授课日期年月日第课时第一节纯电阻电路一、电路:1.纯电阻电路:交流电路中若只有电阻,这种电路叫纯电阻电路。
2.电阻元件对交流电的阻碍作用,单位二、电流与电压间的关系:1.大小关系:设在纯电阻电路中,加在电阻R上的交流电压u U m sint,则通过电阻R的电流的瞬时值为:i =Ru=RtUsinm I m sin tImRUmI =2mIRU2m=RUIRU:纯电阻电路中欧姆定律的表达式,式中:U、I为交流电路中电压、电流的有效值。
2.相位关系:(1)在纯电阻电路中,电压、电流同相。
(2)表示:解析式、相量图和波形图。
例:在纯电阻电路中,电阻为44,交流电压u311sin(314t30)V,求通过电阻的电流多大?写出电流的解析式。
练习:已知交流电压u=2202sin(314t45)V,它的有效是 ,频率是,初相是。
若电路接上一电阻负载R220,电路上电流的有效值是,电流的解析式是。
小结:1.纯电阻电路中欧姆定律的表达式。
课前复习:电阻元件上电流、电压之间的关系1.大小关系2.相位关系第二节纯电感电路一、电路:二、电感对交流电的阻碍作用:1.演示:电感在交、直流电路中的作用2.分析与结论:电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。
对于直流电起阻碍作用的只是线圈电阻,对交流电,除线圈电阻外,电感也起阻碍作用。
(1)电感对交流电有阻碍作用的原因。
(2)感抗:电感对交流电的阻碍作用。
用X L表示,单位:。
(3)感抗与ω、L有关:①L越大,X L就越大,f越大,X L就越大。
②X L与L、f有关的原因。
③X L L2 f L单位:X L―欧姆();f-赫兹(Hz);L-亨利(H)。
(4)电感线圈在电路中的作用:通直流、阻交流,通低频、阻高频。
(5)应用:低频扼流圈:用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫低频扼流圈。
高频扼流圈:用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫高频扼流圈。
三、电流与电压之间的关系: 1.大小关系:I =LX UI m =LX U m( i LX u ) 2.相位关系:(1)电流落后电压2π。
(2)表示 :解析式、相量图和波形图。
练习:已知交流电压u 2202sin (314 t + 45)V ,它的有效值是 ,频率是 ,初相是 。
若电路接上一纯电感负载X L =220,则电路上电流的有效值是 ,电流的解析式 。
小结:1.纯电感电路中欧姆定律的表达式。
2.感抗的计算式。
3.电感两端的电压和通过电感的电流的相位关系。
4.电感线圈在电路中的作用。
课前复习:电感元件上电流、电压之间的关系1.大小关系2.相位关系第三节纯电容电路一、电路:二、电容对交流电的阻碍作用:1.演示:电容在交、直流电路中的作用结论:直流电不能通过电容器,交流电能“通过”电容器。
原因:当电源电压增高时,电源给电容器充电,当电源电压降低时,电容器放电,充放电交替进行。
2.分析和结论:(1)电容对交流电的阻碍作用叫容抗。
用X C表示。
(2)X C与ω、C有关XC=Cω1=Cfπ21(3)分析:为什么会产生X C,为什么X Cω1,X CC1(4)电容器在电路中的作用:通交流、隔直流;通高频、阻低频。
(5)应用:隔直电容:使交流成分通过,而阻碍直流成分通过,做这种用途的电容器叫隔直电容。
高频旁路电容:高频成分通过电容器,而使低频成分输入到下一级,做这种用途的电容器叫高频旁路电容。
三、电流与电压的关系: 1.大小关系:ICX UI m =C X U m(i CX u ) 2.相位关系 (1)电流超前电压2π(2)表示:解析式、波形图、相量图。
练习:已知交流电压u =2202sin (314t 45)V ,它的有效值是 ,频率是 ,初相是 。
若电路接上一纯电容负载X C =220,则电路上电流的有效值是 ,电流的解析 。
小结:1.纯电容电路中欧姆定律的表达式。
2.容抗的计算式。
3.电容两端的电压和通过电容的电流的相位关系。
4.电容器在电路中的作用。
课前复习:填表电阻元件电感元件电容元件对交流电的阻碍作用电压、电流的大小关系电压、电流的相位关系相量图(以电流为参考相量)第四节电阻、电感、电容的串联电路一、RLC串联电路:由电阻、电感、和电容相串联所组成的电路叫RLC串联电路。
1.电路:设在上述电路中通过的正弦交流电流为I I m sinωt则:u R=I m R sinωtuL=I m X L sin(ωt+2π)= ImωL sin(ωt+2π)uC= I m X C sin(ωt2π)ImC1sin(ωt-2π)uAB= u R+ u L+ u C2.相量图:(以电流为参考相量)图(1)3.端电压与电流的关系: (1)大小关系:①电压三角形:电路的端电压与各分电压构成一直角三角形,叫电压三角形。
(图(1))②RLC 串联电路中欧姆定律的表达式:I ZU ∣Z ∣22)(C L X X R -+∣Z ∣——阻抗 单位:欧姆()U22)(C L R U U U -+③电抗:感抗与容抗之差叫电抗。
用X 表示X X LX C单位:欧姆() ④阻抗三角形 (图(2))阻抗角:∣Z ∣与R 两边的夹角 =arctan RX X C L -=arctanRX图(2)(2)相位关系:①当X L X C 时,端电压超前电流j 角,电路呈电感性,称为电感性电路。
j j u j i arctan (U L U C U R 0 ②当X L <X C 时,端电压滞后电流j 角,电路呈电容性,称为电容性电路。
j j u j I =arctan (U L U C )U R 0 ③当X L X C 时,端电压与电流同相,电路呈电阻性,电路的这种状态叫串联谐振。
j = j u j i = arctan (U L U C )U R 0例 :在 RLC 串联电路中,交流电源电压 U = 220 V ,频率 f = 50 Hz ,R = 30 W ,L = 445 mH ,C = 32 mF 。
试求:(1) 电路中的电流大小 I ;(2) 总电压与电流的相位差 j ;(3) 各元件上的电压 U R 、U L 、U C 。
解:(1) X L = 2p fL » 140 W,X C =12fCπ » 100 W, 22()50ΩL C Z R X X =+-=4.4A UI Z== (2)40arctanarctan 53.130L C X X R ϕ-===即总电压比电流超前 53.1° ,电路呈感性。
(3) U R = RI = 132 V ,U L = X L I = 616 V ,U C = X C I = 440 V 。
二、RLC 串联电路的二个特例: 1.当X C0时,电路为R -L 串联电路U =22L R U U +=I 22L X R +=I ∣Z ∣或I =ZU ∣Z ∣=22LX R+2.当X L0时,电路为RC 串联电路U 22CR U U +=I 22C X R +=I ∣Z ∣或IZU ∣Z ∣=22CX R +例:在 RL 串联电路中,已知电阻 R = 40 W ,电感L = 95.5 mH ,外加频率为 f = 50 Hz 、U = 200 V 的交流电压源,试求:(1) 电路中的电流 I ; (2) 各元件电压U R 、U L ;(3) 总电压与电流的相位差 j 。
解:(1)X L = 2p fL » 30 W 2250ΩLZ R X =+= 则 4A UI Z== (2)U R = RI = 160 V ,U L = X L I = 120 V 显然 22R L U U U =+=200V(3)30arctan arctan 36.940L X R ϕ===即总电压 u 比电流 i 超前 36.9° ,电路呈感性。
练习:授课日期年月日第课时课前复习:1.在RLC串联电路中,欧姆定律的表达式。
2.电路端电压与各元件两端的电压的关系。
3.电路总阻抗与电阻、感抗、容抗的关系。
4.电路端电压和电流的相位关系。
第五节串连谐振电路一、谐振的定义和条件:1.定义:在RLC串联电路中,当电路端电压和电流同相时,电路呈电阻性,电路的这种状态叫串联谐振。
2.串联谐振的条件I =ZU∣Z∣=22)(CLXXR-+串联谐振的条件:XLXCωLC1ωωLC1fLCπ213.电路实现谐振的方法:教学后记(1)电源频率一定,可调节L 或C 的大小来实现谐振。
(2)当电路参数L 、C 一定时,可改变电源频率。
二、串联谐振的特点:1.阻抗最小,且为纯电阻∣Z 0∣R 。
2.电路中电流最大,并与电源电压同相I 0 =Z U =RU3.电感和电容两端的电压相等,且相位相反,其大小为总电压的Q 倍(电压谐振)。
U L I 0X L =RU X L =U RL 0ω= Q UU C I 0X C RU X C Q U U RI 0 R RU R UU LU CQU其中:Q = RL 0ω =CR01ω Q ——串联谐振电路的品质因数(1)减小电阻,则电路消耗的能量就小,电路品质因数高。
(2)增大线圈的电感量L ,线圈储存的能量就多,在损耗一定时,同样说明电路品质好。
4.谐振时,电能仅供给电路中电阻消耗,电源与电路间不发生能量转换,而电感与电容间进行着磁场能和电场能的转换。
三、串联谐振的应用:1.收音机中的调谐接收回路。
2.调谐方法:改变C 或L 的值。
四、谐振电路的选择性:1.选择性:选择性即电路选择信号的能力,也即电路的选频本领。
2.影响电路选择性的因素:(1)讨论方法作谐振曲线→结论谐振曲线:以f (或ω)作为自变量,把回路电流i 作为它的函数,绘成的函数曲线。
(2)结论:Q 值越大,谐振曲线越陡,电路的选择性越好。
(3)提出问题:电路的Q值是不是越高越好呢?3.品质因数和通频带的关系:从分析谐振曲线得出结论:(1)谐振电路的通频带:当回路外加电压的幅值不变时,回路中产生的电流不小于谐振值的0.707倍的一段频率范围,简称带宽,用Δf表示。
f=f f1;fQf(2)Q值越高,电路的选择性越好,但电路传送信号的频带越窄(即通频带Δf越窄),因此Q值过大容易造成信号失真。
所以Q和Δf是辨证的统一,在实际应用中可根据具体情况,两者有所侧重,例如普及型收音机和收录机就各有侧重。
练习:2.选择题(8)、(9)。
3.填充题(5)~(9)。
小结:1.谐振条件及谐振频率。
2.谐振特点:4点。
3.选择性与通频带的关系课前复习:1.RLC串联电路的相量图。
2.RLC串联电路中,端电压和电流之间的关系。
第六节电阻、电感、电容的并联电路一、RLC并联电路:由电阻、电感和电容并联组成的电路1.电路:设在AB两端加正弦交流电压u U m sinωt,则各支路上的电流分别为:iR=I R m sinωt I RRUiLIC msin(ωt2π)IL=LXUiCIC msin(ωt2π)IC=CXU2.相量图:以电压为参考相量(1)X L X C(2)X L X C(3)X L X C3.总电流和电压之间的关系:(1)总电流和电压的大小关系:①电流三角形:电路中总电流与各支路电流构成一个直角三角形,叫电流三角形。