正弦交流電

第六章正弦交流電

【課題名稱】實訓項目七正弦交流電的識別、測量與測試

【課時安排】

2課時（90分鐘）

【教學目標】

1．熟悉電工實驗實訓室工頻電源的配置。

2．會用萬用表測量交流電壓。

3．了解試電筆的構造，學會試電筆的使用。

4．了解函數信號發生器、鉗形電流表等儀器儀表。

【教學重點】

重點：正弦交流電的測量、識別和測試

【教學難點】

難點：正弦交流電的正確測量

【關鍵點】

萬用表、試電筆的正確使用

【教學方法】

實踐操作法、做中學、理論聯系實際法、多媒體展示、個別輔導

【教具資源】

實驗室實訓室、示波器、萬用表、試電筆、鉗形電流表、函數信號發生器

【教學過程】

一、導入新課

教師可結合多媒體，例舉交流電在工廠動力設備、家庭照明線路中的廣泛應用，從中引出本節課的學習內容—

—正弦交流電的識別、測量與測試。

二、講授新課

任務一正弦交流電的識別

教師活動1：教師可帶領學生到學校電工實驗實訓室，并組織學生識別正弦交流電的符號和大小。

學生活動1：學生可實地參觀學校電工實驗實訓室工頻電源的配置，在教師的引導下把配置情況填入相應的技

訓表中。

教師活動2：教師可結合多媒體展示用示波器觀察到的正弦交流電波形，讓學生對正弦交流電有一個直觀的感

性認識。

學生活動2：學生可通過觀察展示的正弦交流電波形，對交流電有一個感性認識，并初步了解示波器的功能。

知識點：電工實驗實訓室工頻電源的配置一般有以下三種交流電源。

三相交流電源：“AC”或“～”，380V，50Hz

單相交流電源：“AC”或“～”，220V，50Hz

可調的交流電源：“AC”或“～”，3V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等，50Hz

任務二正弦交流電的測量

1．正弦交流電壓的測量

教師活動：教師可測量220V交流電壓為例，結合多媒體課件，邊示范邊講解萬用表測量交流電壓的操作方法

與步驟。

學生活動：學生可仔細觀察教師的示范操作過程，邊總結邊練習使用萬用表測三相交流電源電壓、單相交流電

源電壓和可調交流電源電壓。

注意：使用萬用表測交流電壓時，在測量過程中，紅、黑表筆不需要考慮正、負極性。

2．正弦交流電流的測量

教師活動：教師可結合多媒體課件，演示萬用表交流電流檔或鉗形電流表測量交流電流的操作方法與過程。

學生活動：學生可仔細觀察教師的演示或多媒體課件，學習用萬用表交流電流檔或鉗形電流表測量交流電流的

操作方法與過程。

提示：工程上通常使用鉗形電流表來測量線路中的電流。鉗形電流表是一種測量交流電流的專用儀表，其最大

特點是，可在不斷開線路的情況下測量線路中的電流。

任務三交流電的測試

教師活動1：教師可實物展示試電筆，利用多媒體講解試電筆各部分組成、作用。

學生活動1：學生可每人或兩人一組準備一個試電筆，在教師的引導與講解下，學生結合試電筆實物學習、認

識試電筆各部分組成及其作用。

教師活動2：教師可邊示范邊講解試電筆的操作方法。

學生活動2：學生可在教師的講解和引導下，用試電筆練習測試220V交流電相線與中性線，并把測試過程與現

象填入相應的技訓表中。

知識點：

1．試電筆：試電筆又稱電筆，是一種用來測試導線、開關、插座等電器是否帶電的工具。試電筆由氖泡、電

阻、彈簧、筆身和筆尖等組成。

2．操作方法：使用試電筆時，必須以手指觸及筆尾的金屬體，使氖管小窗背光向自己。使用時不能用手接觸

前面的金屬部分。當用試電筆測帶電體時，電流經帶電體、測電筆、人體、地形成回路，只要帶電體與大地之間的

電位超過60V，測電筆中的氖管就發光。低壓試電筆測試范圍為60～500V之間。

任務四實訓小結

教師活動：教師可引導學生總結“正弦交流電的識別、測量與測試”的操作方法與步驟、收獲與體會，并檢查

任務完成情況、儀器儀表的使用情況、安全文明操作以及團隊協作精神。

學生活動：學生可在教師的引導下自行總結測量交流電壓與電流的操作過程、注意事項及收獲與體會，并根據

要求進行自我評價。

【課題名稱】6.1正弦交流電的基本概念

【課時安排】

1課時（45分鐘）

【教學目標】

1．理解正弦交流電的基本概念。

2．了解正弦交流電的瞬時值與波形圖

【教學重點】

重點：正弦交流電的基本概念

【教學難點】

難點：正弦交流電瞬時值概念的理解

【關鍵點】

明確正弦交流電同直流電的區別

【教學方法】

直觀演示法、講授法、談話法、理論聯系實際法、多媒體演示法

【教具資源】

多媒體課件、示波器、信號發生器

【教學過程】

一、導入新課

教師可用示波器或多媒體演示直流電壓和正弦交流電壓的波形，引導學生分析正弦交流電與直流電波形各自的

特點。從而引出本節課的學習內容——正弦交流電。

二、講授新課

教學環節1：正弦交流電的基本概念

教師活動：教師可利用多媒體或用示波器演示正弦交流電的波形；引導學生說說電壓或電流隨時間變化的規律

學生活動：學生可根據多媒體展示或示波器演示的波形圖，在教師的引導下總結正弦交流電與直流電的區別，

進一步了解非正弦交流電的基本概念，同時可聯系已經學過的知識進行拓展。

知識點：

正弦交流電：大小和方向都隨時間按正弦規律作周期性變化的交流電。

非正弦交流電：大小和方向隨時間不按正弦規律變化的，如矩形波、三角波等。

教學環節2：正弦交流電的瞬時值與波形圖

教師活動：教師可利用多媒體或用示波器演示正弦交流電的波形，說明在任一瞬間，交流電都有確定的大小和

方向。

學生活動：學生可在教師的引導下學習瞬時值的概念和表示方法。

知識點：

1．瞬時值：交流電的電壓或電流在變化過程的任一瞬間，都有確定的大小和方向，叫做交流電的瞬時值。交

流電的瞬時值通常用小寫字母表示，如u、i、e、p等分別表示電壓、電流、電動勢、功率的瞬時值。

2．波形圖：在直角坐標系中，用橫坐標表示時間t，縱坐標表示交流電的瞬時值，把某一時刻t和與之對應的

u或i作為平面直角坐標系中的點，用光滑的曲線把這些點連接起來，就得到交流電u或i隨時間變化的曲化，即

波形圖。通過波形圖可以直觀地了解電壓或電流隨時間變化的規律。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧本節課的學習內容，引導學生總結如下：

1．正弦交流電的基本概念。

2．交流電瞬時值與波形圖。

四、課堂練習

教材中思考與練習第1、2題

五、課后作業

“學習輔導與練習”同步訓練中的6.1

【課題名稱】6.2正弦交流電的基本物理量與測量

【課時安排】

2課時（90分鐘）

【教學目標】

1．理解最大值、有效值的概念，明確其測量方法，掌握它們之間的關系。

2．理解周期、頻率和角頻率的概念，明確其測量方法，掌握它們之間的關系。

3．理解相位、初相和相位差的概念，掌握它們之間的關系。

【教學重點】

重點：正弦交流電的三要素

【教學難點】

難點：角頻率和相位概念的理解

【關鍵點】

看懂三要素與波形圖之間的關系

【教學方法】

直觀演示法、講授法、談話法、理論聯系實際法、多媒體演示法

【教具資源】

示波器、多媒體課件、萬用表、鉗形電流表、頻率計

【教學過程】

一、導入新課

教師可利用多媒體展示正弦交流電壓波形圖，然后引導學生同直流電相比，要完整地描述交流電，必須從變化

范圍、變化快慢和變化的起點三方面來進行，從而引出本節課的學習內容——正弦交流電的基本物理量與測量。

二、講授新課

教學環節1：正弦交流電的最大值和有效值

教師活動：教師可利用展示的正弦交流電壓波形圖，講解最大值和有效值的概念、正確表示方法及它們之間的

關系，同時說明最大值和有效值在實際應用中的重要意義。然后利用實物或多媒體演示，講解測量交流電壓和交流

電流大小的儀器和方法。

學生活動：學生可根據正弦交流電壓波形圖，在教師的引導下學習最大值和有效值的基本概念、表示方法及它

們之間的關系，同時學習交流毫伏表、鉗形電流表、萬用表和示波器等儀器儀表測量交流電的方法。

知識點：

1．最大值：正弦交流電在一個周期內所能達到的最大數值，稱為交流電的最大值，又稱振幅、幅值或峰值，

通常用帶下標m的大寫字母表示。最大值可以用來表示正弦交流電變化的范圍。

2．有效值：交流電的有效值是根據電流的熱效應來規定的。讓交流電和直流電分別通過同樣阻值的電阻，如

果它們在同一時間內產生的熱量相等，就把這一直流電的數值叫做這一交流電的有效值，分別用I、U、E來表示電

流、電壓、電動勢的有效值。

3．有效值與最大值之間的關系為

有效值＝

2

1

最大值

提示：

各種使用交流電的電氣設備上所標的額定電壓和額定電流的數值指的是有效值；一般的交流電流表和交流電壓

表測量的數值，也都是指有效值。如通常說照明電路的電壓是220V，便指的是有效值。

教學環節2：正弦交流電的周期、頻率和角頻率

教師活動：教師可利用正弦交流電壓波形圖，講解頻率、周期和角頻率的基本概念、表示方法及它們之間的關

系，并給學生以一定的練習。然后可通過實物或多媒體演示，講解測量頻率所需的儀器和方法。

學生活動：學生可在教師的引導下，通過認真聽講與練習，學習并掌握頻率、周期和角頻率的基本概念、表示

方法及它們之間的關系，并進行適當的練習。同時在教師的指導下學習測量頻率所需的儀器和方法。

知識點：

1．周期：正弦交流電完成一次周期性變化所需要的時間，稱為正弦交流電的周期，通常用字母T表示，單位

是秒，符號為S。

2．頻率：正弦交流電在1秒內完成周期性變化的次數，稱為正弦交流電的頻率，通常用f表示，單位是赫（茲），

符號為Hz。頻率的常用單位還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz

3．周期、頻率與角頻率之間的關系為：f＝

T

1

，?＝

T

?2

＝2?f

提示：

我國供電系統中，交流電的頻率是50Hz，習慣上稱為“工頻”，周期為0.02s。世界多數國家交流電頻率都是

50Hz，如歐盟各國等，但也有不少國家如美國、加拿大、日本等交流電的頻率為60Hz。

教學環節3：正弦交流電的相位、初相和相位差

教師活動：教師可利用正弦交流電壓波形圖，講解相位、初相和相位差的基本概念、表示方法及它們之間的關

系，并給學生以一定的練習。

學生活動：學生可在教師的引導下，通過認真聽講與練習，學習并掌握相位、初相和相位差的基本概念、表示

方法及它們之間的關系，并進行適當的練習。

知識點：

1．相位：相當于角度的量?t+?

0

對于確定交流電的大小和方向起著重要作用，稱為正弦交流電的相位。

2．初相：t＝0時的相位，稱為初相位，簡稱初相，用字母?

0

表示。

3．相位差：兩個同頻率的正弦交流電的相位之差稱為正弦交流電的相位差，用??表示。即??＝（?t+?

01

）-

（?t+?

02

）＝?

01

-?

02

，可見，兩個同頻率的交流電的相位差等于它們的初相之差。相位差確立了兩個正弦量之間的

相位關系（超前或滯后）。特殊的相位關系有：同相、反相和正交。

4．正弦交流電的三要素：有效值（或最大值）、頻率（或周期、角頻率）和初相。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧本節課的學習內容，引導學生總結如下：

1．正弦交流電的最大值、有效值及它們之間的關系。

2．正弦交流電的周期、頻率、角頻率及它們之間的關系。

3．正弦交流電的相位、初相和相位差。

4．交流電壓、交流電流與頻率的測量。

5．正弦交流電的三要素。

四、課堂練習

教材中思考與練習第1、2題

五、課后作業

“學習輔導與練習”同步訓練中的6.2

【課題名稱】6.3正弦交流電的表示法

【課時安排】

1課時（45分鐘）

【教學目標】

1．理解正弦交流電的旋轉矢量表示法。

2．了解正弦交流電解析式、波形圖、矢量圖的相互轉換。

【教學重點】

重點：矢量圖的畫法

【教學難點】

難點：旋轉矢量概念的理解

【關鍵點】

能夠正確把握矢量圖與解析式、波形圖之間的轉換

【教學方法】

直觀演示法、講授法、談話法、多媒體演示法

【教具資源】

手電筒、多媒體課件、直流電源、小燈泡、開關、連接導線若干

【教學過程】

一、導入新課

教師可從復習正弦交流電的三要素與瞬時值表達式（解析式）及波形圖之間的關系出發，讓學生明白解析式和

波形圖是正弦交流電的兩種基本表示方法，它們都能完整地反映正弦交流電的三要素，但為了方便對同頻率的正弦

交流電進行加、減運算，在本節中將引入矢量圖表示法。

二、講授新課

教學環節1：解析式與波形圖表示法

教師活動：教師可通過復習的形式，讓學生自行回憶總結正弦交流電解析式和波形圖的表示方法，從而給出較

完整的解析式和波形圖的概念，并加以適當的練習。

學生活動：學生可通過回憶，復習正弦交流電解析式和波形圖的表示方法，并了解解析式和波形圖較完整的概

念，做一些練習加以鞏固。

知識點：

1．解析式表示法：用正弦函數式表示正弦交流電隨時間變化的關系的方法稱為解析式表示法。其表達式為瞬

時值＝最大值sin（角頻率t+?0）。

2．波形圖表示法：用正弦曲線表示正弦交流電隨時間變化的關系的方法，簡稱波形圖。

注意點：

通過波形圖可以解讀初相位的正負，如果波形圖的起點在縱坐標的正方向，即起點為正值，則初相為正；如果

波形圖的起點在縱坐標的負方向，即起點為負值，則初相為負。

教學環節2：矢量圖表示法

教師活動：教師可通過多媒體演示正弦量的旋轉矢量表示法，引導學生理解旋轉矢量、旋轉矢量的起始位置及

有效值矢量表示法，同時提供適當的練習。

學生活動：學生可在教師的引導下，結合多媒體演示，學習并理解旋轉矢量、旋轉矢量的起始位置，掌握有效

值矢量表示法，并做一些練習。

知識點：

旋轉矢量：是一個在直角坐標系中繞原點旋轉的矢量，它是相位隨時間變化的矢量。旋轉矢量通常用大寫字母

上加黑點的符號來表示。

提示：

正弦交流電可以用解析式、波形圖和矢量圖表示。解析式是正弦交流電常見的表示方法，波形圖比較直觀。矢

量圖是分析同頻率正弦交流電路的常用工具。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧本節課的學習內容，引導學生總結如下：

1．正弦交流電的三種表示法。

2．有效值矢量圖的畫法。

四、課堂練習

教材中思考與練習第1、2題

五、課后作業

1．“學習輔導與練習”同步訓練中的6.3

2．閱讀教材中的交流發電機，請說說交流發電機的結構與工作原理。

【課題名稱】實訓項目八函數信號發生器、示波器和毫伏表的使用

【課時安排】

2課時（90分鐘）

【教學目標】

1．學會函數信號發生器、示波器和毫伏表的使用。

2．掌握用示波器觀測正弦交流電壓的幅值與周期，并能正確讀數。

3．掌握用毫伏表測量交流信號的有效值的操作方法。

【教學重點】

用示波器測量正弦交流電壓的幅值與周期，并正確讀數。

【教學難點】

難點：正確讀數

【關鍵點】

函數信號發生器、示波器、毫伏表的正確使用

【教學方法】

多媒體展示法、直觀演示法、實踐操作法、做中學、個別指導

【教具資源】

各種直流電源、函數信號發生器、示波器、毫伏表

【教學過程】

任務一認識函數信號發生器、示波器和毫伏表的操作面板

1．函數信號發生器

教師活動：教師可結合函數信號發生器實物，利用多媒體講解函數信號發生器的功能，并一一介紹其操作面板

上各個旋鈕或開關的使用方法。

學生活動：學生可每人或兩人一組準備一個函數信號發生器，在教師的引導與講解下，學生結合函數信號發生

器實物學習、認識函數信號發生器面板各部分的組成及其使用方法。

2．示波器

教師活動：教師可結合示波器實物，利用多媒體講解示波器的功能，并一一介紹其操作面板上各個旋鈕或開關

的使用方法。

學生活動：學生可每人或兩人一組準備一個示波器，在教師的引導與講解下，學生結合示波器實物學習、認識

示波器面板各部分組成及其使用方法。

3．毫伏表

教師活動：教師可結合毫伏表實物，利用多媒體講解毫伏表的功能，并一一介紹其操作面板上各個旋鈕或開關

的使用方法。

學生活動：學生可每人或兩人一組準備一個毫伏表，在教師的引導與講解下，學生結合毫伏表實物學習、認識

毫伏表面板各部分組成及其使用方法。

任務二用示波器觀測正弦交流電波形并正確讀數

教師活動：教師可以觀測“3V、1KHz”正弦交流電壓為例，現場示范或利用多媒體展示用示波器測正弦交流電

波形的正確操作方法與步驟，并引導學生能正確讀出正弦交流電波形的幅值和周期。然后要求學生自行觀測“6V、

50Hz”正弦交流電壓的波形、周期與頻率，把觀測結果填入相應的技訓表中。

學生活動：學生可在教師的組織與引導下學習用示波器測正弦交流電波形的正確操作方法與步驟，學會正確讀

數，并按要求進行實際操作，把觀測結果填入相應的技訓表中。

任務三用毫伏表測量交流信號的有效值

教師活動：教師可以測量“3V、1KHz”正弦交流電壓為例，現場示范或利用多媒體展示用毫伏表測量正弦交流

電波形的正確操作方法與步驟，并引導學生能正確讀出正弦交流電波形的有效值。然后要求學生自行測量“5V、

1KHz”的正弦交流電壓的有效值，把觀測結果填入相應的技訓表中。

學生活動：學生可在教師的組織與引導下學習用毫伏表測量正弦交流電壓有效值的正確操作方法與步驟，學會

正確讀數，并按要求進行實際操作，把觀測結果填入相應的技訓表中。

任務四實訓小結

教師活動：引導學生總結用示波器測幅值和周期、用毫伏表測量交流信號的有效值的操作方法、注意事項及收

獲與體會，并檢查任務完成情況、儀器儀表的使用情況、安全文明操作以及團隊協作精神。

學生活動：在教師的引導下自行總結測量幅值、周期和有效值的操作過程、注意事項及收獲與體會，并根據要

求進行自我評價。