单相交流电路教案.docx
单相交流电路教案 单相交流电电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。比如在单个线圈的发电机中。交流发电机中，只有一组(个)线圈在转动，下面是为大家整理的单相交流电路教案5篇，希望大家能有所收获! 单相交流电路教案1 1、掌握正弦交流电的基本概念。 2、了解正弦量的三要素。 【教学重点】 正弦交流电的三要素。 【教学难点】 正弦交流电的角频率、瞬时值、最大值、有效值、相位、初相位和相位差。 【 一、导入新课】 在生活中同学们都经常听说直流电和交流电，那么同学们是否知道我们教室里所使用的电到底是直流电还是交流电呢? 【 二、讲授新课】 1.2.1 正弦交流电的基本概念 正弦交流电的波形 1、交流电：大小和方向随时间按正弦规律做周期性变化的电量，符号AC。 2、基本电量：正弦交流电流、正弦交流电压、正弦交流电动势。 3、解析式：i(t) = Im sin(w t +j) u(t) = Um sin(w t +j) e(t) = Em sin(w t +j) Im Um Em振幅(峰值或最大值) w角频率(rad/s) j初相位(弧度或度) 1、 交流电的大小 1、瞬时值：交流电在任意时刻的数值，用小写字母表示，例如e、i、u。 2、最大值：交流电在变化过程中出现在最大瞬时值，用大写字母并在右下角标m表示，例如Im 、 Um 、 Em 。 3、有效值：规定用来计量交流电大小的物理量，用大写字母表示，例如U、I、E。如果交流电通过一个电阻时，在一个周期内产生的热量与某直流电通过同一电阻在同样长的时间内产生的热量相等，就将这一直流电的数值定义为交流电的有效值。 正弦交流电的有效值和最大值之间的关系为 UU=m = 0.707 U m 或Um = 2U 2 练习题：已知，u(t) = 500 sin(200 t +45°)，求Um 、U和第5秒时的瞬时值。 解：Um = 500V，U= Um2 = 5002=2502V, u(5) = 500 sin(200×5 +45°)V 2、交流电的频率和周期 1.周期：交流电变化一个循环所需要的时间，用T表示，单位是秒(S)，如图所示。 2.频率：每秒钟内正弦交流电往复变化的次数，也就是交流电在每秒钟完成的周期数，单位是赫兹(Hz)。频率和周期是互为倒数，即 f = 1T 正弦交流电的周期 3.角频率：发电机的转子转动一圈,正弦交流电就变化一个周期,即交流电的电角度变化了2弧度或360°.我们把正弦交流电在一秒内变化的电角度,.称为正弦交流电的角频率，单位是弧度/秒(rad / s)。角频率与周期T、频率f之间的关系为 w = 2pf= 2p T练习题：我国供电电源的频率为50Hz，称为工业标准频率，简称工频， 其周期为多少?角频率为多少? 解： T = 11s = 0.02s =f50w = 2 p f =2 ´ 3.14 ´ 50 rad / s = 314 rad / s 即工频50 Hz的交流电，每0.02 s钟变化一个循环，每秒钟变化50个循环，电流方向每秒改变100次。 3 交流电的相位与初相角 正弦交流电的相位 相位：正弦交流电流在每一时刻都是变化的，(t+j0)是该正弦交流电流在t时刻所对应的角度。 初相角：t = 0所对应的角度j0。 相位差：两个同频率的正弦量子任何瞬时的相位之差。 i1(t) = Im sin(w t +j1) i2(t) = Im sin(w t +j2) j=(w t +j1)(w t +j2)=j1j2 当j1j2时，i1比i2超前j角;当j1=j2时，同相位;当j1=-j2时，互差180度，反相位;当j1j2时，i1比i2滞后j角。 【 三、课堂小结】 1.正弦量的三要素：频率、幅值和初相位。 2.初相位是确定正弦量初始值的，而且初相位因计时起点( t = 0 )取得不同而不同; 3、周期与频率互为倒数; 4.相位差是两个同频正弦交流电的初相位之差，它不随计时起点而变化; 5.初相位、相位差和相位都是电角度，但意义是不同的。 【 四、作业】 P33-34页 一、填空题： 10、11; 二、判断题： 9、10; 三、计算题：1。 单相交流电路教案2 课题：单相半波整流电路 教学目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学生的兴趣，促进教育学的配合。 能力目标：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。 培养学生分析和检修整流电路故障的能力。 教学重点和难点 单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。 课前教具准备 1N4007小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、 教学方法 实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法 教学活动 一：复习提问： (1)：教师拿出一个1N4007的小功率整流二极管复习半导体二极管的结构与符号。 (2)：提问二极管的单向导电性并请同学们画出二极管的正、反向偏置电压的电路图。 二：导入新课： (一)：师生互动环节(教师展示手机充电器对锂电池充电过程) 师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢? 生：是手机充电器供给的(学生异口同声的回答) 师：是的。充电器直接引入的是市电220V，50HZ的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢? 生：先降压后变换(少数学生能回答) 师：对了。所以今天这两堂课我们就要一起来学习如何将电网中220V、50HZ的交流电能变换成脉动的低压直流电能-单相半波整流电路(板书) (二)：引出课题： (板书)整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。 (板图) 三：讲授新课： (一)：单相半波整流电路的结构与工作原理(板书) 教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。(任务驱动法教学可集中学生的听课注意力) 1：电路结构组成(板书) (板图) 分析各元器件的作用： (1) 电源变压器T：将220V交流电压变换为整流电路所要求的低压交 流电压值。 (2)：整流二极管V：利用二极管的单相导电性进行整流。 (5)：负载RL：是某一个具体的电子电路或其它性质的负载。 2：工作原理(板书) 教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。 (1)：单相半波整流电路的整流原理(板书) 整流过程的核心就是利用整流二极管的单向导电性。 注：图中的灯只是用来检验整流二极管的导通与截止的情况，在实际电路中人眼时看灯灭的情况，在这里目的是让学生更好地理解整流二极管截止的现象。 (2)：V导通时的电流回路分析(板书) 教师提问：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。(请学生回答) ：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析呢?(给1分钟时间学生自行分析后再讲解，起到了举一反三的作用) 探究活动：通过整流二级管导通时电流的分析，可以进一步理解整流电路的工作原理，同时有利于整流电路的故障分析和检修。在整流电路回路中任意一个点出现开路故障都将造成无电流输出。(设置几个开路和短路故障，要求学生分析和排除故障现象，提高学生解决实际问题的能力。) (3)：输出电压极性与电压电流波形分析(板书) 2 设变压器：次级绕组电压为： u2(t)=2U2sinwt 分析内容：整流电路输出电流由上而下流过负载RL，在RL上的压降为输出电压UL，因为输出电压为单向脉动的直流电压，所以它有正负极性，在RL上输出上正下负的电压。 探究活动：将整流二极管V极性对调后输出电压极性与电压电流的波形又是怎样呢?(学生自行分析) (二)：负载电压、电流计算与整流二极管的选取(板书) 1：负载电压电流计算(板书) 由输出电压极性与电压电流波形分析可知，负载所得半波整流电压虽然方向不变，但大小总是随时间变化，数学理论可证明输出直流电压UL为一个周期内电压的平均值(半波整流电压的平均值是交流电压峰值的 1p倍)即： 输出电压：U2 =2pU20×45U2 (板书) 输出电流:IL=ULU=0×452(板书) RLRL2：整流二极管的选取 在电路图中分析可知整流二极管截止时所承受的最高反向电压为u2的峰值即：可见选URM=2U2,整流二极管在正向导通时最大的整流电流IOM应大于负载电流IL，用整流二极管应: IOMIL (板书) URM2U2(板书) 3：讲解例题(利用PPT展示) 通过例题讲解可以帮助学生掌握选用整流二极管的方法。 四：课堂小结： (1)：单相半波整流电路广泛应用于电工电子技术中，其整流的原理是利用二极管的单向导电性。 (2)：由于半波整流电路所采用元器件较少，所构成的电路简单、成本低，但从输出电压的波形图上可以看出输出的直流电压低、脉动大，变压器一半的时间未利用，所以效率较低，只适用于对脉动要求不高的场合。(可引导学生小结) (3)：在选用整流二极管时应重点考虑最大的整流电流和最高的反向工作电压。 五：板书板图设计 单相半波整流电路 整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。 3 (一)：单相半整流电路的结构与工作原理 1：电路结构组成 2：工作原理 (1)：单相半波整流电路的整流原理 (2)：V导通时的电流回路分析 (3)：输出电压极性与电压电流波形分析 (二)：负载电压、电流计算与整流二极管的选取 1：负载电压电流计算 输出电压：U2 =2pU20×45U2 输出电流:IL=ULU=0×452 RLRL2：整流二极管的选取 IOMIL URM2U2 单相交流电路教案3 课题 简单电路的设计 课时 2课时 课型 新授课 教学目标 1. 了解简单电路在生活中的运用实例. 2. 会根据串联、并联电路的特点，分析简单电路的结构. 3. 通过简单电路模型的设计、制作，培养学生的动手能力和创新精神. 重点难点 电路设计的思路和具体方法. 教材分析 教材通过真实的生活情景引入课题，引导学生思考“护士是怎么知道的?”，“病房呼叫电路是如何设计的?”.接着通过教材的引导，使学生自主进行电路模型的设计、制作和评价，进一步理解串联、并联电路的特征. 教学方法 通过联系生活实际，讨论和交流生产、生活中采用简单串联或并联的实例. 教具 实物投影仪 教 学 程 序 设 计 学生活动 (活动1)分析病房呼叫器的电路设计 护士是怎么知道病房中的哪个病人在求助的? 如果只有一张病床，灯和电铃该如何连接? 如果有两张病床，灯和电铃由该如何连接? 开关应该如何连接到电路中? 分析：病人闭合自己床位的开关时，值班室中的电铃就响，同时该床位对应的灯泡也发光。各床位对应的灯泡应该能独立工作，并且有对应的开关，所以两灯泡应该并联且各有一个开关控制。无论哪个床位对应的灯亮，铃都会响，所以铃应该在干路。 简单电路设计的方法： 1. 根据题目的要求和串联、并联电路的特点，分析用电器的连接方式。 2. 根据并联电路的特点和开关的作用，分析个电路元件的位置(在干路还是支路) (活动2)选答器的电路设计 分析：每一盏灯代表一个可 供选择的答案，有相对 应的开关控制，所以灯 与其对应的开关应串联， 各灯之间则应并联。 (活动3)完成以下电路设计 1.将图17中所给元件组成一个电路，要求K1控制L1，K2控制L2，元件不许移动. 图17 图18 2.图18中的元件位置不动，组成电路，L1、L2并联，K为总开关. 3.请用如图19所示的电路元件组成一个并联电路，要求：K1控制L1，K2控制L2，K3控制L1、L2，请在实物图上连接电路并画出相应的电路图。 图19 4.设计一个自动防盗报警电路.要求：晚间房门被打开，细导线AB被扯断，电铃发声自动报警，如图20所示. 图20 图21 5.用图21中的元件组成串联电路，元件位置不动. 6.有电池、灯泡、电铃各一个， 电键两个，要求安装一个电铃 电路，当前门或后门来客人时， 电铃都响，并能分清前门来人 还是后门来人.在虚线框内 画出电路图. 观察课本P72图 引导学生分析思考问题 由学生分析讨论并画出电路图 总结电路设计的方法 学生课堂练习 利用实物投影及时反馈，纠正练习中的错误. 三、思考与作业 四 单相交流电路教案4 1. 简单介绍二极管的单向导电性，然后画出桥式整流电路的原理图。如下图所示： 2. 讲解整流电路的作用：把交流电转变成直流电。接着讲交流电的特点：电流(或电压)大小和方向随时间不断变化。 3. 讲交流转变成直流的过程。为了简化讨论，先不考虑电压的大小，只考虑方向，那么可以将交流电分成正负两个半周：正半周(下正下负)和负半周(下正上负)。 3.1 先讨论正半周(上正下负)，此时会产生一个下图中红色线条所示电流。 负载电流方向：从上到下;电压方向：上正下负。 3.2 再讨论负半周，即下正上负。此时会产生下图中绿色线条所示的电流。 负载电流方向：从上到下;电压方向：上正下负。 3.3 整流电路小结：不管是正半周(上正下负)还是负半周(下正上负)，负载电流都是从上往下，电压方向都是上正下负。即：输入的是交流电，负载得到的却是直流电。完成了从交流到直流的转变。 3.4 接下来讨论大小。我们知道二极管的管压降是0.7V。也就是说，二极管只在要导通，其管压降(两端电压)一直是0.7V，跟电流大小没有关系。也就是说，只要在输入电压的基础上减去两只二极管的管压降就是输出电压。于是就可以根据输入电压波形画出输出电压波形。波形如下： 3.5 整流电路结论：综合以上分析，我们可以得出，当AB端输入正弦交流电(Ui所示)时，OX上就会得到脉动的直流输出电压(Uo所示)。电压(电流)的方向不变(从上到下)，大小在变(脉动直流)。单相桥式整流电路的工作原理，如果用一句话来总结，那就是：两两成对，交替导通。 4. 接下来讲滤波电路。 4.1 滤波电路的作用：把输出电压变得更加平滑。因为整流之后的输出电压波动很大，很多设备不能使用。 4.2 滤波电路的分类：电容滤波、电感滤波、组合滤波。工程中，用得最多的是电容滤波。因为电容滤波电路简单，成本低，效果好;不好的是给整流二极管带来很大的冲击电流，还会产生高次谐波，对电网有较大影响。电感滤波体积大、成本高(需要用铜或铝做成线圈)，多用于大电流场合。组合滤波多用于要求较高的场合。电感滤波之后，往往会加一个电容，电感和电容就组成了组合滤波电路，当然还有电阻与电容组合而成的滤波电路。 4.3 画出电容滤波电路： 4.4 电容滤波工作原理：一种是教材上的解释，电容可以把直流隔断，又可以让交流通过(隔直通交)。整流之后的脉动直流既有直流成分，又有交流成分。电容的作用就是保留直流成分，把交流成分滤掉(交流通过电容返回电源)。这样一来，就只剩直流了。另一种解释是，电容是储能元件。当输入电压高时，输入不光给负载供电，还给电容充电，这时电容上储存有相当的电能，当输入电压由高转低，电容就给负载放电。当输入电压又升高后，又给电容充电。如此周而复始，在负载上就得到了比原来高且平滑的电压。工作原理示意图如下： 4.5 经过滤波后的波形如下图所示： 上述波形中，弯曲的部分是输入给电容充电(当然此时输入还给负载供电)，直线部分是电容给负载放电。波形的平滑程度取决于R与C的乘积。R与C的乘积越大，波形就越平滑;R与C的乘积越小，波谷就越深。 5. 总结：经过上面的讲述，同学们对整流有一定的认识，但是理解不透彻;对滤波就是稍微有点概念，对工作原理理解不了。 单相交流电路教案5 一、教学思路 强调学习者的主观认识和主动探索知识的情境，始终保持教师与学生，学生与学生之间有效互动，根据探究教学理论，学生在教师指导下，运用探究的方法学习，让学生能够主动获取知识，培养学生的动手能力与观察、分析等逻辑思维能力，教育学生养成勇于探索的求知精神和严谨、科学的学习态度。 二、教学模式 通过演示实验，分析电路工作原理，探究输出电压与输入电压之间的关系，二极管电流与负载电流之间关系，再结合故障分析和展示QL型整流器的应用，提高学生对知识的应用能力。即“设置实验创设情境感性认识探究分析上升理论指导实践” 三、教学目标 (一)知识目标 1.了解单相桥式整流电路的结构特点 2.理解单相桥式整流电路工作原理及工作波形 3.掌握凌晨相桥式整流电路有关量值的计算：输出电压U0，输出电流I0，晶体整流二极管承受的反向电压。 (二)能力目标 通过师生互动和生生互动，培养学生的动手能力与观察、分析等逻辑思维能力，教育学生养成勇于探索的求知精神和严谨、科学的学习态度。 (三)情感目标 通过引导学生参与教学活动，让学生体验成功的快乐，保持学习的热情，激发学生的求知欲望和学习专业的兴趣。 四、教学策略 教学过程要充分体现“学生为主体，教师为主导”的教学原则，利用多媒体手段演示和实验演示，引导学生“观察实验现象，分析实验结果，归纳实验结论”，激发学生主动参与教学活动和学习热情，培养学生分析问题和解决问题的能力。 五、教学重点 (一)整流电路中，二极管的工作状态及电路各波形的分析 (二)整流电路有关量值的计算 六、教学难点 整流电路中，二极管的工作状态及电路各波形的分析 七、教学过程 复习引入新课： 知识回顾(屏幕投影三个问题) (一)什么是整流电路? (二)整流电路有什么作用? (三)整流电路如何完成整流功能? 屏幕投影半波整流电路(图1)和变压器中心抽头全波整流电路(图2) 师：请问下图所示两电路各属于什么整流电路?试分析其优缺点。 师：通过对两种电路的比较，它们都有不尽人意的地方，半波整流电路虽然电路简单，但电能利用效率低。而变压器中心抽头全波整流电路，虽然电能利用效率得到了提高，但是对变压器、二 极管的要求较高，为了克服以上缺点，在实际电路中常采用桥式整流电路。 新课教学： 板书：单相桥式整流电路 板书： 一、电路结构 师：单相桥式整流电路如图所示(屏幕投影单相桥式整流电路)，其中：T为变压器;D 1、D 2、D 3、D4为四个整流二极管;RL为负载电阻。 问：单相桥式整流电路与前面两种整流电路相比，在电路组成上有什么不同? 答：(1)变压器没有中心抽头 (2)采用了四只整流二极管 师：因为电路中的四只整流二极的连接如同电工中的电桥电路相似，因此，我们把这种整流电路称为桥式整流电路。下面我们一起来分析桥式整流电路的工作原理。 板书： 二、工作原理 屏幕投影桥式整流电路 师：我们知道，变压器副绕组上的电压是正弦波交流电压，它的极性是周期性变化的，下面我们分正、负半周两种情况，对电路的工作过程进行分析。 板书： 1.正半周(假设A+，B-) 屏幕投影桥式整流电路 师：正半周时，电路中的四只二极管各处在什么工作状态呢? 答：D 1、D3两端加有正向偏置电压而导通，D 2、D4两端加有反向偏置电压截止。 屏幕投影桥式整流电路电流流经的路径，并动画演示 板书：电流路经：AD1RLD3B- 板书：2.负半周(假设A-，B+) 屏幕投影桥式整流电路 师：负半周时，请同学们参照正半周分析方法，分析电路中的四只二极管又处在什么工作状态呢? 答：此时，D 2、D4两端加有正向偏置电压而导通，D 1、D3两端加有反向偏置电压截止。 板书：B+D2RLD4A- 屏幕投影：负半周时，桥式整流电路电流流经的路径，并动画演示 屏幕投影：演示正、负周时，负载RL上获得的电压波形 师：通过正、负半周的两种情况的分析，我们可以得出这样的结论，电路正常工作时，不管变压器副绕组上的电压的极性如何变化，流经负载RL的电流始终自上而下，在RL上的电压是上正下负，不会因变压器副绕组上的电压极性的变化而改变，即加在负载上加的电压是直流电压。 板书：结论：电路正常工作时，不管变压器副绕组上的电压极性如何变化，流经负载RL的电流始终是“自上而下”，在RL上的电压是“上正下负”。 师：那么加在负载上的脉动电压与变压器副绕组的电压之间有什么关系?流经整流二极管的电流和负载电流之间存在什么关系呢? 板书： 三、整流电路有关量值的计算 师：我们先来做一个实验。 (老师拿出预先准备好的电路板，对电路板做简单介绍后，检查电路无误后通电，并进行有关数据的测量。) 1测量变压器副绕组两端上的电压，记下测量所得的数据。 2测量负载RL两端的电压，记下测量所得的数据。 3分别测量流经二极管D 1、D2的电流，记下测量所得的数据。 (教师引导学生对测量所得的数据进行分析) 板书： 1. 负载上的平均电压:U0=0.9u2 2. 负载上的平均电流：IL=U0/RL=0.9U0/RL 3.整流二极管上的平均电流:ID=1/2I0 4. .整流二极管上承受的反向电压:VRM=2u2 板书： 四、整流堆 师：为了提高整流电路的工作性能，在实际应用中，通常把桥式整流的四只二极封装成一个整体，如图所示(屏幕投影整流堆的实物图)，向外引出四条引出脚，分别标上：、，内部结构如图所示(屏幕投影整流堆的内疗连接图) 师：从内部结构图，我们可以知道：正负相接连，负负相接连正出，正正相接连负出 板书： 五、课堂练习： (一)试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。如果D2或D4接反，后果如何?如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何? 板书： 六、课后思考： 1、根据实际情况设计并制做一个单相桥式整流电路。(条件:有一直流负载，需要直流电压为非作18V，直流电流为2A，若采用桥式整流电路，如何选择电源变压器和二极管? ) 2、 uo是脉动的直流输出，如何变为平滑输出，趋近标准直流呢?
