《电工基础》教案第五章正弦交流电路(中职教育)

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1、第五章正弦交流电路5.1正弦交流电的基本概念一、教学目标1、了解正弦交流电的产生。2、理解正弦量解析式、波形图、三要素、有效值、相位、相位差的概念。3、掌握正弦量的周期、频率、角频率的关系掌握同频率正弦量的相位比较。二、教学重点、难点分析重点：1、分析交流电产生的物理过程。使同学了解线圈在磁场屮旋转一-周的吋间内，电流的大小及方向是怎样变化的。2、掌握正弦量的周期、频率、角频率的关系，掌握同频率正弦量的相位比较。3、交流电冇效值的概念。难点：1、交流电的有效值。三、教具手摇发电机模型、电流表、小灯泡。电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I•知识回顾提问：什么条件下会产生

2、感应电流？根据电磁感应的知识，设计一个发电机模型。学生设计：让矩形线框在匀强磁场中匀速转动。II•新课一、交流电的产生1、演示实验如图5・3所示作演示实验，演示交流电的产生。展示手摇发电机模型，介绍主要部件（对应学生设计的发电机原理图），进行演示。第一次发电机接小灯泡。当线框缓慢转动吋，小灯泡不亮；当线框快转吋，小灯泡亮了，却是一闪一闪的。第二次发电机接电流表。当线框缓慢传动时电流计指针摆动；仔细观察，可以发现：线框每转一周，电流计指针左右摆动一次。表明电流的人小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。2、分析——交流电的变化规律投影显示（或挂图）:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程。

3、甲乙丙丁戊图1交流电发电机原理示意图（1）线圈平面垂直于磁感线（甲图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行,线圈中没冇感应电动势，没冇感应电流。（教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最人，感应屯动势最小为零，感应电流为零。）（2）当线圈平面逆时针转过90。时（乙图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂盲切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。（3）再转过90。时（丙图），线圈又处于中性面位置，线圈中没冇感应电动势。（4）当线圈再转过90。吋，处于图（丁）位置，ab、cd边的瞬吋速度

4、方向，跟线圈经过图（乙）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图乙）位置相反。（5）再转过90。线圈处于起始位置（戊图），与（甲）图位置相同，线圈中没有感应电动势。分析小结：线圈abed在外力作用下，在匀强磁场中以角速度e匀速转动时，线圈的ab边和cd边作切割磁感线运动，线圈产牛感应电动势。如果外电路是闭合的，闭合冋路将产生感应电流。ab和cd边的运动不切割磁感线时，不产生感应电流。设在起始时刻，线圈平而与屮性而的夹角为％,（时刻线圈平而与屮性而的夹角为Q+0o。分析得出，cd边运动速度v与磁感线方向的夹角也是Q+0o，设cd边长度为厶磁场的磁感应强度为则曲于cd边作切割磁感线运

5、动所产生的感应电动势为ecd=BLv+©（））同理，ab边产生的感应电动势为eah=BLvs（cot+珞）由于这两个感应电动势是吊联的，所以整个线圈产生的感应电动势为e=eah+ecd=2BLvsin（曲+0°）=Emsin（69/+0°）（工弋5・1）式中，Em=2BLv是感应电动势的最大值，乂叫振幅。可见，发电机产生的电动势是按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。二、正弦交流电的周期、频率和角频率如图2所示，为交流电发电机产生交流电的过程及其对应的波形图。1、周期交流电完成一次周期性变化所用的吋间，叫做周期。也就是线圈匀速转动一周所用的是时间。用T表示,单位是s（秒）。在图2中

6、，横坐标轴上有0到T的这段时间就是一个周期。2、频率交流电在单位时间（15）完成得周期性变化的次数，叫做频率。用字母/表示，单位是赫［兹］,符号为居。常用单位还有千赫（问）和兆赫（MHz）,换算关系如下：kHz=VHz1MHz=106Hz周期与频率的关系：互为倒数关系，即T=y（式5・2）图2正弦交流电的产生及其波形图注意：我国发电厂发出的交流电都是50居，习惯上称为“工频二世界各国所采用的交流电频率并不相同，有兴趣的同学可以查阅相关资料。（例如：美国、H本采用的市电频率均为60居，1107。）周期与频率都是反映交流电变化快慢的物理量。周期越短、频率越高，那么交流电变化越快。3、角频率e

7、是单位时间内角度的变化量，叫做角频率。在交流电解析式e=Emsin（Q/+0o）中，是线圈转动的角速度。7TT角频率、频率和周期的关系：3=—=2可（式5・3）T【例题1】（略，见教材5・1例题1）通过练习加深对正弦交流屯周期、频率、角频率的认识，以及上述三个参数与波形图之间的联系。二、相位和相位差1、相位时刻线圈平面与中性面的夹角为曲+久，叫做交流电的相位。相位是一个随时间变化的量。当戶0时，相位（p=g©