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1、课题模块二 交流电的基本知识课题1：认识正弦交流电课型新课授课班级13汽修（ ）授课时数2教学目标应知：1、能区别交流电和直流电； 2、认识正弦交流电路的基本物理量。教学重点应知：正弦交流电路的基本物理量。教学难点应知：正弦交流电路的基本物理量。学情分析教学效果教后记课前复习：电阻串、并联的基本特点和重要性质是什么？新课课题导入：在模块一中我们所分析的电路中，电路各个部分的电压和电流都不随时间而变化，如图（a）所示，称之为直流电压（或电流）。如图（b）所示，为正弦交流电及其电路，本模块二是在模块一的基础上介绍正弦交流电路的。在交流电作用下的电路称为交流电路。U (I )UItou ( i )t
2、o+_+_ui正半周uRi+_负半周(a) 直流电 (b) 正弦交流电在正弦交流电路中，电压和电流是按正弦规律变化的，其波形如图(b)所示。由于正弦电压和电流的方向是周期性变化的，在电路图上所标的方向是指它们的正方向，即代表正半周时的方向。在负半周时，由于所标的正方向与实际方向相反，则其值为负。图中的虚线箭标代表电流的实际方向；“+”、“-”代表电压的实际方向。正弦电压和电流等物理量，常统称为正弦量。什么叫正弦交流电？大小和方向都随时间作周期性变化、并且在一个周期内其平均值为零（在一个周期内正负半周的面积相等）的电压或电流，统称为正弦交流电。或大小、方向随时间做周期性变化的电学量。正弦交流电的
3、是电能生产、传输、分配和使用的主要形式，它获得广泛应用的原因为：1、交流电易于产生、输送、分配和转换从而具有成本低廉的优点；2、就用电设备来说，有三相交流电源供电的三相异步电动机结构简单、价格便宜、使用维护方便是使用较多的用电设备；3、在需要使用直流电的地方，可以用整流设备将交流电变为直流电我国的工业电力网采用的就是50Hz正弦交流电（又简称工频交流电），因为它有以下优点：（1）可以利用变压器升压或降压，便于电能的远距离输送；（2）交流电动机结构简单、成本低、电磁噪声小、使用维护方便；（3）可以通过整流将交流电变为直流电，供直流设备应用。由于正弦交流电随着时间作周期性变化，因此交流电路和直流电
4、路有着很大的区别。在直流电路中各种负载都可以用一个电阻来等效，然后利用电阻电路的计算方法来计算电路中的各个电量。在交流电路中，由于电流在交替变化，除了电阻元件可以通过交流电流之外，电容器也可以通过交流电。电容器在交流电路中由于不断地充电和放电，相当于电流在电容器中流动；电感线圈在直流电路中相当于短路，但在交流电路中，由于电流的变化使电感线圈产生自感电动势，这个自感电动势阻碍电流的流动，因此，电感线圈在交流电路中的作用与在直流电路中的作用有着本质的区别。 在交流电路中工作的各种电器以及电路器件（电路负载），根据其工作性质不同，可以用电阻、电容、电感来等效。电阻、电容、电感又称为交流电路的三大元件
5、。相关知识：一、正弦交流电的基本特征和三要素 如上图所示，按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦交流量，简称正弦量。其瞬时值表达式为：e = Em sin (t + j )i = Im sin (t + j )u = Um sin (t + j )1、瞬时值：正弦量在任一时刻的值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u、e分别表示电流、电压和电动势的瞬时值。2、最大值：最大的瞬时值称为最大值或幅值，用大写字母加下标m表示，如Im、Um、Em分别表示电流、电压和电动势的最大值。3、有效值：有效值根据电流的热效应定义，内容是用交流电流和直流电流分别通过同一电阻，如果在相等的时
6、间里，两者产生的热量相等，则把直流电流的数值称为交流电流的有效值。有效值用大写字母I、U、E表示。正弦交流电有效值和最大值之间的关系E = = 0.707 Em（适用与正弦交流电） U = = 0.707 Um I = = 0.707 Im用E、U、I分别表示交流电的电动势、电压、电流的有效值。各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压、额定电流的数值及一般交流电流表、交流电压表测量的数值，都是有效值。以后提到交流电的数值，凡没特别说明的都是指有效值。最大值和有效值可用来反应交流电电流的强弱或电压的高低。二、正弦交流电周期、频率与角频率周期：交流电变化一个完整的循环所需要的时间称为周期，用字母T
7、表示，单位是秒（s），周期的长短表示交流电变化的快慢。频率：单位时间内（每秒）完成的周期数称为频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz）。频率和周期一样，也是反映交流电变化快慢的物理量。两者之间的关系是互为倒数，即周期与频率的关系：T = 角频率：交流电变化的快慢除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。正弦交流电在单位时间内变化的角度称为角频率，用字母表示，单位是弧度/ 秒 。（rad/s）或1/秒（1/s）。角频率与周期T、频率f之间的关系为 = = 2 p f我国工业用电的标准频率为50Hz ，所以50Hz的交流电又称为工频交流电，简称工频。美国 、日本60 Hz。例1：正弦交流电压u=3
8、11sin(314t+300)V，求电压的有效值U、频率f 和最大值Um。例2：P30页正弦交流电的平均值: 正弦交流电是对称于横轴的，在一个周期内其平均值为零。因此，一般所说的平均值是指半个周期内的平均值。根据计算分析，正弦交流电在半个周期内的平均值为：Eav0.637Em Uav0.637Um Iav0.637Im正弦交流电的平均值是在交流电的半个周期内取的平均值，和有效值的定义有本质的区别，在数值上也不相等。平均值只能作为电路分析时的辅助量，不能用于功率等的计算。三、正弦交流电相位与相位差相位：交流电随时间作周期性的变化，在不同的时间t，（tj0）是随时间变化的角度，称为相位角，简称相位
9、。单位是弧度（rad）。初相位：当t=0时刻的相位角 0，即为初相位角，简称初相。单位是弧度（rad）。初相位的大小和符号与所取的记时起点有关，所取记时起点不同，交流电的初相位及其初始值也就不同，因此初相位决定了交流电的初始值。如图a所示，i1、i2、i3的初相位分别为正、负、零。初相角的取值范围一般规定为：0。图a 初相位示意图相位差：两个同频率正弦交流电的相位之差，称为相位差，用字母j表示，如图b所示。例如：设i1的相位为ty1、i2的相位为ty2，则其相位差为 j=（ty1）-（ty2）=y1-y2（频率相同）。频率相同的交流电的相位差等于它们的初相位之差。相位差的取值范围一般规定为：j
10、y2，即0jp 时， i1总是比i2先到达对应的最大值，这时就称i1超前i2 j角，或称i2滞后i1j角。当y1 y2，即pj0时，称i1滞后i2 j角，或称i2超前i1 j角。当y1 =y2，即j=0时，波形如图c所示，称为i1与 i2相位相同，简称同相。当j=y1y2时，波形如图c所示，i1到达正的最大值时 i2到达负的最大值，此时称反相。当j =y1y2/2时，即e1比e2超前j波形如图c所示，i1到达正的最大值时 i2到达零，此时称为正交。同相 反相 正交图c 正弦交流电的相位差从物理意义上讲，相位是反映正弦交流电变化进程的。有了相位这个物理量以后，就可以比较两个同频率正弦量谁先到达最
11、大值或谁先到达零。正弦量的三要素是有效值（或最大值）、频率（或周期或角频率）、初相角。有效值（或最大值）反映了正弦交流电的大小问题；频率（或周期或角频率）反映了正弦量随时间变化的快慢程度；初相角确定了正弦量计时始的位置。有效值（或最大值）、频率（或周期或角频率）、初相角是表征正弦交流电的三个重要物理量。知道了这三个量，就可以写出交流电瞬时值的表达式，从而知道正弦交流电的变化规律，故把它们称为正弦交流电的三要素。这三个要素可以用一些方法表示出来。（1）解析法：是指利用三角函数表示正弦交流电随时间的变化规律。如正弦交流电压的解析式为 u=Umsin(t0），式中t0为正弦交流电压的相位，为角频率，
12、j0为初相角，Um为最大值。（2）波形图表式法：利用三角函数式对应的正弦曲线来表示正弦交流电的表示方法，如图d所示，图中可以直观的表示出正弦交流电的三要素。（3）相量表示法：正弦量可以用一个称为相量的有方向的线段表示。该线段的长度等于正弦量的有效值，该线段与横轴正方向的夹角等于正弦量的初相角y0。y00在横轴的上方，y00在横轴的下方。相量的符号为有效值符号上加一圆点，例如，用表示正弦交流电流的相量，用表示正弦交流电压的相量，如图c所示。正弦量用相量表示后，同频率正弦量的运算可以转化为相量的运算。图d 正弦交流量的波形图表示法 图d 正弦交流量的相量表示法例：已知两个正弦交流的f=50Hz，i
13、1=Im1sin（t+/3）,i2=Im2sin（t+/6），求：两电流的相位差。小结1、正弦交流电的基本特征和三要素。2、正弦交流电周期、频率与角频率律。3、正弦交流电相位与相位差。布置作业1、思考题1、2、3、42、汽车电工电子技术基础习题册课题模块二 交流电的基本知识课题2：三相正弦交流电课型新课授课班级13汽修（ ）授课时数2教学目标应知：1、明确三相交流电的特点及星形连接和三角形连接时的基本关系； 2、会描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。教学重点应知：明确三相交流电的特点及星形连接和三角形连接时的基本关系；会描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。教学难点应知：明确三相交流
14、电的特点及星形连接和三角形连接时的基本关系；会描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。学情分析教学效果教后记新课课前复习：1什么是正弦交流电的三要素？2已知U=220V，f=50Hz，j0=-90，试写出该交流电压的解析式。课题导入：家庭用电一般为单相交流电，工厂中所用的是三相交流电。它具有哪些特性呢？ 相关知识：一、三相交流电1、三相交流电路的定义：由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。三相交流电路是由个同频率、同振幅、初相位互差120的正弦电源，按一定方式（星形或三角形）连接组成的供电系统。这三个电动势称为三相对称电动势。三相交流电源指能够提供三个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，最常用的是三相交流发电机。三相交流发电机的各相电压的相位互差120，它们之间各相电压超前或滞后的次序称为相序，三相交流电相序为UVW。2、三相交流电的特点：（1）三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量轻
