《电工技术基础与应用》教案 第6课 认提高正弦交流电路的功率因数.docxVIP

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课题

第6课提高正弦交流电路的功率因数

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

（1）掌握有功功率、无功功率、视在功率等的计算方法

（2）掌握提高功率因数的常用方法

技能目标

能够测量和提高日光灯电路的功率因数

素质目标：

践行节能环保、共筑绿色家园的生活理念

教学重难点

教学重点：正弦交流电路的功率、功率因数的提高

教学难点：提高日光灯电路的功率因数

教学方法

问答法、讨论法、讲授法、实践法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学设计

课前任务→考勤（2min）→任务引入（5min）→传授新知（40min）→任务实施（38min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）

教学过程

主要教学内容及步骤

设计意图

课前任务

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，完成课前任务

请大家查阅交流电路的相关资料，了解日光灯电路的功率因数的基本概念，提前学习“任务工单——提高日光灯电路的功率因数”中知识准备部分的内容。

【学生】完成课前任务

通过课前任务，让学生了解本次课的主要内容，增加学生的学习兴趣

考勤

（2min）

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况

任务引入

（5min）

【教师】讲述“任务引入”中的相关内容，介绍任务背景

日光灯电路一般由镇流器、启辉器、日光灯灯管等组成。其中，镇流器是一个带有铁芯的电感线圈；启辉器是一个用来预热日光灯的灯丝，提高日光灯灯管两端电压，可以点亮日光灯灯管的自动开关。日光灯电路属于感性电路，功率因数较低，可在负载两端并联合适的电容对功率因数进行补偿，从而提高日光灯电路的功率因数。

请选择合适的工具和器材，测试日光灯电路功率因数提高前后的参数变化情况。

【学生】聆听、观察、交流讨论

通过任务驱动的方法，介绍任务背景，布置任务要求，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣

传授新知

（40min）

【教师】引入要讲的知识，讲解交流电路功率因数的相关知识

一、正弦交流电路的功率

?【教师】播放“交流电路的功率”的视频（详见教材），提问：“解释一下在电路中功率是什么意思？”，并随机抽取学生回答问题

?【学生】聆听、观看、思考、回答问题

?【教师】总结学生的回答并公布正确答案，引出正弦交流电路的功率

在电路中，电流在单位时间内做的功称为功率，它是表示电流做功快慢的物理量。

1．瞬时功率

一般负载的交流电路如图2-30所示（详见教材）。交流负载端的电压u和电流i之间存在相位差。相位差的大小和正负均由负载确定。电压u和电流i之间的关系可表示为

，

瞬时功率用P表示，其单位为瓦（W）。负载的瞬时功率为

（2-22）

负载的瞬时功率是随时间变化的，其变化曲线如图2-31所示（详见教材）。从图中可以看出，瞬时功率有时为正值，有时为负值。当瞬时功率为正值时，负载从电源吸收能量；当瞬时功率为负值时，负载中的储能元件（如电感、电容）释放出能量并将能量送回电源。

?【教师】展示“图2-31瞬时功率的变化曲线”的图片（详见教材），帮助学生更加直观的理解瞬时功率的变化

2．视在功率

二端元件或二端电路端子间电压的有效值U与该元件或电路的电流有效值I的乘积称为视在功率，又称表观功率，用S表示，即

（2-23）

在国际单位制中，视在功率的单位为伏安（V·A），常用的单位还有千伏安（kV·A）。

由于电源设备输出的有功功率随负载功率因数的变化而变化，不是一个常数，因此电源设备通常只用视在功率而非有功功率来表示其容量，以说明电源设备可输出的最大功率。

?【教师】提问：“限制交流电气设备的原因有哪些？”，安排学生分组讨论并派代表回答问题

?【学生】聆听、思考、分组、讨论、回答问题

?【教师】总结学生的回答，进一步说明交流电气设备的运行要受、的限制

交流电气设备的容量是按照预先设计的额定电压和额定电流来确定的。用额定视在功率来表示，即

可见，交流电气设备的运行要受、的限制。

3．有功功率和功率因数

在周期状态下，瞬时功率在一个周期T内的平均值称为有功功率，用P表示。它是电路能源消耗的表现，其表达式为

（2-24）

?【教师】提问：“正弦交流电路的有功功率有哪些影响因素？”，安排学生分组讨论并派代表回答问题

?【学生】聆听、思考、分组、讨论、回答问题

?【教师】总结学生的回答，并公布正确答案

由式（2-24）可以看出，正弦交流电路的有功功率不但与电压、电流的有效值有关，还与电压、电流相位差的余弦值有关

周期状态下，有功功率的绝对值与视在功率S的比值，称为功率因数，用λ表示，则有

（2-