高二高教版电工基本电路安装与测试 中职项目6任务7安装与测试RLC串联交流电路教案

《电工基本电路的安装与测试（第2版）》项目6教案 项目6 安装与测试单相交流电路 任务7 安装与测试RLC串联交流电路 【教学目标】 ●会安装RLC串联交流电路。 ●会测量RLC串联交流电路的电压与电流。 ●会分析RLC串联交流电路电压与电流的关系，计算电路有功功率、无功功率、视在功率与功率因数。 【教学重点】 RLC串联交流电路电压与电流的关系、功率计算 【教学难点】 RLC串联交流电路电压与电流的关系 【参考学时】 6学时 【教学过程】 一、任务导入 列举实例，让学生认识RLC串联交流电路电路，激发学生学习兴趣。 二、任务实施 1. 安装RLC串联交流电路 将一只电阻器、电感器与电容器串联起来，两端接上交流电源，就组成了RLC串联交流电路，如图（a）所示，图（b）是它的实物图。 （a）电路图 （b）实物图 RLC串联交流电路 2. 测试RLC串联交流电路的电压与电流 用交流电压表和交流电流表分别测量电阻器R、电感器L和电容器C两端的电压、电路的总电压和通过电路的电流，将测量结果填入表中。 RLC串联交流电路测量记录 测量电量 电路总电压 U/V R两端电压UR/V L两端电压UL/V C两端电压UC/V 电流 I/A 数据 3. 分析RLC串联交流电路的电压与电流关系 电路总电压的瞬时值等于各个元件电压瞬时值之和，即 u=uR+uL+uC RLC串联交流电路的矢量图，如图所示。 RLC串联交流电路的矢量图 由电压三角形可得总电压有效值和分电压有效值之间的关系为 U= 总电压与电流间的相位差为 =arctan 当UL＞UC时，＞0，电压超前电流；当UL＜UC时，＜0，电压滞后电流；当UL=UC时，=0，电压与电流同相。 4. 分析RLC串联交流电路的阻抗 设 =z 则 z== X=XL XC为电抗，它是电感与电容共同作用的结果；z为交流电路的阻抗，是电阻、电抗共同作用的结果。电抗和阻抗的单位均为（欧姆）。 将电压三角形三边同时除以电流I，可以得到由阻抗z、电阻R和电抗X组成的直角三角形，称为阻抗三角形，如图所示。 RLC串联交流电路的阻抗 =arctan （1）当UL＞UC时，即XL＞XC，X＞0，=arctan＞0，总电压超前总电流，电路呈电感性。 （2）当UL＜UC时，即XL＜XC，X＜0，=arctan＜0，总电压滞后总电流，电路呈电容性。 （3）当UL=UC时，即XL=XC，X=0，=arctan=0，总电压与总电流同相，电路呈电阻性，此时的电路状态称为谐振。 5. 分析RLC串联交流电路的功率 S== 由视在功率S、有功功率P和无功功率Q组成的直角三角形，称为功率三角形，如图所示。 RLC串联交流电路的功率 交流电路的有功功率为 P=UIcos 交流电路的无功功率为 Q=QL QC=UIsin 有功功率与视在功率的比值，反映了功率的利用率，称为功率因数，用表示。 =cos= 【例6.6】 在RLC串联交流电路中，已知R=60，L=318mH，C=159F，电路两端交流电压u=311sin314t V。求：（1）电路的阻抗；（2）电流有效值；（3）各元件两端电压有效值；（4）电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。 解：由u=311sin314t V可知：电源电压有效值U=220V，角频率=314rad/s （1）线圈的感抗XL=L=314×318×10 3=100 电容的容抗XC===20 电路的阻抗z===100 （2）电流有效值I===2.2A （3）各元件两端电压有效值 UR=RI=60×2.2=132V UL=XLI=100×2.2=220V UC=XC I=20×2.2=44V （4）电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数 P=I2R=2.22×60=290.4 W Q=I2(XL XC)=2.22×(100 20)= 387.2 var S=UI=220×2.2=484 VA cos===0.6 三、任务评价 请将“安装与测试RLC串联交流电路”的操作过程、收获体会及实训评价填入“任务评价表”。 实训评价表 课题 项目6 任务7 安装与测试RLC串联交流电路 班级 姓名 学号 日期 实训过程记录 任务实施 仪器仪表使用 安全文明生产 团队协作 实训 收获 实训 体会 实训评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名 自己评 ... ...