定律在电路中的应用4.教学内容:一、 部分电路欧姆定律内容：在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。I=二、 全电路欧姆定律电源内部的电路成为内电路，电源内部电阻称为内阻；电源外部的电路称为外电路，外电路的电阻称之为外阻。在全电路中电流强度与电源的电动势成正比，整个电路内、外电阻之和成反比。I几个重要的公式：在闭合电路中电源电动势等于U内与U外之和：E=U内+U外电源端电压与电源电动势的关系为：U=E-Ir可见：当电源电动势E和内阻r一定时，电源端电压U讲随负载电流I的变化而变化，我们讲这种关系称之为外特性，起关系曲线称之为电源的外特性曲线三、 电路的三种状态通路：开关SA接到位置“3”处，I电源特性曲线.当电源电动势与内阻一定时，端电压随输出电流的增大而下降。同窗把通过大电流的负载称为大负载，反之开路：开关接到位置“2”时，I0，相当于R或者电路中某处导线断开，此时电路中电流为零，内阻压降为零，U=E-Ir，即电源的开路电压等于电动势短路开关SA接到位置“1”时，相当于电源两级被导线直接相连，此时I短=E/r,由于电源内阻很小，所以I极大，禁止！损坏电源小结：电路的欧姆定律作业：P23 31-4 电功与电功率教学目的：1了解电功 2理解电功率的意义 3负载的额定值 4负载获得最大功率的条件教学重点：1电功率的含义 2负载获得最大功率的条件教学难点：负载获得最大功率的条件教学过程及内容：一、 电功：电流所做的功称之为电功W=UIt 单位：焦耳（J）1千瓦时=1度=3.6106J二、电功率：衡量电做功快慢的物理量或者说电流在单位时间内所做的功 用字母P小时，单位为瓦特（W）P=UI=I2R=U2/R注意：通用情况为纯电阻电路，因为后两个式子有欧姆定律推导，而欧姆定律是针对纯电阻而言。当负载电阻一定时，由PUI可知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比当流过负载的电流一定时，由PI2R可知电功率与电阻值成正比。当加在负载两端的电压一定时，由PU2/R可知，电功率与电阻值成反比。三、 负载的额定值将电气设备安全工作时所允许的最大值称为额定值（额定电流、电压、功率）满载：额定功率下的工作状态轻载，超载四、 焦耳楞次定律电流通过导体使导体发热的现象，叫做电流的热效应。QI2Rt四负载获得最大功率的条件当负载电阻与电源内阻相等时，即R=r.此时，最大功率为 Pmax=E2/4r五、负载的额定值1、最高容许温度电气设备连续工作时，不使设备的绝缘老化（损坏）所能承受的最高容许温度。稳定温度：电气设备连续工作时，单位时间内设备所产生的热量与发出的热量相等，温度不再升高的温度。2、额定电流：电气设备长时间连续工作，稳定温度达到最高容许温度时的电流。3、额定电压：电气设备长时间连续工作时，承受的电压。4、额定功率：电气设备安全工作时所允许的最大功率课堂小结第二章 直流电路2-1串联电路1.教学目的和要求:掌握电路中电阻的串联。2.教学重点:电阻的串联应用3.教学过程及内容:1、电阻串联的特点：同一串联电路各元件通过相同电流。II1I2+串联电路总电压等于各串联元件上电压和。UU1U2串联电路总电阻（等效）等于各串联电阻之和。RR1R2各串联电阻上分配的电压与该电阻成正比。各电阻消耗的电功率与该电阻成正比。举例在实际工作中，电阻串联有如下应用：用几个电阻串联以获得较大的电阻。采用几个电阻串联构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压。当负载的额定电压低于电源电压时，可串联电阻的方法将负载接入电源。限制和调节电路中电流的大小。扩大电压表的量程。例2-1 （教材P27）小结：电阻串联计算2-2并联电路1.教学目的和要求:掌握电路中电阻的并联。2.教学重点:电阻的并联应用3.教学过程及内容:一、电阻的并联电路1、并联电阻的特点：各并联支路两端承受同一电压U。总电流等于各并联支路电流之和。II1I2并联电路等效电阻倒数等于各并联电阻倒数之和。并联电路中各并联电阻上分配的电流与电导成正比。各并联电阻上消耗的功率与该电阻成反比。举例在实际工作中，电阻并联有如下应用：凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式每个负载都是独立的回路。采用几个电阻串联获得较小的电阻。扩大电流表的量程。小结：电阻并联计算2-3混联电路一、 电阻的混联一般分析计算电路步骤如下：按照电阻串、并联关系逐步化简电路，求出整个电路等效电阻。按照欧姆定律总电流。按分流、分压关系求各支路电压和电流。举例：例2-2（教材P31）例2-3（教材P31）小结：电阻串联、并联与混联计算 2-4直流电桥教学目的：掌握直流电桥平衡条件教学重点：平衡条件教学过程及内容：一、如图所示为一个直流电桥电路我们将四个电阻称之为桥臂。其中，Rx位待测电阻。B、D间介入检流计G。调整其余三个已知电阻阻值。当G的读数位零时，称为电桥平衡。电桥平衡时B、D两点间电位相等。可得结果：R1R=R2RX说明电桥平衡条件为：电桥对臂电阻乘积相等。可用来测量未知电阻阻值。二、不平衡电桥电桥另一种用法：将RX调整至电桥平衡时，此时检流计G为零。当RX发生变化时，电桥失去平衡，根据检流计G的指示值及与RX的对应关系，可间接测知RX的变化情况。这种方式在测量和控制技术中有着广泛的应用。课堂小结： 2-5基尔霍夫定律教学目的：掌握基尔霍夫定律两条定律，并能解决简单问题教学重难点：基尔霍夫两条定律教学过程及内容：一、 准备知识节点：三条后三条以上含有电路元件的电路汇聚的点支路：任意两个节点间有电路元件的电路回路：任一闭合路径。网孔：两个条件：1回路。2回路不可再分二、基尔霍夫第一定律（节点电流）在任一瞬间，流经某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和或者说：流入或流出该节点的电流代数和恒等于零I进=I出I=0物理意义：说明电路中电流的连续性，因为电流是电荷连续运动形成的，电路中任一节点都不可能持续不断地聚积电荷。不论哪种方式，流进为正，流出为负三、基尔霍夫第二定律在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零U=0或者说在任意回路循环方向上，回路中电动势的代数和恒等于电阻上电压降的代数和E=IR关于基尔霍夫第二定律，两种方式的正负而言，电阻一致，即电流参考方向与回路循环方向一致取正，相反取负；而对于电源来说，对于第一种方式，等同于电阻，而对于第二种方式而言，则看电源内部电流方向与循环方向是否一致，一致取正，相反取负。物理意义：在恒稳电路中，参考点确定之后，每一点都具有确定不变的值，也就是说单位正电荷沿任一闭合回路绕行一周又回到原点时，它所获得的电位能（电位升）应该等于它失去的电位能（电位降）只有这样，绕行前后，单位正电荷在出发具有的电位能才能保持一定值。四、支路电流法1、以支路电流为未知量，直接应用基尔霍夫定律列方程的解题方法，称为支路电流法。对n个节点，b条支路，可一会儿出n1个独立节点电流方程，和独立回路电压方程（一个回路中至少包含一条其他回路都没有的支路）2、利用支路电流法解题步骤：选定各支路电流参考方向，选取独立回路（最好行选网孔）并其绕行方向；例出独立节点电流方程和独立回路电压方程；解方程组，求出各未知量；验证计算结果，可采用以下任意一种验证方法；将所解出的各量代入任意一个未曾使用过的回路电压方程中，若満足此方程则结果正确。验证电路功率平衡，若満足则计算结果正确。课堂小结：2-6 叠加原理教学目的：理解叠加原理，并能熟练使用教学重难点：正确分解电路教学过程及内容：一、 叠加原理：解含有几个电源的复杂电路时，课将其分解位几个简单电路来研究，然后将计算结果叠加，求得实际电压电流。注意：1方向问题:同向相加，异相相减；实际方向与较大值方向相同。 2只是用于线性电阻，本书接触到电阻均为线性电阻 3不能用于计算功率。课堂总结：2-7电压源与电流源的等效变换教学目的：1理解电压源与电流源含义及理想情况 2掌握电压源与电流源的等效变换 教学重点及难点：1对理想电流源和电压源的理解 2电压源与电流源的等效变换教学过程及内容：一、电压源1含义：具有较低内阻的电源输出的电压较为恒定2理想电压源：实际电压源可以用一个恒定电动势E和内阻r的串联组合表示，其输出电压等于U=E-Ir。我们将内阻为零的电压源称为理想电压源，又称恒压源。 实际电压源 理想电压源二、电流源1含义：具有较高内阻的电源输出的电流较为恒定2理想电流源我们常用一个恒定电流Is和内阻r并联组合来等效一个电流源。电流源以输出电流的形式向负载供电，电源输出电流Is在内阻上的分流位I0,在负载上的分流位IL。将内阻无限大的电源称为理想电流源，又称恒流源。三、电压源与电流源的等效变换电压源变换为电流源：内阻不变，恒定电流等于电源电动势处以内阻，电流源变换为电压源：内阻不变，电源电动势等于恒定电流乘以内阻。注意：1变换前后参考方向一致 2等效指外部等效，内部不等效课堂小结：2-8 戴维南定律教学目的：1掌握戴维南定律的使用 2理解电路中功率的最大值以及取得最大值的条件教学重难点：正确熟练使用戴维南定律教学过程及内容：一、戴维南定律1有源二端网络任何具有两个引出端的电路（也成网络）都可称为二端网络。若在这部分电路中含有电源，则称为有源二端网络，反之称无源二端网络。戴维南定律指出：任何有源二端网络都可以用一个等效电压源来代替，电压源的电动势等于二端网络的开路电压，其内阻等于有源二端网络内所有电源不起作用时，网络两端的等效电阻。注意：1有源二端网络内不得含有匪线性电阻 2参考方向一致二、电源向负载输出的功率负载获得最大功率的条件负载获得最大功率条件：RrPMAXE2/4r课堂小结：第三章 电容器3-1电容器与电容教学目的：1理解电容的有关概念 2掌握平行板电容的计算方法教学重点：平行板电容教学过程及内容：一、电容器电容器简称电容。两个相互绝缘又靠的很近的导体就组成了一个电容器。这两个导体称为电容器的两个极板。使电容器带电的过程称为充电；充电后的电容器失去电荷的过程称为放电。二、电容用电荷量与电压的比值来反映电容器储存电荷的能力，称之为电容器的电容。用符合C来表示C=电容单位是法拉，简称法，用F表示。常用单位是微法和皮法。注意：C=仅仅表示电容在数值上等于电量和电压的比值，不代表电容和电量成正比，或者与电压成反比。三、平行板电容器电容是电容器固有属性，只与电容器的极板正对面积、极板间距离以及极板间电介质的特性有关，与外加电压的大小等无关。C=S/d称为介电常数。课堂小结3-2 电容器的选用与连接教学目的：1了解电容器的分类与选用方法 2掌握电容器串、并联的特点教学重难点：电容器串、并联的特点教学过程及内容：一、电容器分类固定电容器与可变电容器二、电容器的选用 1电容器的标称值2电容器额定工作电压三、电容器的连接1串联总电容的倒数等于各电容的倒数之和（与电阻并联公式相似）特别的，对于两个电容器串联，则符合“上乘下加”的计算方法。2并联总电容等于各电容之和（与电阻的串联类似）实际上，并联电容相当于增大了两极板的面积，所以总电容大于每个电容器的电容。课堂小结第四章 磁场与电磁感应4-1磁场教学目的：1磁场的基本概念 2右手螺旋定则教学重点：右手螺旋定则教学过程及内容：一、磁场基本知识1磁体及其性质磁性：具有吸引铁、钴、镍等金属和一些合金的性质。具有磁性的物体叫做磁体。磁极:磁体两端磁性最强的区域叫做磁极。N、S磁极间具有相互作用力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。2磁场与磁感线磁场：磁体周围有磁力作用的空间。磁场的方向：磁体外部有N到S，内部相反磁感线（磁力线）：用来描述磁场强弱和方向的曲线注意：1磁场为一种特殊的物质，客观存在 2磁感线本身并不存在，认为引入 3磁感线为闭合封闭的曲线4 磁感应线是互不交叉的闭合曲线；5磁感应线上任意一点切线方向，就是该磁场方向。6磁感应线越密，磁场越强；磁感应线越疏，磁场越弱。二、电流的磁场：电流周围存在磁场，这种现象叫电流的磁效应（电生磁）用右手螺旋定则（安培定则）判断磁场方向1直导线2环形电流课堂小结：4-2磁场的主要物理量教学目的：磁场的主要物理量教学重点：1磁感应强度 2磁通量教学过程及内容：一、磁感应强度秒素磁场中个点的磁场强弱和方向的物理量 B= 单位：特斯拉，简称特（T）二、磁通描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量定义：磁感应强度B与它垂直方向的某一S的乘积=BS单位韦伯（Wb）由此得到磁感应强度第二个表达方式：磁通密度二、物质的磁化原来没有磁性的物质具有磁性的过程称做磁化铁磁物质被磁化的两个原因：内因、外因内因：是因为铁磁物质本身由许多被称为磁畴的磁性小区域组成，每一个磁畴相当于一个小磁体，在无外磁场作用下，磁畴的排列杂乱无章，这些小磁畴本身具有的磁性相互抵消，对外不呈磁性。外因：只有在外磁场作用下，磁畴都趋向外磁场，形成符加磁场，从而使原磁场显著增强。三、磁导率导磁率是表示媒介导磁性能的物理量。单位为亨/米（H/m）真空磁导率0410-7H/m相对磁导率：r=/0四、铁磁材料1的物质叫反磁物质。1的物质叫顺磁物质。1的物质叫铁磁物质。根据铁磁物质的性质基本上分为：1、软磁材料磁滞回线狭长，剩磁Br与矫顽力HC皆小。这种材料很容易被磁化，也很容易去磁。如铁、硅、铸钢等。2、硬磁材料磁滞回线较宽，剩磁Br与矫顽力HC很大。这种材料一经磁化就不容易去磁，磁滞损耗大。常用做永久磁铁。如碳钢、钨钢、镍铬等。3、矩形磁性材料磁滞回线近似为一矩形。它的特点是受较小的外磁场作用即可达到了饱和状态，而去掉外磁场后仍保持饱和状态。如猛锰镁铁氧体等。小结：铁磁物质的磁化课堂小结：4-3磁场对电流的作用（2课时）教学目的：1理解磁场对通电导体作用 2掌握磁场对电流作用的判断方法-左手定则 3了解磁场对通电线圈的作用教学重点：左手定则教学难点：理解磁场对通电线圈的作用教学过程及内容：（一）复习1直线电流产生磁场的判断方法2螺线管产生磁场的判断方法3磁场之间有相互作用（二）新课引入既然电流能够产生此磁场，而磁场之间又有相互作用，说明磁场对电流也存在这某种作用关系（三）新课内容1通电导线在磁场中受到的力称为电磁力，也称为安培力。利用磁感应强度的表达式B=，可得安培力的大小为： F=BIl安培力的方向用左手定则判断：平伸左手，四指与拇指在同一平面内垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指为导体受力方向。如果电流方向与磁场方向不垂直，而是存在一个夹角，这是通电导线的有效长度为l sin(即l在与磁场方向垂直上的投影)。此时，计算公式变为 F=BIl sin当=0，F=0.当=90，F最大。2通电平行直导线作用同向相互吸引，异向相互排斥（使用左右手定则讲解） 3磁场对通电线圈作用线圈两边受大小相等，方向为同一旋转方向的力，故可以转动。加入换向器，可以一直按照一个方向转动。特别的，当线圈平面与磁感线平行，转矩最大；垂直时转矩最小为0.1、 线圈平面与磁感应线平行受电磁力的作用产生力偶矩，线圈以OO为轴旋转。2、 线圈与磁感应线垂直受大小相等、方向相反的力的作用，线圈静止不动。常用电工仪表根据这一原理制造。课堂小结：1理解磁场对通电导体作用 2掌握左手定则 3理解磁场对通电线圈的作用作业：练习册 P14 三、四4-5 电磁感应教学目的：1法拉第电磁感应定律 2直导体切割磁感线3右手定则4楞次定律教学重点：1右手定则 2楞次定律教学难点：楞次定律教学过程及内容：一、电磁感应现象电流能产生磁场，磁场同样能产生电流法拉第电磁感应定律指出：线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。E=/t如果线圈有N匝，则：E=N/t注意：变化率三个字的含义二、导体切割磁感线此为线圈的特殊形式E=Blvsin该角度为导体运动方向与磁场方向夹角三、感应电动势方向的判别1右手定则（注意：不是右手螺旋定则！）此方法适用于直导体切割磁感线平伸右手，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向导体运动方向，则四指所指为感应电流方向。2楞次定律 此方法适用于线圈感应电流产生的磁场总要阻碍原磁通变化。注意：1右手定则先用拇指，后看四指；左手是先用四指，后看拇指 2注意“阻碍”不是“阻止”课堂小结：4-6自感教学目的：1自感系数 2自感电动势教学重点：自感系数教学过程及内容：一、自感：由于线圈本身电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象自感系数：简称电感，用L表示，单位亨利L=N/I注意:1该电动势总是阻碍线圈中原电流的变化2对于有铁心的线圈而言，电感远大于空心线圈，且不为一个常数，称之为非线性电感。电感为常数的称之为线性电感。二、自感电动势：为法拉第电磁感应定律的特殊形式。EL=LI/t线圈为储能元件WL=LI2/2课堂小结：4-7 互感教学目的：1了解互感现象 2掌握同名端教学重点：同名端教学过程及内容：一、 互感现象：由一个线圈中的电流发生变化而在另一个线圈中产生电磁感应的现象二、同名端判断同名端：绕法一致。重要性质：极性相同注意：这里的极性指电动势的极性。课堂小结：第五章 单项交流电5-1 交流电的基本概念教学目的：1了解交流电的概念； 2了解交流电的产生； 3掌握交流电的物理量；教学重点：交流电的物理量教学难点：1最大值与有效值； 2相位与相位差教学过程及内容：一、 交流电概念将电压或者电流的大小和方向都不变的电流称之为稳恒直流电将电压或者电流的大小和方向都随时间变化的电流称之为交流电，其中讲变化规律按照正弦规律的称之为正弦交流电。二、交流电的产生交流电既可以由交流发电机提供，也可以由振荡器产生。E=2Blvsint其中，2Blv为感应电动势的最大值，设为Em，则 E= Em sint三、交流电所涉及物理量1、周期、频率和角频率（1）周期 交流电每重复变化一次所需的时间称为周期。周期越大，说明电流变化越慢。符号为T，单位（s）(2)频率 交流电在1s内变化的次数称之为频率符号为f,单位是赫兹(Hz)。周期和频率互为倒数。（3）角频率 交流电每秒变化的角度称为角频率，用符号表示。=2/T=2f2、最大值与有效值（1）最大值 正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值称为正弦交流电的最大值（2）有效值 有效值=最大值0.707最大值3、相位与相位差（1）相位 正弦量在任意时刻的电角度称为相位角，也称相位或相角，用(t+0)表示。其中0为正弦量在t=0时的相位，称为初相位，也叫初相角或初相。初相用不大于180的角表示。（2）相位差 两个同频率交流电的相位之差正弦交流电的最大值反映了变化范围，角频率反映变化快慢，初相位反映起始状态。将这三者称为正弦交流电的三要素。课堂小结：5-2正弦交流电的相量图表示教学目的：1了解什么是相量图 2相量图的应用教学重、难点：相量图的应用教学过程及内容：一、解析法 正弦量：正弦电动势、正弦电压、正弦电流二、波形图根据解析式的计算数据，在平面直角坐标系中做出曲线的方法认识相量图由于无论是波形图还是瞬时值表达式，都不能很好的进行正弦交流电的加减运算，故引入正弦交流电的相量图表示法。圆为e以O点为圆形旋转所得，并且与正弦曲线一一对应直角坐标系XOY，X轴与t重合过O点作Em=Em与X夹角0逆时针方向旋转，角速度t秒后，Em与X轴的夹角它在Y轴上的投影正好等于正弦量在该时刻的瞬时值。注意：e必须逆时针旋转对相量图的使用要注意：1同一相量图中，频率相等；2同一相量图中，各单位相量按相同比例画出；3逆时针为正，反之为负；4加减按平行四边形法则做例题：书上P61课堂小结：5-35 纯电阻、电感及电容交流电路（6课时）教学目的：1理解3个元件在电路中电压与电流关系 2掌握3个元件的功率计算教学重点：电感与电容的功率计算教学过程及内容:一、纯电阻电路（1）电流与电压关系：A、相位关系：电流与电压为同频率同相位B、数量关系：电流与电压的瞬时值、最大值、有效值符合欧姆定律（2）功率：为了准确描述电阻的任意时刻的功率，引入瞬时功率由于电阻的瞬时功率（pR）为：pR=ui=Um2sin2t/R得，瞬时功率任意时刻不小于零，说明电阻总是消耗功率。因此，电阻是耗能元件。平均功率：又称有功功率，是交流电在一个周期内所消耗的功率的平均值。平均功率用有效值进行计算，计算方法与直流电相同。二、纯电感交流电路（1）电感对于交流电有阻碍作用通过试验发现：电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用不同。对于直流电，其阻碍作用的只是线圈的电阻；而交流电中，除了线圈的电阻外，电感对交流电也有阻碍作用。将电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用XL表示。继续实验，可以得出两个结论：1线圈自感系数越大，感抗越大2交流电频率越高，感抗越大XL=2fL=L电感对交流电的阻碍作用，简单概括为：通直流，阻交流；通低频，阻高频（2）电流与电压关系由电阻很小的电感线圈组成的交流电路，可以近似的认为是纯电感电路I=U/XL这是纯电感电路欧姆定律表达形式。设i为参考正弦量由于：u=Li/t从公式得到上图，并且知道，电流比电压滞后90注意：感抗是电压与电流最大值或者有效值比值，不是瞬时值比值，因为相位不同。（3）功率将上图每点的u和i相乘，得到如下图： 瞬时功率有时为正，表明电感从电源吸收能量转换为磁场储存起来；有时为负，说明电感又将磁场能转换为电能还给电源。瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放相等，表明电感为储能元件。用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间能量转换的规模，叫做无功功率，用QL表示，单位是乏(Var)。其计算公式为QL=ULI=I2XL=UL2/ XL(三)纯电容交流电路（1）电容对交流电的阻碍作用通过实验发现：只留不能“通过”电容，交流电可以，但是对交流电有阻碍作用。将电容对交流电的阻碍作用称之为容抗，用XC表示，单位欧姆。继续试验，发现1电容越大，则容抗越小；2交流电频率越大，容抗越小。容抗计算公式为：XC=1/C=1/2fC电容的容抗对交流电的阻碍作用可以简单概括为：通交流，阻直流；通高频，阻低频。（2）电压与电流的关系在纯电容电路中，电流与电压成正比，与容抗成反比。即I=U/ XL这就是纯电容电路欧姆定律表达形式。设电压uC为参考正弦量，则i=CuC/t得下图纯电容交流电中电压滞后电流90（3）功率将上图每点的uC和i相乘，得到如下图：与纯电感电路分析方法相同，可知电容也为储能元件。瞬时功率有时为正，表明电容从电源吸收能量转换为磁场储存起来；有时为负，说明电容又将磁场能转换为电能还给电源。无功功率计算方法与纯电感电路类似。功率与功率因数功率：在RL串联电路中，既有有功功率，又有无功功率。功率因数：coscos功率因数当功率P和电压U一定时，功率cos越高，电路中电流I就越小，电流越小，意味着输电线的截面积可以减小，从而节约了电能和导线材料的用量。cos而不能由电源本身决定，而是由负载性质和用电情况来决定，提高功率因数有很大的经济意义：在额定电压下，输出额定电流并不能说明电源的供电能力是否得到充分利用，这时电路的功率cos越高，电路获得的有功功率P越大，电源供电能力的利用越充分，反之cos越低，P越小电源供电能力利用越差.功率因数的提高方法：在电感性负载的两端并联适当的电容器。优点：这种方法不会改变负载原来的工作状态，负载的电流有功功率和原来的一样，但无功功率从电容中支路得到补偿，从而提高因数。课堂小结第六章 三项交流电6-1 三项交流电教学目的：1了解三相交流电的优势 2理解三相电动势的产生和相互之间关系 3理解三相四线制4掌握线、相电压教学重点：1三相四线制 2线电压与相电压教学难点：线电压与相电压教学过程及内容：一、三相电动势的产生但想交流电的电源只有两根输出线，而且电源只有一个交变电动势，如果在交流电路中有几个电动势同时作用，每隔电动势大小相等，频率相同，但相位不同，则称多项制电路。三相电动势由三相交流发电机产生。如图，由定子和转子构成。转子是电磁铁，定子是铁心，嵌有三个线圈，彼此相隔120。AXYCBZSNw转子装有磁极并以的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。三个交流电动势达到最大值（或零）的先后次序称为相许。Em 120120120二、三相四线制如图所示，把发电机三个线圈的末端连接在一起，成为一个公共端点，称之为中性点，用N表示。概念：中线，零点，零线，火线。AXYCBZN（中线）（火线）（火线）（火线）AXYCBZN三、两种电压相电压：火线对零线间的电压。线电压：火线间的电压。三个线电压也是对称的：大小相等，为相电压的倍，相位领先对应的相电压30，互成120相位差。注意：三个相电压只有在对称时其和为零，而线电压无论对称与否和都为零。小结：1三相电动势的产生2三相四线制3线电压与相电压作业：练习册P32 2、3 6-2 三相负载的连接方式教学目的：1掌握三相负载的星型接法 2掌握三相负载的三角接法 3理解三相负载的功率教学重难点：1星型接法 2三角接法教学过程及内容：一、三相负载的星型接法星形接法ACB NZZZ三相对称负载星形接法及计算ACBNZZZ相电流=线电流 负载两端的电压等于电源的相电压 结论：三相电源对称，负载对称且Y形连接，则三个线电流也是对称的。中线电流为0Y形连接，三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。关于零线的结论负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。二、三角接法ACB每相负载电流 负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有效值相等，相位互差120 。有效值为：负载对称时三角形接法的特点：负载对称三角形接法，负载两端的电压等于电源的线电压；线电流是相电流的倍，相位落后对应的相电流30三相电路的功率的计算：三相总有功功率：星形接法时：三角形接法时：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：有功功率： 无功功率：视在功率：