6.9 交流电路的电功率 教案 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理《电工基础与技能》（机工版·第2版）

章节课题 6-9 交流电路的电功率 课时 2节 教 学 目 的 1. 熟练掌握：电阻 电容 电感，RL串联电路各种功率的计算方法 2. 正确理解：有功功率和无功功率以及瞬时功率的概念。 3. 一般了解：瞬时功率的概念。 重点难点 重点：电阻 电容 电感功率的计算方法；RL串联电路的功率和功率因数 难点：无功功率 功率因数的概念 教学方法 课堂讲授与练习相结合，综合学生实际，适当处理教材，因材施教，讲解问题时力求清晰明了，注意引导学生对本课程的兴趣和调动学生的学习积极性，并通过练习加深对所学知识的理解与掌握，尽可能达到好的教学效果，以提高学生的理论水平。 教具及参考书 1.《电工基础》 李梅主编 机械工业出版社 2.《电工电子技术基础》 王兆义主编 高等教育出版社 3.《电工基础》 谭恩鼎主编 高等教育出版社 4.《电工基础》 薛涛主编 高等教育出版社 作业 P184 6-3-10 课 后 小 结 1. 电阻为耗能器件，他在交流电路中和在直流电路中一样，都是将电能不可逆地转化为热能 2. 电感和电容都是储能元件，都与电源交换能量而不耗能。“无功”的含义是“交换”，而不是消耗，更不能理解为无用，. 电感是以磁场的形式储存能量，有电流，就存在磁场，就储有电能：电容是以电场的形式储存能量。 教学内容 6-9 交流电路的电功率 教学目的 掌握：电阻 电容 电感，RL串联电路各种功率的计算方法。 理解：有功功率和无功功率以及瞬时功率的概念。 了解：瞬时功率的概念。 技能要求 掌握：功率的测量方法。 了解：功率因数提高的方法。 教学内容 6-9 交流电路的电功率 6.9.1 三大电路元件的电功率 1．电阻电路消耗的功率 根据功率的定义，又根据电压和电流同相位，电阻电路消耗的平均功率为 P = I U 电阻电路消耗的平均功率，也称为电阻电路的有功功率，它等于电阻两端电压与电流有效值之积。在交流电路中，当交流电用有效值表示时，在前面学习的直流电路的基本概念均可用于交流电阻电路的分析。 2．电感电路的功率 （1）电感电路的瞬时功率 根据功率的定义，瞬时功率为 p=u I由数学可以证明，两个同频率正弦函数之积，仍为正弦函数，即瞬时功率亦为一个正弦函数。下面用波形图进行分析。如图6-48所示，当电压和电流同时为正或同时为负时，功率为正；当电压和电流一正一负时，功率为负。当瞬时功率为正时，电感从电源中取用能量，相当于电源的负载；当瞬时功率为负时，电感向电路释放能量，相当于一个电源。因此，电感元件只与电源交换能量，而不消耗能 量，所以电感元件又称为储能元件。 教学内容 交换能量，而不消耗能量，所以电感元件又称为储能元件。 图6-48 电感电路的功率曲线 （2）电感电路的无功功率 为了表示电感与电源之间能量交换的大小，引入了无功功率的概念。电感电路中电压和电流的有效值之积，称为无功功率，即 式中 QL ——无功功率，单位为var（乏）。 具有电感性质的电器设备，如电动机、变压器等，在工作时其线圈的内部都要建立磁场，因此，需要电源向它提供无功功率。“无功”的含义是“交换”，而不是消耗，更不能理解为无用，它是电感性质的电器设备工作的一个必要条件。当然，从电源 的角度看，希望电路的无功功率越小越好。 3．电容电路的功率 （1）瞬时功率 根据功率的定义有 P = u i 电容中的瞬时功率亦为一正弦函数，其波形如图6-49所示。在一个周期内功率时正时负，当瞬时功率为正值时，电容器充 电，相当于电路的负载；当瞬时功率为负值时，电容器放电，相当于一个电源。电容器在一个周期内储存的能量等于放出的能量，所以电容器本身并不消耗能量， 能量， 由于电路谐振时总阻抗最小，所以电路中电流可达最大值，谐振电流为 3．电容或电感两端电压可比电路的总电压大许多倍 当电路谐振时，电感电压与电容电压大小相等，方向相反，互相抵消，电路的总电压等于电阻的电压，即U =UR = R I0 。当电感的感抗（或电容的容抗）比电阻的阻值大许多倍时，会出现 〉〉 电感（或电容）上的电压与外加电压之比，称为电路的品质因数，用Q表示为 从式中可见，Q值越大，电容或电感两端电压就比外加电压高得越多。一般用于谐振的串联电路，R为电感线圈的导体电阻，因其阻值很小，电路有很高的Q值，可达10~