2.2 电路的认识（二）（课件）《照明线路安装与检修》（劳保版）同步精品课堂

同步精品课堂—中职专业课 2.2 电路的认识（二） 《照明线路安装与检修》（劳保版） 学习目标 学习目标 知识认知目标：能够准确阐述电阻串联、并联电路的特点，熟练运用电阻串、并联公式进行总电阻计算，以及求解串联电路中的电压分配和并联电路中的电流分配问题。 职业素养目标：激发学生对电路知识的学习兴趣，提升学生对物理学科中电学领域的探索热情，让学生感受到电路知识在实际生活中的广泛应用和重要价值。 技能应用目标：通过对电阻串、并联电路的分析与计算，以及正弦交流电相关问题的探讨，有效提升学生运用物理知识解决实际电路问题的能力，增强逻辑思维和分析推理能力。 安全规范目标：熟练识别常用照明电气设备图形符号，准确说出每个符号所代表的设备名称及其在电路中的基本功能。 在生活中，你们有没有遇到过这样的情况：当我们把多个小彩灯串联起来装饰房间时，其中一个小彩灯坏了，其他小彩灯也都不亮了；而把家里的灯泡和电视并联在电路中，灯泡和电视却能各自独立工作，互不影响。这是为什么呢？这背后其实就隐藏着电阻串联和并联的奥秘，这也是我们今天要学习的重要内容。 课前导入 电阻的串、并联 1.电阻的串联 (1)电阻的串联电路 把两个或两个以上电阻首尾相接连成一串，中间没有分支，称为电阻的串联电路。 图 2-1-6 所示为两个电阻的串联电路。 (2)电阻串联电路的特点 1)串联电路中流过各电阻的电流为同一个电流，即 I=I1=I2 2)串联电路的总电阻等于各串联电阻R1、R2之和，即 R=R1+R2 3)串联电路两端的总电压等于各串联电阻上分电压U1、U2之和，即 U=U1+U2 (3)电阻串联电路的用途 1)增大电路的总电阻。串联越多，阻值越大。 2)从高电压中分出低电压。 电阻的串、并联 2.电阻的并联 (1)电阻的并联电路 把两个或两个以上电阻的首端接在一起，尾端接在一起，然后接在电路的两个端点上称为电阻的并联电路。如图 2-1-7所示为两个电阻的并联电路。 (2)电阻并联电路的特点 1)并联电路中各电阻上所加的电压U1、U2为同一电压，即 U=U1=U2 2)并联电路中的总电流，等于各电阻上电流I1、I2之和，即 I =I1 +I2 3)并联电路总电阻的倒数，等于各并联电阻R1、R2倒数之和，即 1/R=1/R1+1/R2 (3)电阻并联电路的用途 1)减小电路的总电阻。并联越多，阻值越小。 2)各电阻上可获得同一电压。 3)从大电流中分出小电流。 正弦交流电的基本知识 1.交流电 所谓交流电，是指大小和方向都随时间作周期性变化的电流(或电动势、电压)。日常生活或生产中用的交流电是随时间按正弦规律交变的，所以叫作正弦交流电，简称交流电。 注意:交流电的大小和方向都在变化，如果只有大小变化，而方向没有变化的不是交流电，而是直流电。例如，电池供电的电流、电压随时间的增加，电流逐渐减小，电压逐渐降低。 正弦交流电的基本知识 2.正弦交流电动势的产生 如图 2-1-8所示为一台交流发电机工作原理示意图。一对固定于机壳上的磁极，磁极间有一个可以自由转动的电枢，电枢上绕着绕组，绕组两端分别接在两个彼此绝缘的铜环上，铜环上装有电刷，通过铜环和电刷使绕组和外电路的负荷连接。当磁场中的绕组被原动机带动转动时，绕组中产生了感应电动势。 正弦交流电的基本知识 由导线切割磁力线产生感应电动势的原理可知，当导线长度L和切割速度，一定时感应电动势的大小取决于磁通密度B的大小。为了得到随时间按正弦规律变化的交流电动势，在制造发电机时将磁极做成一定的形状，使磁通密度沿着电枢表面垂直方向按正弦规律分布，即 B=Bmsinα 当绕组单位时间内旋转的角度(又称角速度)为ω时，空间角α=ωt，则感应电动势e随时间变化的规律可写成: e=Emsinωt 正弦交流电的基本知识 3.周期与频率 正弦交流电随时间按正弦规律，由正到负、由负到正周而复始地变化。变化一周所需要的时间叫作周期，单位为s，符号用T表示，如图2-1-9所示。 每秒正弦量交变的次数叫作频率，单位为 Hz(赫兹)，用f表示。我国电网采用的频率是50Hz。周期和频率互为倒数，即 f=1/T 正弦交流电的基本知识 4.瞬时值与最大值 (1)瞬时值 交流电任一时刻的数值称为瞬时值，用英文小写字母表示，如电流用i，电压用u，电动势用e等。 (2)最大值 正弦交流电瞬时值中的最大值，用有下标m的英文大写字母表示。如交流电流、电压、电动势的最大值分别用Im、Um、Em表示。对于给定的正弦交流电，最大值是常数，在一个周期内出现两次，即正最大值和负最大值。 正弦交流电的基本知识 5.有效值 交流电的瞬时值是随时间变化的，用瞬时值来反映交流电在电路中产生的效果很不方便。同时，用最大值也不能确切地反映出交流电的大小。工程中常用有效值。如果一个交变电流通过一个电阻，在一个周期的时间内所产生的热量和某一直流电流通过同一电阻，在相等的时间内所产生的热量相等，则此直流值就定义为该交流电的有效值。即交变电流的有效值等于与它热效应相当的直流值。 正弦交流电的基本知识 交流电的有效值用英文大写字母表示，如用I、U、E分别表示电流、电压、电动势的有效值。 正弦交流电的有效值等于最大值的1/即0.707倍，或者说正弦交流电的最大值等于有效值的√2倍，即近似为 1.414 倍。 正弦交流电的基本知识 6.相位、初相位和相位差 (1)相位、初相位 在交流发电机中，当电枢绕组平面的起始位置与中性面a-a'重合时，感应电动势瞬时值的表达式为 e=Emsinα=Emsint 相位是随时间变化的，它决定了正弦电动势瞬时值的大小和方向。t=0时的相位角叫初相位角或初相位。 正弦交流电的基本知识 (2)相位差 两个完全相同的电枢绕组，它们在电枢上的空间位置如图2-1-12a所示。由于它们绕在同一电枢上，所以两个绕组以同一角速度切制磁力线，它们产生的感应电动势分别为: e1= Emsin(t+ ) e2= Emsin(t+ ) 常用照明电气设备图形符号 常用照明电气设备图形符号见表2-1-1。 随堂练习 1.​周期是指正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间，单位是秒，它反映了交流电变化的快慢，周期越长，变化越慢；频率是指单位时间内正弦交流电完成周期性变化的次数，单位是赫兹，频率越高，表明交流电变化得越快。​它们的关系是互为倒数。 2.分压作用，通过串联不同阻值的电阻，可以按照电阻比例分配电压，满足不同用电器对电压的需求 ；​限流作用，增大电路总电阻，减小电路中的电流，防止电流过大损坏电路元件 ；​改变电路的总电阻，以满足特定的电路设计要求 。 1.解释正弦交流电中周期和频率的概念，并说明它们的关系。 2.串联电阻的作用。 问题 答案 课堂练习 1.正弦交流电动势的产生是基于（ ）原理 A. 电磁感应 B. 电流的热效应 C. 电流的磁效应 D. 静电感应 答案：A 解析：正弦交流电动势是通过导体在磁场中做切割磁感线运动，基于电磁感应原理产生的。 课堂练习 2.已知正弦交流电压 u = 311sin (314t + π/6) V，其最大值为（ ） A. 311V B. 220V C. 314V D. π/6V 答案：A 解析：对于正弦交流电压表达式 u = Umsin (ωt + φ)，Um 就是最大值，所以此电压最大值为 311V 。 课堂练习 3.相位、初相位和相位差的单位是（ ） A. 伏特 B. 安培 C. 弧度 D. 欧姆 答案：C 解析：相位、初相位和相位差描述的是正弦交流电变化的进程，单位是弧度。 课堂练习 4.电阻 R1 和 R2 并联，已知 R1=4Ω，R2=4Ω，总电流 I = 3A，则通过 R1 的电流 I1 为（ ） A. 1A B. 1.5A C. 2A D. 3A 答案：B 解析：电阻并联时，各支路电压相等，总电阻 R 总 = R1×R2/(R1 + R2)= 4×4/(4 + 4)= 2Ω ，总电压 U = I×R 总 = 3×2 = 6V ，通过 R1 的电流 I1 = U/R1 = 6/4 = 1.5A 。 课堂练习 5.我国电力系统中正弦交流电的频率是（ ） A. 50Hz B. 60Hz C. 100Hz D. 220Hz 答案：A 解析：我国电力系统规定正弦交流电的频率为 50Hz 。 课堂练习 6.已知正弦交流电的频率 f = 100Hz，则其周期 T 为（ ） A. 0.01s B. 0.1s C. 1s D. 10s 答案：A 解析：由 T = 1/f ，将 f = 100Hz 代入可得 T = 1/100 = 0.01s 。 课堂练习 7.正弦交流电动势 e = 220√2sin (314t - π/3) V，其初相位是（ ） A. 314 B. 220√2 C. -π/3 D. π/3 答案：C 解析：在正弦交流电动势表达式 e = Emsin (ωt + φ) 中，φ 为初相位，所以此电动势初相位是 -π/3 。 课堂练习 8.两个同频率正弦交流电，若相位差为 π，则它们的关系是（ ） A. 同相 B. 反相 C. 正交 D. 超前 答案：B 解析：当两个同频率正弦交流电相位差为 π 时，它们的方向始终相反，是反相关系。 课堂练习 9.电阻 R1=10Ω 与 R2 并联后总电阻为 5Ω，则 R2 为（ ） A. 5Ω B. 10Ω C. 15Ω D. 20Ω 答案：B 解析：根据电阻并联公式 1/R 总 = 1/R1 + 1/R2 ，将 R1=10Ω，R 总 = 5Ω 代入，1/5 = 1/10 + 1/R2 ，解得 1/R2 = 1/5 - 1/10 = 1/10 ，所以 R2 = 10Ω 。 课堂练习 10.两个电阻 R1=2Ω，R2=3Ω，它们串联后的总电阻为（ ） A. 1Ω B. 5Ω C. 0.6Ω D. 6Ω 答案：B 解析：根据电阻串联公式 R 总 = R1 + R2，将 R1=2Ω，R2=3Ω 代入可得 R 总 = 2Ω + 3Ω = 5Ω 。 课堂练习 11.电阻串联时，总电阻的计算公式为__________。 答案：R总=R1+R2++Rn 解析：在串联电路中，各电阻依次连接，总电阻等于所有串联电阻之和，这是电阻串联的基本特性。 课堂练习 12.正弦交流电的周期T和频率f的关系是__________。 答案： 解析：周期是交流电完成一次周期性变化所需的时间，频率是单位时间内完成周期性变化的次数，二者互为倒数关系。 课堂练习 13.两个电阻R1=5Ω，R2=10Ω并联，其总电阻R总为__________Ω 答案： 解析：根据电阻并联公式，将 =5Ω， =10Ω 代入，=Ω 课堂练习 14.正弦交流电动势的产生是基于__________原理。 答案：电磁感应​ 解析：当导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电动势，正弦交流电动势就是基于此原理产生的。 课堂练习 15.正弦交流电的瞬时值表达式为 ​e=Emsin(ωt+φ)，其中Em表示__________。 答案：最大值​ 解析：在该表达式中，Em是正弦交流电动势能够达到的最大数值，称为最大值。 课堂练习 16.我国电力系统中正弦交流电的频率是__________Hz。 答案：50​ 解析：我国规定电力系统中正弦交流电的标准频率为 50Hz，这是电力行业的基本参数之一。 课堂练习 17.相位差是指两个__________正弦交流电的相位之差。 答案：同频率​ 解析：只有同频率的正弦交流电之间讨论相位差才有意义，相位差反映了它们在时间上的先后关系。 课堂练习 18.图形符号 “—| |—” 表示的是__________。 答案：开关​ 解析：“—| |—” 是电气图纸中常用的表示开关的图形符号，用于直观展示电路中的开关元件。 课堂练习 19.电阻R1和R2串联，已知R1两端电压为3V，R2两端电压为6V，则总电压为__________V。 答案：9​ 解析：在串联电路中，总电压等于各部分电路电压之和，所以总电压 ​U=3V+6V=9V。 课堂练习 20.正弦交流电在一个周期内的平均值为__________。 答案：0​ 解析：由于正弦交流电在一个周期内，其正半周和负半周的数值大小对称，相互抵消，所以平均值为 0。 课后作业 (1)简述电阻串联电路的特点。 (2)简述电阻并联电路的特点。 课堂小结 $$