专题十一 电阻、电感、电容的串联电路与交流电路的功率（教案）-浙江省职教高考《电工技术基础与技能》（高教版）专题复习讲练测

专题十一.电阻、电感、电容的串联电路与交流电路的功率（讲义）《电工技术基础与技能》高教版 专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解串联电路中电阻、电容、电感对电压和电流的影响，能够根据电路参数判断电压与电流的相位关系和大小关系。 2.掌握功率和功率因数的定义，并能够应用相应的公式进行计算，理解功率因数对电路性能的影响。 3.提高功率因数的方法的理解，包括添加电容或电感等功率补偿装置。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、端电压与电流的大小关系 从图 8-18 中可以看到,电路的端电压与各分电压构成电压三角形。端电压为直角三角形的斜边。直角边由两个分量组成，一个分量是与电流相位相同的分量,也就是电阻两端的电压 Ur;另一个分量是与电流相位相差 90°的分量也就是电容两端电压 Uc。 由电压三角形可得到:端电压有效值与各分电压有效值的关系是矢量和而不是代数和。 二、交流电路的功率 在直流电路中,电功率等于电压和电流的乘积(P=UI)。而在交流电路中，电压和电流是不断变化的,因此,将电压瞬时值和电流瞬时 的乘积称为瞬时功率,用p 表示,即 下面按各种交流电路来进行讨论。 (1)纯电阻电路的功率 设 所以 画出u、i和p三者的波形,如图 8-25所示。从函数式和波形图均可看出:由于电流和电压同相,所以,瞬时功率总是正值。表示电阻总是消耗功率，把电能转换成热能,这种能量转换是不可逆的。 因为瞬时功率是变化的,不便用于表示电路的功率。为了反映电阻所消耗功率的大小,常用有功功率(也称为平均功率)表示。所谓有功功率就是瞬时功率在一个周期内的平均值,用P表示单位为 W(瓦)。 (2)纯电容电路的功率 设 所以 上式表明,瞬时功率也是正弦函数u、i和p.的波形如图 8-26 所示。由图中可以看出,功率曲线一半为正,，一半为负。因此,瞬时功率的平均值为零，即P=0说明电容元件是不消耗功率的。 电容器是储能元件,当瞬时功率为正值时,表示电容器从电源吸收能量,并储存在电容器内部,此时电容器两端电压增加;当瞬时功率为负值时,表示电容器中的能量返还给电源，此时电容器两端电压减小。在电容器和电源之间进行着可逆的能量转换而不消耗功率，所以,有功功率为零。 (3)纯电感电路的功率 设 所以 上式表明,瞬时功率也是正弦函数。其瞬时功率的平均值也为零,即 P=0,说明电感线圈也不消耗功率，只是在电感线圈和电源之间进行着可逆的能量转换。 [真题练讲] 1.（2022年浙江省统一考试）交流电路中，如何计算功率？ a) P = VI b) P = VIcos(θ) c) P = V/I d) P = V/Icos(θ) 答案：b) P = VIcos(θ) 解析：功率可以通过功率公式 ( P = VIcos(θ) ) 计算。 2.（2019年浙江省统一考试）为什么在交流电路中需要考虑功率因数？ a) 不需要考虑 b) 反映电路性能 c) 对电路没有影响 d) 无法确定 答案：b) 反映电路性能 解析：功率因数反映了电路中有用功率与全部视在功率的比值，是衡量电路性能的重要参数。 3.（2019年山东省统一考试）在一个电阻、电容串联电路中，端电压与电流的大小关系是： a) 电压与电流成正比 b) 电压与电流成反比 c) 电压与电流无关 d) 无法确定 答案：b) 电压与电流成反比 解析：在电阻、电容串联电路中，电压与电流成反比关系，即电阻越大，电压越小。 4.（2021年湖南省统一考试）在电阻、电感、电容串联电路中，电流与电压的相位关系是： a) 电流领先于电压 b) 电流滞后于电压 c) 电流和电压同相位 d) 无法确定 答案：b) 电流滞后于电压 解析：在串联电路中，电流与电压的相位关系取决于电路中的元件，当存在电感或电容时，电流滞后于电压。 5.（2020年浙江省统一考试）交流电路中，如何计算功率因数的提高？ a) 减小电压 b) 增大电流 c) 添加电容 d) 添加电感 答案：c) 添加电容 解析：要提高功率因数，可以通过添加功率补偿装置，如电容器，来改善电路中的感性负载和容性负载的相位差，从而提高功率因数。 [限时练讲] 1.在一个电阻、电容串联电路中，端电压与电流的相位关系是： a) 电压领先于电流 b) 电流领先于电压 c) 电压和电流同相位 d) 无法确定 答案：a) 电压领先于电流 解析：在电阻、电容串联电路中，由于电容的特性，端电压领先于电流。 2.在电阻、电感、电容串联电路中，当电容的阻抗远大于电感时，电路呈现什么样的特性？ a) 纯电阻性质 b) 纯电感性质 c) 纯电容性质 d) 无法确定 答案：c) 纯电容性质 解析：当电容的阻抗远大于电感时，电路呈现纯电容性质。 3.交流电路中，功率因数为1时，端电压与电流的相位关系是： a) 电压领先于电流 b) 电流领先于电压 c) 电压和电流同相位 d) 无法确定 答案：c) 电压和电流同相位 解析：功率因数为1时，表示电压和电流处于相位相同的情况。 4.单相电能表的主要种类是： a) 感应式电能表和电子式电能表 b) 感应式电能表和电容式电能表 c) 电子式电能表和电容式电能表 d) 无法确定 答案：a) 感应式电能表和电子式电能表 解析：单相电能表的两种主要种类是感应式电能表和电子式电能表。 5.如何提高交流电路的功率因数？ a) 减小电流 b) 添加电感 c) 添加电容 d) 增大电压 答案：c) 添加电容 解析：可以通过添加功率补偿装置（如电容器）来提高交流电路的功率因数。 6.单相电能表的准确度等级用什么表示？ a) 数字 b) 字母 c) 0.2、0.5等 d) 无法确定 答案：c) 0.2、0.5等 解析：单相电能表的准确度等级通常用0.2、0.5等表示。 7.LED灯相比传统白炽灯的优势包括： a) 更低的亮度 b) 更高的发热量 c) 更高的能效和寿命 d) 无法确定 答案：c) 更高的能效和寿命 解析：LED灯相比传统白炽灯除了能效和寿命更高外，还具有更低的发热量。 8. 常用电光源的种类有哪些？它们的特点分别是什么？ 解析：常用电光源主要包括白炽灯、荧光灯和LED灯。白炽灯具有较高的亮度和色彩还原性，但能效较低，寿命较短；荧光灯能效较高，寿命较长，但启动时间长且含有汞，对环境有一定影响；LED灯能效极高，寿命长，启动时间短，且无汞，但成本较高。 9. 为什么在交流电路中需要考虑功率因数？ 解析：功率因数反映了电路中有用功率与全部视在功率的比值，是衡量电路性能的重要参数，影响着电路的效率和稳定性。 10. 单相电能表的选用方法需要考虑哪些因素？ 解析：单相电能表的选用方法需要考虑用电负荷情况、计量要求和计量场所等因素，以确保选用的电能表能够满足实际需求和测量要求。 11. 在交流电路中，端电压与电流的大小关系是怎样的？ 解析：端电压与电流的大小关系取决于电路中的阻抗。当电路为纯电阻时，端电压与电流大小成正比关系；当电路中存在电感或电容时，端电压与电流大小的关系还受到相位差的影响，需要通过相位角来计算。 12. 在电阻、电感、电容的串联电路中，电流与电压的相位关系是怎样的？ 解析：在串联电路中，电流和电压的相位关系取决于电路中各个元件的阻抗。若电路中只有电阻，则电流和电压是同相位的；若电路中存在电感和电容，则电流和电压的相位关系由相位差决定，可以通过相位角来描述。 [学法建议] 重点复习知识点： 1. 端电压与电流的相位关系：在电路中，电压和电流之间存在着相位差，这一关系影响着电路的性质和行为。 2. 端电压与电流的大小关系：电路中的端电压和电流大小关系决定着电路的功率转换和能量传递情况。通过分析电路参数，能够确定端电压与电流之间的大小关系。 3. 交流电路的功率和功率因数：交流电路中功率的计算方法，以及功率因数的概念。功率因数是衡量电路效率和稳定性的重要指标。 4. 功率因数的提高：提高功率因数的方法，包括添加电容或电感等功率补偿装置，以优化电路性能和节约能源。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$