《电工技术基础与应用》教案 第4课 认识正弦交流电.docxVIP

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课题

第4课认识正弦交流电

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

掌握正弦交流电的三要素

技能目标

能够使用示波器测量和分析正弦交流信号

素质目标：

培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神

教学重难点

教学重点：正弦交流电的产生、正弦交流电的三要素、正弦量的相量表示法

教学难点：正弦量的相量表示法、测量正弦交流信号

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（43min）→任务实施（35min）→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

请大家查阅正弦交流电路的相关资料，了解测量正弦交流信号的基本内容，提前学习“任务工单——测量正弦交流信号”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，引出正弦交流电

正弦交流信号是随时间按正弦函数或余弦函数规律变化的信号，通过信号发生器可以得到一定频率、振幅的正弦交流信号。由于正弦交流电压、电流的大小和方向都是随时间不断变化的，因此在不同时刻，正弦交流电压、电流的大小和方向都不尽相同。那么应该如何测量正弦交流信号呢？

【学生】聆听、思考、回答问题

【教师】总结学生的回答

这就需要用到示波器了。示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像。

通过任务驱动的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣

传授新知

（43min）

【教师】引入要讲的知识，讲解正弦交流电的相关知识

一、正弦交流电的产生

大小及方向均随时间做周期性变化的电压、电流统称为交流电。若交流电的电压、电流是随时间做正弦规律变化的，则称其为正弦交流电。

?【教师】展示“图2-2单相交流发电机的原理模型”和“图2-3正弦交流电压的波形”的图片（详见教材），讲解正弦交流电的产生

如图2-2所示为单相交流发电机的原理模型，当矩形线圈abcd在匀强磁场中旋转时，在矩形线圈中会产生感应电压。当矩形线圈在匀强磁场中以固定的角频率旋转时，产生的感应电压是按正弦规律变化的，即。

（2-1）

式中：

——正弦交流电压的瞬时值；

——正弦交流电压的振幅（最大值）；

——正弦交流电的角频率，又称角速度，单位为弧度/秒（rad/s）；

——正弦交流电的初相位。

当时，正弦交流电压的波形如图2-3所示。

二、正弦交流电的三要素

当图2-2中的负载（灯泡）两端产生正弦交流电压，灯泡将被点亮。此时，通过负载的电流为

（2-2）

式中：

——正弦交流电流的瞬时值；

——正弦交流电流的振幅。

由式（2-1）和式（2-2）可知，当角频率、振幅、初相位确定以后，正弦交流电流（或正弦交流电压）就被确定下来了。因此，角频率、振幅、初相位这三个参数称为正弦交流电的三要素。

1．周期、频率、角频率

正弦交流电可用周期、频率或角频率来表示其变化的速率（快慢）。其中，周期是指正弦交流电完成一次循环变化所用的时间，用T表示，单位为秒（s）。显然，正弦交流电相邻的两个最大值（或相邻的两个最小值）之间的时间间隔即为周期。

频率是指正弦交流电在单位时间内做周期性循环变化的次数，用f表示，单位为赫（Hz）。根据定义，周期与频率互为倒数，即

（2-3）

角频率是指正弦交流电在单位时间内变化的电角度，用ω表示，单位为弧度/秒（rad/s）。

在一个周期T内，由于正弦交流电经过的电角度为，因此角频率与周期和频率之间的关系为

（2-4）

2．振幅、有效值

振幅是指正弦交流电在一个周期内所能达到的最大瞬时值，用大写字母加下标m表示，它反映了正弦交流电变化的幅度。

?【教师】展示“图2-4有效值的含义”的图片（详见教材），详细讲解有效值的概念

如果正弦交流电流i通过电阻R在一个周期内产生的热量，与相同时间内直流电流I通过电阻R产生的热量相等，那么就把这一直流电流I的数值称为正弦交流电流i的有效值，如图2-4所示。

正弦交流电流的有效值为

（2-5