汽车电工电子基础电子教案14RLC串联正弦交流电路.docVIP

课题二

单相正弦交流电路

教案编号

14

模块二

RLC串联正弦交流电路

课时数

2

教学目标

?【知识目标】

理解RLC串联电路的分析方法。

了解RLC串联电路的阻抗、电压三角形、阻抗三角形、功率三角形的概念。

?【技能目标】

能分析简单基本交流电路。

?【情感目标】

培养学生能灵活运用知识解决实际问题的能力。

教学

重点

RLC串联电路的阻抗、电压三角形等概念的理解。

难点

掌握RLC串联电路的分析方法。

课前

准备

教师

准备RLC交流电的相关视频及图片。

学生

预习RLC电路。

教学方法

①讲授法

②比较分析、发现法

③视频演示法

作业布置

教学反思

教学内容或教学过程

教学设计

意图

一、课程思政三分钟

二、新课导入

1、播放试电笔的工作原理的视频

2、学生谈看后的感受

3、师简介视频的内容并小结

教师通过视频实例，日常生活和工作中接触到的白炽灯、电烫斗等只含有电阻负载，而荧光灯、电风扇、吸尘器等既含有电阻负载又含有电容或电感负载。不同的负载在交流电作用下显现不同的特性，通过本任务学习，来认识交流电路中电阻、电容和电感的特性。

三、新课讲授

1、RLC串联正弦交流电路

（1）概念

由电阻、电容和电感串联组成的交流电路，称为RLC串联电路

（2）RLC串联电路的特点

通过RLC串联电路的电流解析式为

i=Imsinωt=Isinωt

则电阻两端的电压解析式为

uR=URmsinωt=URsinωt

电感两端的电压解析式为

uL=ULmsin(ωt+)=ULsin(ωt+)

电容两端的电压解析式为

UC=UCmsin(ωt-)=UCsin(ωt-)

（3）RLC串联电路的电压关系

(a)UL＞UC(b))UL＜UC(c)UL＝UC

图2-26RLC串联电路相量图

①电压与电流的相位关系

由图2-28（a）可知，当XL＞XC时，UL＞UC，此时电路总电压u超前电流i锐角，电路呈电感性，称为电感性电路；

由图2-28（b）可知，当XL＜XC时，UL＜UC，此时电路总电压u滞后电流i锐角，电路呈电容性，称为电容性电路；

由图2-28（c）可知，当XL＝XC时，UL＝UC，此时电感L与电容C两端的电压大小相等、方向相反，电路总电压等于电阻上的电压。总电压与电流相位相同。

把RLC串联电路中总电压与电流相位相同，电路呈电阻性的状态称为串联谐振。

②电压与电流的大小关系

根据电压三角形如图2-27(a)所示，总电压有

U==I=I=I∣Z∣

∣Z∣=

I=

其中，∣Z∣叫做电路的总阻抗，单位为Ω；X=-叫做电抗，它是电感与电容共同作用的结果，单位也为Ω。

由电阻R、电抗XL-XC为直角边，阻抗∣Z∣为斜边构成了一个直角三角形，称为阻抗三角形，如图2-27(b)所示，可以看出阻抗三角形与电压三角形相似，电压三角形各边除以电流I就得到了阻抗三角形。在阻抗三角形中，R与∣Z∣的夹角叫做阻抗角，其大小等于电压与电流的相位差。

（a）电压三角形（b）阻抗三角形

图2-27RLC串联电路电压三角形和阻抗三角形

2、.RLC串联电路的功率

（1）有功功率

有功功率是指电阻消耗的功率，即

PR=URI=UIcos

（2）无功功率

无功功率是指电感、电容共同存在时的无功功率，用符号Q来表示，即

Q=｜UL-UC｜I=UIsin

电感、电容在储能过程中，电感与电容之间、电感、电容与电源之间不断地进行能量交换，还起着改善电路的功率因数、改变电路性能的作用。

（3）视在功率

视在功率是指电路中的总电压有效值与电流有效值的乘积，用符号S表示，单位为伏安（V·A）或千伏安（kV·A），即

S=UI

视在功率表征电源提供的总功率，也用来表示交流电源的容量。

将电压三角形各边同时乘以电流有效值I，就得到了RLC