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5.3 纯电阻电路
一、教学目标
掌握纯电阻电路电压、电流间的关系及有功功率。
二、教学重点、难点分析
重点：
1、纯电阻正弦交流电路的特点及计算方法。
难点：
同重点。
三、教具
演示实验用具：低频信号发生器、电阻、电键、电流表、电压表及导线若干。
电化教学设备。
四、教学方法
演示法、讲授法，多媒体课件。
五、教学过程
Ⅰ.复习提问
通过课后练习复习正弦量的旋转矢量表示。
通过提问复习电路基本定律、功率计算。
II.新课
电流、电压间的数量及相位关系
演示实验一：如图1所示连接好电路，改变信号发生器的输出电压和频率，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。注意分析电流、电压关系是否受电源频率变化影响。
现象：从电流表，电压表的读数看出，电压有效值与电流有效值之间成正比（与电源频率变化无关），比值等于电阻的阻值。
分析：实验表明电压有效值与电流有效值服从欧姆定律，即
（式5-6）
其电压、电流最大值也同样服从欧姆定律，即
（式5-7）
演示实验二：将超低频信号发生器的频率选择在6Hz左右，当开关S闭合以后，仔细观察直流电流表、直流电压表的指针变化情况，及其之间的时间关系。
现象：电流表和电压表的指针同时到达左边最大值，同时归零，又同时到达右边最大值，即电流表与电压表同步摆动。
分析：实验表明纯电阻电路中，电流与电压相位相同，相位差为零，即
小结：纯电阻电路中，电压与电流同相，电压瞬时值与电流瞬时值之间服从欧姆定律，即
（式5-8）
注意：在交流电路中，上式是纯电阻电路所特有的公式，只有在纯电阻电路中，任一时刻的电压、电流瞬时值服从欧姆定律。
教师总结：根据我们刚才所作的演示实验结果表明，在纯电阻电路中电流、电压的瞬时值、最大值、有效值之间均服从欧姆定律，且同相。我们可以用如下图2波形图、图3旋转矢量图来形象地表述这种关系。
二、纯电阻电路的功率
1、瞬时功率
某一时刻的功率叫做瞬时功率，它等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。
瞬时功率用小写字母p表示
（式5-9）
以电流为参考正弦量，则电阻R两端的电压为，将i，uR带入（式5-9）中
（式5-10）
分析：瞬时功率的大小随时间作周期性变化，变化的频率是电流或电压的2倍，它表示出任一时刻电路中能量转换的快慢速度。由（式5-10）可知，电流、电压同相，功率p≥0，其中最大值为2UI，最小值为零。其电气关系可用图4表示。
平均功率
瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，用大写字母P表示。
（式5-11）
更加欧姆定律，平均功率还可以表示为
式中 U——R两端电压有效值，单位是伏[特],符号为V；
I——流过电阻的电流有效值，单位是安[培]，符号为A；
R——用电器的电阻值，单位是欧[姆]，符号为Ω；
P——电阻消耗的平均功率，单位是瓦[特]，符号为W。
III.例题讲解，巩固练习
略。（见教材§5-3例题）
IV.小结
（1）纯电阻交流电路中，电流和电压同相。
（2）电压与电流的最大值、有效值和瞬时值之间，都服从欧姆定律。
（3）有功功率（平均功率）等于电流有效值与电阻两端电压的有效值之积。
V. 作业
略。

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