资源简介

任务27 安装与测试RLC串联谐振电路
课 时：4课时
一、教材分析与处理
本课题选自高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电工基本电路安装与测试》项目六安装与测试单相交流电路，任务7安装与测试RLC串联谐振电路。
RLC串联谐振电路是学生学习单相交流电路的第七个电路，“安装与测试RLC串联谐振电路”是“安装与测试单相交流电路”的综合知识与技能，主要包括“安装RLC串联谐振电路、测试RLC串联谐振电路、分析RLC串联谐振电路的特点”等内容。教材中根据给定的交流电源、电阻器、电感器、电容器、导线等器件和材料，按图连接RLC串联谐振电路，测试RLC谐振交流电路的电流与谐振频率，并分析RLC串联谐振电路的特点。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“安装与测试RLC串联谐振电路”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为“安装RLC串联谐振电路、测试RLC串联谐振电路、分析RLC串联谐振电路的特点”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业一年级学生，《电工基本电路安装与测试》是学生专业学习的第一门专业核心课程。高一学生学习基础一般，学生学习能力较弱。通过前面的学习，已学过RLC串联交流电路，已具有学习交流电路的基础。学生虽然基础一般，但对学习本课程的知识、技能有较强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电工基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“安装RLC串联谐振电路、测试RLC串联谐振电路、分析RLC串联谐振电路的特点”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习安装、测试与分析RLC串联谐振电路的过程，提高学习兴趣，激发学习动力，掌握电路的安装、测试与应用核心技能。
四、教学目标
1.知识目标
（1）会表述RLC串联谐振的条件。
（2）会表述RLC串联谐振电路的特点。
2.技能目标
（1）会连接RLC串联谐振电路。
（2）会分析RLC串联谐振电路。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
五、教学重点与难点
1.教学重点：RLC串联谐振电路分析
2.教学难点：RLC串联谐振电路的特点
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，学习安装与测试RLC串联谐振电路，养成仔细观察、认真记录的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“安装、测试与分析RLC串联谐振电路”为任务主线，利用信息技术，变抽象为直观，突出重点，突破难点，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备
学习任务书1份/人，电阻器、电感器、电容器、交流电源、交流电流表，1套/组。
2.学生准备
按同组异质对学生进行分组，每组2人，1人为检测员，1人为记录员，操作过程中，2人互换角色。
八、课时安排
4课时
九、教学资源
教学课件（高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载）、仿真动画RLC串联谐振电路、任务书（教师根据学情设计）。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电工基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每组学生配备RLC串联谐振电路一套，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
教师结合课件或实物讲解RLC串联谐振电路的应用实例，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
教师讲解RLC串联谐振电路安装与测试操作要点。
学生小组合作，根据任务书，对照RLC串联谐振电路安装与测试的操作步骤，安装与测试RLC串联谐振电路，并将相关数据填入任务书中。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生操作情况解疑，点评学生学习情况。
任务1 安装RLC串联谐振电路
RLC串联谐振电路如图所示，将22Ω电阻器、180mH的电感线圈与1μF电容器串联，接到低频信号发生器中，交流电流表可以测量电路电流。
（a）电路图 （b）实物图
RLC串联谐振电路
任务2 测试RLC串联谐振电路的电流与谐振频率
保持低频信号发生器的电压不变，调节低频信号发生器的频率，将电流表的读数记入表中。
表 测试串联谐振电路记录
电路 电量 数据1 数据2 数据3 数据4 数据5
RLC串联电路 频率f（Hz）
电流I（mA）
从以上数据可以得出：当电源频率f＝ 时，RLC串联电路的电流最大。
任务3 分析RLC串联谐振电路的特点
师生共同分析：
由表中数据可以发现：当RLC串联电路的电流最大，电源电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态称为串联谐振。
（1）串联谐振条件与谐振频率
①谐振条件
在RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，此时
XL=XC
所以串联谐振条件是电路的感抗等于容抗。
②谐振频率
f0 = f =
（2）串联谐振的特点
①总阻抗最小
串联谐振时，XL=XC，电路总阻抗z=R为最小，且为电阻性。
②总电流最大
串联谐振时，因总阻抗最小，在电压U一定时，谐振电流最大，谐振电流为
I0==
且电流与电源电压同相位，=0。
③电阻两端的电压等于电源电压，电感与电容两端的电压等于电源电压的Q倍。即
UR=RI0=R=U
UL=XLI0=U=QU
UC=XCI0=U=QU
Q称为串联谐振电路的品质因数。品质因数
Q==
设
=0L==
称为特性阻抗，特性阻抗其实就是电路谐振时的感抗或容抗，单位是（欧姆）。
品质因数也可以表示为
Q==
PPT出示例题，学生尝试练习，教师精讲点评，强调解题规范。
【例】 在电阻、电感、电容串联谐振电路中，电阻R=10，电感L=2mH，电容C=0.2F，外加电压有效值U=100mV。求：（1）电路的谐振频率；（2）谐振时的电流；（3）电路的品质因数；（4）电容器两端的电压。
分析：根据谐振时的相关公式代入数据即可。
解：（1）电路的谐振频率
f0===7962Hz=7.962 kHz
（2）谐振时的电流I0===1 mA
（3）电路的品质因数Q===100
（4）电容器两端的电压UC=QU=100×10=1000mV=1V
（三）任务小结
学生小结本次课知识与技能要点，以小组为单位完成任务评价表。
任务评价表
序号 考核项目 配分 评分细则 得分
1 RLC串联谐振电路安装 20 能正确安装RLC串联谐振电路，连接错误每处扣5分
2 RLC串联谐振电路测试 10 1.能正确测量数据，测量错误每处扣5分 2.能正确记录测量数据，记录错误每处扣5分
3 RLC串联谐振电路分析 50 能正确分析RLC串联谐振电路的特点，分析错误每处扣5分
3 安全文明生产 20 1.劳动保护品穿戴符合要求，不符合要求每次扣5分 2．严格遵守操作规程，违规操作每次扣10分 3．安全文明操作，工完场清，不整理工位扣10分
4 合计 100
教师小结；点评、分析学生学习情况；布置作业。
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习谐振电路的选择性与通频带电路等相关知识。
十二、作业布置
1.学习辅导与练习P124－126任务7安装与测试RLC串联谐振电路。
2.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1.学生学习情况反馈
2.教学的亮点、不足及改进策略
教学附件：
课后拓展材料
1.谐振电路的选择性和通频带
（1）选择性
电路的品质因数Q的大小是标志谐振电路质量优劣的重要指标，它对谐振曲线（即电流随频率变化的曲线）有很大的影响。
如图所示是一组谐振曲线。由图可知，Q值越高，曲线就尖锐；Q值越低，曲线就趋于平坦。当Q值较高时，频率偏离谐振频率，电流从谐振时的最大值急剧下降，电路对非谐振频率下的电流有较强的抑制能力。因此，Q值越高，电路的选择性就越好。在无线通信技术中，常常应用谐振电路从许多不同频率的信号中选出所需要的信号。
一组谐振曲线　　　　　　 　 电路的通频带
（2）通频带
无线电信号在传输中也需要占用一定的频率范围。谐振电路的Q值不能太高。为更好地传输信号，既要考虑电路的选择性，又要考虑一定频率范围内允许信号通过的能力，规定在谐振曲线上，I=所包含的频率范围称为电路的通频带，用字母BW表示，如图所示。
BW=f2 f1=2f
通频带与谐振频率f0、品质因数Q的关系为
BW=
在实际应用中，既要考虑电路的选择性，又要考虑电路的通频带。因此，要恰当合理地选择电路的品质因数。
2.并联谐振电路
常见的并联谐振电路是电感线圈和电容器并联组成的电路，即感性负载与电容器并联谐振电路。谐振时，电源电压和电流同相，电路呈电阻性。
（1）并联谐振频率
理论和实验证明，在一般情况下线圈的电阻R很小，谐振频率近似为
f0≈
（2）并联谐振的特点
①总阻抗最大
并联谐振时，在R很小时，电路总阻抗近似为
z=R0≈
②总电流最小
并联谐振时，因总阻抗最大，在电压U一定时，谐振电流最小。并联谐振电流为
I0=
且电流与电源电压同相位，=0。
③支路电流等于总电流的Q倍
即
IL=IC=QI
其中，
Q==
因此，并联谐振也叫电流谐振。

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