高二高教版电工基本电路安装与测试 项目6任务1认识单相交流电源教案2

《电工基本电路的安装与测试（第2版）》项目6教案　　 项目6 安装与测试单相交流电路 任务1 认识单相交流电源 【教学目标】 ●知道正弦交流电的概念。 ●熟悉正弦交流电的三要素。 ●熟悉正弦交流电的表示法。 【教学重点】 正弦交流电的三要素与表示法 【教学难点】 正弦交流电的矢量图表示法 【参考学时】 6学时 【教学过程】 一、任务导入 列举实例，让学生认识正弦交流电，激发学生学习兴趣。 二、任务实施 1.认识单相交流电源 单相交流电源是由一根相线（俗称火线）和一根中线（俗称零线）组成的两线制电源。观察学校实训室的单相交流电源配置情况，填入表中。 学校实训室单相交流电源配置情况 序号 单相交流电源输出电压/V 数量 备注 1 2 3 2．认识正弦交流电的三要素 在电路中，大小和方向随时间作周期性变化的电流和电压，分别称为交变电流和交变电压，统称交流电。 大小和方向随时间按正弦规律变化的电压与电流，称为正弦交流电，即单相交流电，其文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“～”表示，如图所示。大小和方向随时间不按正弦规律变化的电压与电流，称为非正弦交流电，如图所示。交流电流与电压在变化过程中的任一瞬间，都有确定的大小和方向，称为交流电的瞬时值，分别用小写字母i、u、e表示电流、电压和电动势。 单相交流电 非正弦交流电（三角波） （1）交流电变化的范围 ①最大值 正弦交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示正弦交流电变化的范围，称为交流电的最大值，又称振幅、幅值或峰值，用Im、Um、Em分别表示电流、电压、电动势的最大值。 ②有效值 让直流电和交流电分别通过阻值相等的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，如图所示。这一直流电的数值称为交流电的有效值，分别用I、U、E来表示电流、电压、电动势的有效值。 交流电的有效值 正弦交流电最大值与有效值的关系为 ＝　　　有效值 最大值 即　　　　或 （2）交流电变化的快慢 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，用字母T表示，单位是秒（s）。 ②频率 正弦交流电在1s内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，用f表示，单位是赫〔兹〕，符号为Hz。频率的常用单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）： ③角频率 正弦交流电在1秒钟内变化的电角度，称为正弦交流电的角频率，用字母ω表示，单位是弧度/秒，符号为rad/s。 角频率与周期、频率之间的关系为 ω＝2πf ＝ f ＝ （3）交流电变化的起点 ①相位与初相位 相当于角度的量ωt+0决定了正弦交流电的大小、方向和变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分，称为正弦交流电的相位，也称相角。 t＝0时的相位，称为初相位，简称初相，用字母0表示。初相位反映的是正弦交流电在计时起点的大小、方向和变化趋势。初相位0的变化范围一般为－π0π。 ②相位差与相位关系 两个同频率交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用Δ表示。即 Δ＝（ωt+01）－（ωt+02）＝01－02 表明了两个同频率交流电在时间上超前或滞后的关系，即相位关系。在实际应用中，规定相位差的范围一般为－πΔπ。 如图（a）所示，当Δ＞0时，称为u1超前u2，或者说u2滞后u1；如图（b）所示，当Δ＜0时，称为u1滞后u2，或者说u2超前u1。 （a）u1超前u2　　　　　 　 　（b）u1滞后u2 两个同频率交流电的相位关系 当Δ＝0时，称为两个交流电同相，即两个同频率交流电的相位相同，如图（a）所示；当Δ＝π时，称为两个交流电反相，即两个同频率交流电的相位相反，如图（b）所示；当Δ＝时，称为两个交流电正交，如图（c）所示。 （a）同相　　　　　　　 （b）反相　　　　　（c）正交 两个同频率交流电的同相、反相和正交 3．认识正弦交流电的表示法 （1）解析法 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，简称解析法，其表达方法为 即正弦交流电的电流、电压和电动势解析式分别为 i=Imsin( t+i0) u=Umsin( t+u0) e=Emsin( t+e0) （2）图像法 用正弦曲线表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为波形图表示法，简称波形图，也称图像法。 正弦交流电的波形图表示法 几种常见正弦交流电的波形图如图所示。 常见正弦交流电的波形图 （3）矢量法 矢量表示法是在一个直角坐标系中用绕原点旋转的矢量来表示正弦交流电的方法。 在任一瞬间，旋转矢量在纵轴上的投影就是该时刻正弦量的瞬时值。 正弦交流电的旋转矢量 旋转矢量的长度为正弦量的