电工电子教案之 3.3-纯电感和电容电路

纯电感和电容电路（80分钟）
本次课的教学内容属于课程标准中工作任务2：交流电路。

一、教学说明
1、要完成本次课的教学，教师应准备如下材料：
教材、多媒体课件。

2、学生应具备的基础：
1）掌握正弦交流电的相量概念；
2）掌握电阻电路在交流电路中的计算。

二、教学目的
通过本次课的学习，要求学生达到以下知识和能力目标。

1、知识目标
1）能描述纯电感电路的电流、电压、功率等参数的测量方法和分析方法；
2）能描述纯电容电路的电流、电压、功率等参数的测量方法和分析方法。

2、能力目标
1）能比较三种元件在交流电中的电压电路大小、方向关系。

3、素质目标
1）具备查阅资料的能力；
2）具备独立工作或团队合作的能力；
3）具备精益求精、严谨求实的工作态度；
4）具备良好的职业道德和素质。

三、教学重点和难点分析
1、教学重点
纯电感和电容在正弦交流电路中的电压电流关系。

正弦交流电的电压和电流是用相量来表示的，对于电阻电路来说在交直流电路中都适用欧姆定律，没有特别大的区别。

电感和电容这两种元件属于储能元件，电压电流的关系不是比例关系，而是求导和积分的关系，这样导致在计算电压电流关系时出现一个相位差的问题，这个是需要特别注意的，对于电感来说电压超前电流九十度，对于电容来说电流超前电压九十度。

2、教学难点
三种元件的比较。

电阻、电感和电容是在交流电路中主要出现的元件，这三种元件由于本身性能的不一样，导致在相同的交流电源作用下有不一样的电压电流，这个是学生非常容易搞混的内容，需要学生对这三种元件有一个清晰的概念，为后续的完整电路计算打好基础。

四、教学思想
本次课程是交流电路的第四次课程，在前几次的课程已经详细介绍了交流电的概念，电阻在交流电中的表现，以及电容器的基本功能等内容，为本次课程做好了充分的准备，在此次课程中主要介绍学生电感和电容在交流电路中的表现，这个知识点对于学生来说是比较抽象的，需要反复强调前面的基础知识，以加深理解。

五、教学安排通过
六、教学过程和教学方法设计
教学过程采用“讲授、演示、讨论”的方式开展，辅以多媒体课件、分析讨论等教学手段。

整个教学过程分为以下三个阶段：
1、课程引入(教师回顾讲解，案例分析，学生可参与讨论，回答提问，10分钟)
1）回顾交流电、相量、和电阻电路等知识点，学生回答教师设问，从而引出本次课的教学内容。

教学方法：讲授法、讨论法、练习法。

2）明确本次课的作用和学习目标。

2、知识和技能训练
1）纯电感电路。

(教师介绍讲解，学生可参与讨论，30分钟)
a.电感元件
Ｌ：单位电流产生的磁链，单位：H, mH,
H
b.电感电路中电流、电压的关系
频率相同
相位上u 超前 i 90 ° 有效值
相量关系
c.电感元件上的阻抗
阻抗串联＝电阻串联阻抗相加
阻抗并联＝电阻并联导纳相加
i
dt
di L
u =i
u
L
dt
di
L
u = 基本关系式： 当
I
i =(直流) 时,
0=dt
di
=u 所以，在直流电路中电感相当于短路。

)
90sin(2)90sin(2
+=+=t U t L I u ωωωt
I i ωsin 2=设： i
u
t
ω︒
90L
I U ω⨯=)(9090L
jX I U L I U I
U ⋅=∠=∠= ω则
注：纯电感电路的串并联等效和电阻类似。

教学方法：观察法、讨论法、讲授法、练习法。

2)纯电容电路。

(教师介绍讲解，学生可参与讨论，30分钟)
a.电容元件
C ：单位电压下存储的电荷大小,（单位：F, F, pF ）
b.电容电路中电流、电压的关系
频率相同
相位u 落后 i 90° 有效值
++ ++ - - - -
+q -q
u
i dt
du C dt dq i ⋅==u
i
C
dt
du
C
i = 基本关系式：
当 U u =(直流)时
0=dt
du
=i 所以,在直流电路中电容相当于断路（开路）
设： t
U u ωsin 2=
t
U u ωsin 2=
)
90sin(2 +⋅=
t C U i ωωi
u
t
ω︒
90C
U I ω⋅=
相量关系
c.电容元件上的阻抗
阻抗串联＝电阻串联阻抗相加 阻抗并联＝电阻并联导纳相加
注：纯电容电路的串并联等效和电阻相反。

教学方法：观察法、讨论法、讲授法。

3）三种元件的特性比较。

(教师介绍讲解，学生可参与讨论，5分钟) a.单一参数电路中的基本关系
b.单一参数电路中复数形式的欧姆定律
在正弦交流电路中，若正弦量用相量表示，电路参数用复数阻抗表示，则直流电路中介绍的基本定律、公式、分析方法都能用。

901-∠=C
I U ω则
C
X I j C
I U -=-∠=901ω 电阻电路
R I U =I L j L
X j I U
ω==)(电感电路
I
C
j X j I U C
ω1)(=-=复数形式的欧姆定律
教学方法：讨论法、讲授法、练习法。

3、课程小结。

(学生讨论归纳，教师点评，5分钟)
1）归纳小结
➢对理论知识点的理解问题；
➢学生表现点评。

教学方法：讨论法、归纳法、点评法。

2）作业布置（P45 2-4），回答课堂提问。

教学后记：
1、。