2.5電阻電感電容串聯(lián)及諧振

1、電工電子技術(shù)_教案題目電阻電感電容串聯(lián)電路及串聯(lián)諧振類型理論課時(shí)間2014年11月日，第周學(xué)時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1、理解能夠分析電阻電感電容串聯(lián)電路2、掌握串聯(lián)諧振的條件及特點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)1）串聯(lián)諧振的條件2）串聯(lián)諧振的條件教學(xué)手段與方法采用目標(biāo)教學(xué)，以講授為主，注重講練結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與時(shí)間分配1、電阻電感電容串聯(lián)電路分析（50）2-串聯(lián)諧振的條件及特點(diǎn)（50）課后練習(xí)作業(yè)P371、2、4、5教學(xué)后記串聯(lián)諧振的條件及特點(diǎn)做了特別強(qiáng)調(diào)。在電子電路中經(jīng)常用到串聯(lián)諧振，例如某些收音機(jī)的接收回路便用到串聯(lián)諧振。引起學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子課程的興趣。教學(xué)過程：(包括授課思路、過程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等)

2、導(dǎo)入新課：在正弦交流電路中，三種基本電路元件R、L、C的電壓、電流之間的關(guān)系都是同頻率正弦電壓、電流之間的關(guān)系，所涉及的有關(guān)運(yùn)算都可以用相量進(jìn)行，因此這些關(guān)系的時(shí)域形式都可以轉(zhuǎn)換為相量形式。出示目標(biāo)：1、理解能夠分析電阻電感電容串聯(lián)電路2、掌握串聯(lián)諧振的條件及特點(diǎn)教學(xué)過程:教學(xué)過程：電阻電感電容串聯(lián)電路及串聯(lián)諧振一電路分析R、L、Cm種元件組成的串聯(lián)電路如圖1所示。若電路中流過正弦電流則各元件上對應(yīng)的電壓有效值為:URUR則各元件上對應(yīng)的電壓有效值為:URUR=IR，UL=IXL，UC=IXCu總電壓的有效值矢量應(yīng)為各段電壓有效-值矢量之和：uLucij-C圖1RLC串聯(lián)電路U=Ur+UL+U

3、C且U與電流I同相，U超前于I90,U滯后于I90,電壓、電流矢量圖如圖2所示。從矢量圖可得總電壓有效值為U22+(UU)2=IJR2+(XX)2=IZLRLC-LC式(2-31)中，Z八足2+(X_X”一；R7X?稱為電路阻抗，X=XL-XC稱為電路的電抗。阻抗和電抗的單位都是。電路中總電壓和電流的相位差為=arctan(UL-UC)/Ur=arctan(X-XC)/R當(dāng)XLXC當(dāng)XLXC時(shí)，當(dāng)XLXC時(shí)，當(dāng)XL=XC時(shí)，為諧振?！?,總電壓滯后于電流(圖2(b),電路屬容性電路圖2(a)感性電路圖2(b)容性電路圖2(a)感性電路圖2(b)容性電路圖2(c)阻性電路二串聯(lián)諧振.諧振條件和諧

4、振頻率如上所述，在R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)X=X時(shí)，電路中總電壓和電流同相位，這時(shí)電路中產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，所以，XL二xc便是電路產(chǎn)生諧振的條件。因?yàn)閄L=X,又知XL=2nfL(見式(2-13),X=1/2nfC,故LC2nfL=1/2nfCC所以諧振時(shí)的頻率f為00f0=1/2nL.串聯(lián)諧振時(shí)的電路特點(diǎn)(1)總電壓和電流同相位，電路呈電阻性。(2)串聯(lián)諧振時(shí)電路阻抗最小，電路中電流最大。串聯(lián)諧振時(shí)電路阻抗為Z=、R2+(XX)2=R0LC串聯(lián)諧振時(shí)的電流為I=U/Z=U/R(3)串聯(lián)諧振時(shí)，電感兩端電壓、電容兩端電壓可以比總電壓大許多倍。電感電壓為UL=IXL=(XL/R)U=QU電容電壓為L

5、LU=IX=(X/R)U=QU可見，諧振時(shí)電感(或電容)兩端的電壓是總電壓的Q倍，Q稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。Q=X/R=X/R=aL/R=1/3CR在電子電路中經(jīng)常用到串聯(lián)諧振,0例如某些收音機(jī)的接收回路便用到串聯(lián)諧振。在電力線路中應(yīng)盡量防止諧振發(fā)生，因?yàn)橹C振時(shí)電容、電感兩端出現(xiàn)的高壓會使電器損壞。三、正弦交流電路的功率1.瞬時(shí)功率一I一i)O+N0u(t)如圖所示的任意一端口電路N0在端口的電壓u與電流i的參考方向?qū)﹄娐穬?nèi)部關(guān)聯(lián)下，其吸收瞬時(shí)功率p(t)=u(t)i(t)若設(shè)正弦穩(wěn)態(tài)一端口電路的正弦電壓和電流分別為u(t)=22Ucos31i(t)=21cos(31一)式中W=0為正弦電壓的初相

6、位，uW=-中為正弦電流的初相位，iW=W-W=5為端口上電壓與電流的相位差。Zui則在某瞬時(shí)輸入該正弦穩(wěn)態(tài)一端口電路的瞬時(shí)功率為則p(t)=UUcos3t0)R可逆部分P(t)X2.平均功率PTJTp（t）dt-UIcos隼可見：1P是一個(gè)常量，由有效值U、I及cos隼,（二甲口-上）三者乘積確定，量綱：W2-當(dāng)P0時(shí)，表示該一端口電路吸收平均功率P；當(dāng)P0，始終消耗功率。90中0容性，3.無功功率正弦穩(wěn)態(tài)一端口電路內(nèi)部與外部能量交換的最大速率（即瞬時(shí)功率可逆部分的振幅）定義為無功功率Q,即QUIsin隼可見：1.Q也是一個(gè)常量，由U、I及sin隼三者乘積確定，量綱：乏（Var）2.Q=0,Q=UI,Q=-UIRLC0隼0吸收無功功率*I*-900q0發(fā)出無功功率4.視在功率（表觀功率）SUI,反映電源設(shè)備的容量（可能輸出的最大平均功率），量綱：伏安（VA）。P、Q和S之間滿足下列關(guān)系S2=P2+Q2P2+P2+Q2,tg隼=Q/P即有功率三角形P=UIcos=Scos中Q=Ssin隼功率守恒情況:瞬時(shí)功率守恒：p()=Zp(t)k平均功率守恒：在一端口正弦穩(wěn)態(tài)電路吸收的平均功率等于該電路內(nèi)各電阻所吸收的平均功率之和。p=p=r無功功率守恒：在一端口正弦穩(wěn)態(tài)電路吸收的總無功功率等于電路內(nèi)各