RC串联电路Word格式.docx

RC串联电路Word格式.docx

《RC串联电路Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RC串联电路Word格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2、能掌握电路的功率

3、能解决生产生活中的实际问题

1、掌握电流、电压间数量关系

2、掌握电路的阻抗

3、掌握电路的功率

教学重点

掌握电路的阻抗

教学难点

掌握电路的功率

教学方法

小组学习法、示范教学法、讲授、问题引导法等

教学反思

学生接受知识效果良好，作业质量较高，加强学生理解能力的培养，着重实践操作。

步骤

教学内容

方法

手段

学生

活动

时间

分配

明确目标

一、明确目标：

教师解读学习目标

二、引入

任务1：

在电子技术中，经常遇到的阻容耦合放大器、RC振荡器，RC移相电路等等，这些电路都是电阻、电容串联电路。

分析RC串联电路应把握的基本原则：

1、串联电路中电流处处相等，选择正弦电流为参考正弦量。

2、电容元件两端电压uC相位滞后其电流iC相位π/2。

讲授（口述）

演示启发

提问

讨论

展示

实物展示

课件

板书

个别回答

小组讨论

代表发言

14分钟

操作示范

一、教师讲解RC串联电路电压间的关系

如图1所示，以电流为参考正弦量，令

则电阻两端电压为：

电容器两端的电压为：

电路的总电压u为：

作出电压的旋转矢量图，如图2所示。

U、UR和UC构成直角三角形，可以得到电压间的数量关系为以上分析表明：

总电压u滞后于电流I

二、教师讲解RC串联电路的阻抗

对进行处理，得：

式中U——电路总电压的有效值，单位是伏[特]，符号为V；

I——电路中电流的有效值，单位是安[培]，符号为A；

|Z|——电路的阻抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。

其中。

|Z|是电阻、电容串联电路的阻抗，它表示电阻和电容串联电路对交流电呈现阻碍作用。

阻抗的大小决定于电路参数（R、C）和电源频率。

阻抗三角形与电压三角形是相似三角形，阻抗

角也就是电压与电流的相位差的大小为

的大小只与电路参数R、C和电源频率有关，与

电压、电流大小无关。

三、教师讲解RC串联电路的功率

将电压三角形三边同时乘以I，就可以得到

功率三角形，如图4所示。

在电阻和电容串联的电路中，既有耗能元件

电阻，又有储能元件电容。

因此，电源所提供的

功率一部分为有功功率，一部分为无功功率。

且，

视在功率S与有功功率P、无功功率Q的关系遵从下式：

电压与电流间的相位差是S和P之间的夹角。

教师

示范

课件

演示

学生抢答

小组抢答

35分钟

合作学习

任务2

学生分析讨论试做下面习题：

把一个阻值为30Ω的电阻和电容为80μF的电容器串联后接到交流电源上，电源电源u=311sin314tV，试求：

（1）电流瞬时值表达式；

（2）有功功率、无功功率和视在功率；

（3）作出电压和电流相量图。

分析：

要求电流瞬时值表达式，就必须知道电流的三要素。

因为电流、电压是同频率正弦量，所以电流角频率等于电压角频率，问题变为求电流的最大值和初相。

因此只要求出容抗、阻抗，利用欧姆定律和阻抗角的关系式，问题便可以迎刃而解。

解：

由u=311sin314tV可以得到

Um=311Vω=314rad/sφu=0。

（1）电容的容抗为：

XC=1/ωC=1/（314×

80×

10-6）≈40Ω

由阻抗三角形可求得电路的阻抗为：

z=（XC2+R2）1/2=（402+302）1/2=50Ω

电压的有效值：

U=0.707Um=0.707×

311=220V

则电路中电流有效值为：

I=U/z=220/50=4.4A

RC串联电路中，电流超前电压φ=arctg（XC/R），

即φi–φu=φ

φ=arctan（XC/R）=arctan（40/3）=53.10

则电流的初相位：

φi=φu+φ=0+53.10=53.10

电流的最大值：

Im=1.414I=1.414×

4.4=6.22A

所以电流的瞬时值表达式为

i=6.22sin（314t+53.10）A

（2）电路中的有功功率为：

P=I2R=4.42×

30=580.8W

电路的无功功率为：

QC=I2XC=4.42×

80=774.4var

电路中的视在功率为：

S=UI=220×

4.4=968V.A

（3）电阻两端的电压与电流同相，它的有效值为：

UR=IR=4.4×

30=132V

电容两端的电压滞后电流900，其有效值为：

UC=IXC=4.4×

40=176V

所以电压和电流的相量图如图所示。

任务3

学生分析讨论试做下面习题：

在电子技术中，常常用到下图所示的电阻、电容串联电路。

其中C=10μF，R=1.5KΩ,输入电压Ui=5V,频率f=100Hz。

求：

UC及输出电压U0各是多少？

ui与u0的相位差是多少？

该电路为RC串联电路，输出电压为电阻

两端的电压。

要求电容两端和输出端电压，则要

先求电容的容抗，由阻抗三角形求出总阻抗，再

根据欧姆定律求出电流，问题就迎刃而解。

电路中的容抗为：

XC=1/2πfC=1/（2×

3.14×

100×

10×

10-6）≈159Ω

由阻抗三角形求得电路阻抗为：

z=（XC2+R2）1/2=（1592+15002）1/2≈1508Ω

电路中电流的有效值为：

I=U/z=5/1058≈3.32×

10-3A

电容两端的电压为：

UC=IXC=3.32×

10-3×

159≈0.53V

输出电压就是电阻两端的电压：

U0=UR=IR=3.32×

1500=4.98V

电流i超前输入电压ui的相位为：

φ=arctan（XC/R）=arctan（159/1500）=6.10

由于i与u0同相，所以u0超前ui6.10。

任务4

在电子技术中，常遇到RC移相式振荡器。

在如图所示的RC串联移相电路中，电容C=0.12μF，输入正弦电压频率f=100Hz，电压有效值为1V。

要使输出电压u0滞后输入电压ui600，试问电阻R的值应为多少？

输出电压有效值是多少？

该电路为RC串联电路，根据题意，以电流为参考正弦量，uR与i同相，u0（也就是电容器两端的电压uC）滞后I900，ui超前u0600。

作出电流、电压相量图，如图所示。

因为φ+600=900，所以φ=900-600=300。

由阻抗三角形可知：

tanφ=XC/R

所以电阻的阻值为：

R=XC/tanφ

=1/2πfCtanφ

=1/（2×

0.12×

10-6×

tan300）

≈23000Ω

输出电压U0的大小为：

U0=Uisinφ=1×

sin300=0.5V

任务五

学生总结本节课的知识点

1、RC串联电路电压间的数量关系为。

2、RC串联电路的阻抗。

3、电压与电流的相位差的大小为。

的大小只与电路参数R、C和电源频率有关，与电压、电流大小无关。

4、RC串联电路的功率：

有功功率为：

P=I2R；

QC=I2XC；

S=UI。

启发诱导

重点讲解

个别指导

个人操作

小组操作

40分钟

展示评价

一、展示结果

展示学生对上面任务的完成结果

二、总结：

各小组根据评分标准首先自评，然后互评，最后教师点评。

三、作业

1、P153练习2、计算题

2、 

预习下一课

教师讲授

成品

小组排代表展示、抽查学生展示

16分钟