5.3 单一元件交流电路（课件）-《电工基础》同步精品课堂（人邮版·第4版）

第五章 单相正弦交流电路 5.3单一元件交流电路 《电工基础》（人邮版•第4版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.掌握各电路电流与电压关系的计算方法。 2.学会计算三种交流电路功率的相关参数。 能力目标 1.通过实验观察，理解电路中各种现象原理。 2.能够运用数学工具分析电路的特性变化。 情感目标 1.培养严谨认真、实事求是的科学研究态度。 2.增强对电路知识的探索兴趣和学习动力。 第五章 单相正弦交流电路 导入情景 01 同学们，想象一下我们的生活场景。当你打开白炽灯，它瞬间亮起；插上电烙铁，它很快发热。这些都是因为有电流通过电阻在做功。但如果把电阻换成电感线圈或者电容器，情况又会怎样呢？就像有些电器启动时会有延迟，这和电感有关；而在一些电子设备中，电容又起着独特的作用。今天，我们就来深入探究这些电路的奥秘。 新知学习 02 一.纯电阻交流电路 纯电阻交流电路是只有电阻负载的交流电路。常见的白炽灯、电炉、电烙铁等交流电路都是纯电阻负载与交流电源组成纯电阻交流电路。 新知学习 02 一.纯电阻交流电路 1.电流与电压的关系 纯电阻交流电路中,设加在电阻R两端的交流电压为uR=URmsinωt 纯电阻交流电路的电流与电压最大值(或有效值)符合欧姆定律。纯电阻交流电路的电流与电压的相位关系是同相。纯电阻交流电路的电流与电压的瞬时值也符合欧姆定律。 新知学习 02 一.纯电阻交流电路 2.电路的功率 在纯电阻交流电路中，电流、电压都是随时间变化的。电压瞬时值u和电流瞬时值i的乘积称为瞬时功率，用小写字母p表示，即p=ui即纯电阻交流电路的瞬时功率为 新知学习 02 一.纯电阻交流电路 纯电阻交流电路的瞬时功率的大小随时间做周期性变化，变化的频率是电流、电压频率的2倍。 纯电阻交流电路的有功功率为P=URI 新知学习 02 一.纯电阻交流电路 想一想： 新知学习 02 一.纯电阻交流电路 想一想： 新知学习 02 二.纯电感交流电路 纯电感交流电路 纯电感交流电路是只有空心线圈的负载而且线圈的电阻和分布电容均忽略不计的交流电路。 新知学习 02 二.纯电感交流电路 1.感抗 交流电通过电感线圈时，电流时刻在变。变化的电流产生变化的磁场，电感线圈中必然产生自感电动势阻碍电流的变化，就形成了电感线圈对电流的阻碍作用。线对交流电的阻碍作用称为电感电抗，简称感抗，用符号X表示，单位是欧姆。感抗的大小与电源频率成正比，与线圈的电感成正比。 新知学习 02 二.纯电感交流电路 2.电流与电压的关系 纯电感交流电路的电流与电压的最大值(或有效值)符合欧姆定律。 新知学习 02 二.纯电感交流电路 3.电路的功率 纯电感交流电路的瞬时功率的大小随时间做周期性p,u,i变化。瞬时功率曲线一半为正，一半为负。为反映纯电感交流电路中能量转换的多少单位时间内能量转换的最大值(即瞬时功率的最大值)，称为无功功率，用符号表示，单位是乏，符号为 var，即纯电感交流电路的功率QL=UII 新知学习 02 二.纯电感交流电路 想一想： 新知学习 02 二.纯电感交流电路 想一想： 新知学习 02 三.纯电容交流电路 纯电容交流电路是只有电容器的负载,而且电容器的漏电电阻和分布电感均忽略不计的交流电路。 1.容抗 交流电通过电容器时,电源和电容器之间不断地充电纯电容交流电路和放电，电容器对交流电也会有阻碍作用。把电容器对交流电的阻碍作用称为电容电抗，简称容抗，用符号Xc表示，单位是欧姆。 理论和实验证明，容抗的大小与电源频率成反比，与电容器的电容量成反比 新知学习 02 三.纯电容交流电路 2.电流与电压的关系 纯电容交流电路的电流与电压最大值(或有效值)符合欧姆定律。纯电容交流电路的电流与电压的相位关系为纯电容交流电路两端的电压滞后电流，或者说电流超前电压。 新知学习 02 三.纯电容交流电路 3.电路的功率 纯电容交流电路的瞬时功率为 电容元件虽然不消耗功率,但与电源之间在不断地进行能量交换,即电容器的充电和放电。 新知学习 02 三.纯电容交流电路 想一想： 新知学习 02 三.纯电容交流电路 想一想： 新知学习 02 知识小结 纯电阻交流电路中，电流与电压数量、瞬时值均符合欧姆定律，且同相，有功功率为P = URI ，瞬时功率变化频率是电流、电压的两倍。纯电感交流电路里，感抗与电源频率、线圈电感成正比，电流与电压有效值符合欧姆定律，有功功率为零，无功功率为QL = UII 。纯电容交流电路，容抗与电源频率、电容量成反比，电流超前电压，虽不消耗功率，但和电源存在能量交换。这些知识为理解交流电路特性、分析电路运行奠定基础。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目1:纯电容交流电路的电容元件（ ）功率。 A. 消耗 B. 不消耗 C. 有时消耗 D. 只消耗有功功率 答案：B 解析：纯电容交流电路的电容元件虽然不消耗功率，但与电源之间在不断地进行能量交换。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2：纯电容交流电路中，容抗的大小与电源频率和电容器电容量的关系是（ ）。 A. 与频率成反比，与电容量成反比 B. 与频率成正比，与电容量成正比 C. 与频率成正比，与电容量成反比 D. 与频率成反比，与电容量成正比 答案：A 解析：理论和实验证明，容抗的大小与电源频率成反比，与电容器的电容量成反比。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3：以下关于三种交流电路（纯电阻、纯电感、纯电容）的说法，正确的是（ ）。 A. 只有纯电阻交流电路有功率损耗 B. 纯电感和纯电容交流电路的电流与电压相位关系相同 C. 三种电路中电流与电压最大值（或有效值）都不符合欧姆定律 D. 纯电容交流电路的容抗与频率无关 答案：A 解析：纯电阻交流电路有有功功率损耗，纯电感交流电路有功功率为零，纯电容交流电路电容元件不消耗功率纯电阻、与电压最大值（或有效值）符合欧姆定律；纯电容交流电路的容抗与频率成反比，不是无关。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目4：纯电容交流电路中，容抗的大小与电源频率和电容器电容量的关系是（ ）。 A. 与频率成反比，与电容量成反比 B. 与频率成正比，与电容量成正比 C. 与频率成正比，与电容量成反比 D. 与频率成反比，与电容量成正比 答案：A 解析：理论和实验证明，容抗的大小与电源频率成反比，与电容器的电容量成反比。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5：纯电感交流电路的无功功率单位是（ ）。 A. 瓦（W） B. 伏安（VA） C. 乏（var） D. 欧姆（Ω） 答案：C 解析：纯电感交流电路的无功功率单位是乏，符号为 var。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目6： 在纯电感交流电路中，对交流电的阻碍作用称为____，用符号X表示。 答案：感抗 解析：按照纯电感交流电路部分的定义，电感线圈对交流电的阻碍作用是感抗。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 纯电感交流电路的有功功率是____。 答案：零 解析：因为纯电感交流电路的瞬时功率平均值为零，所以有功功率为零。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 在纯电容交流电路中，电容器对交流电的阻碍作用称为____。 答案：容抗 解析：根据定义，把电容器对交流电的阻碍作用称为电容电抗，简称容抗。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目9： 纯电容交流电路中电流与电压的相位关系是电流____电压。 答案：超前 解析：纯电容交流电路两端的电压滞后电流，也就是电流超前电压。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 纯电容交流电路的电容元件____功率，但与电源之间在不断地进行能量交换。 答案：不消耗 解析：电容元件虽然不消耗功率，但与电源之间在不断地进行能量交换。 本次课主要学习了电源与电源电动势相关知识。电源能将其他形式能转化为电能，种类多样。电源电动势衡量电源力做功能力，通过公式 E = W/q 计算。还了解新能源汽车及其动力电源，认识到其发展的机遇与挑战。 课堂小结 04 这节课我们学习了三种交流电路。纯电阻交流电路中电流与电压同相，符合欧姆定律，有功功率为 P = URI，瞬时功率周期性变化。纯电感交流电路有感抗，电流电压符合欧姆定律，有功功率为零，有无功功率 QL = UII。纯电容交流电路有容抗，电流超前电压，电容元件不消耗功率但进行能量交换。 作业布置 05 1.推导纯电阻电路功率公式，举例说明应用。 2.比较纯电感和纯电容电路的电流相位。 3.计算给定参数下纯电容的容抗大小。 感谢观看 $$