中职教学正弦交流电“六个三”内容探讨
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摘 要： 正弦交流电内容是中等职业学校专业基础课《电工学》和《电工基础》两门课程的重要章节，它不但在课程中起着承前启后的作用，而且是机械、电工、电子及其他相关专业的基础，是考试的主要内容，因此也是教授和复习的主要内容。如何让学生系统地熟练掌握正弦交流电的内容值得每一位专业教师思考总结。多年来的教学实践表明，以正弦交流电的“六个三”为中心进行复习指导不失为是一种很好的复结方法。
正弦交流电的“六个三”是指“三要素、三种表示法、三个单一元件电路、三个功率、三个三角形运算法则和三相交流电”等六个方面的教学内容，将正弦交流电几个章节的所有内容都系统归纳进来。正弦交流电的“六个三”在新课教授时因为要注意教材的整体章节的布局和新课进度，所以不能很好地进行系统“六个三”的教学，但在正弦交流电的内容复习时，却是最好的系统总结正弦交流电的方法，或是在实际教学中使用校本教材或自编教材时，可以根据正弦交流电的“六个三”谋篇布局，编写教材进行教学。
一、正弦交流电三要素
正弦交流电三要素是指最大值Em、角频率ω、初相位φ，可以通俗地说成“幅值、频率、初相”。
1．最大值Em
最大值Em是正弦交流电变化时对应正负幅值最大的电动势。
使用常见电压表进行交流电测量时，得到的通常是有效值，那么有效值和最大值之间的关系可得有效值E=Em/，由此引出交流电的有效值定义，以及正弦交流电电压、电流为什么不能取平均值，而是使用有效值，也引出了交流电的瞬时值e的概念等。
2．角频率ω
频率表示的是正弦交流电在一秒内周期性变化的次数，由此可得周期和频率的定义和数值大小关系，以及若以2π一个圆周为一个周期，可得到频率和角频率的关系。
由角频率ω可得频率f=ω/2π，周期T=1/f等。
3．初相位φ
由初相位φ可知交流电的瞬时值e的含义，知道了相位超前和滞后，为相位比较做好铺垫。
教学时要注意各量大小写字母的含义及下标和国际单位制。
二、正弦交流电三种表示法
正弦交流电三种表示法是指解析式法、曲线法、矢量法。
1．解析式法
解析式法用函数表达式说明瞬时值的变化，在表达式中直观地出现了三要素，通过函数变量t的变化知道了正弦交流电随着时间的变化规律：
e=Emsin（ωt+φ）
2．曲线法
曲线法用波形图形象地表达出大小随时间变化的规律，如图1所示，用坐标可标出三要素和直接比较多个曲线的相位。
3．矢量法
矢量法是旋转矢量的简图，如图2所示，在矢量图上可以直观标出正弦交流电的有效值和初相位，可方便地进行矢量加减运算和定性分析正弦交流电。
三、正弦交流电三个单一元件电路
纯电阻电路、纯电电容电路、纯电感电路等是正弦交流电的三个单一元件电路，这是正弦交流电的重要内容。
教授过程注意三个电路的联系和区别，主要有电压电流的大小关系、相位关系、频率关系及功率计算等，说明电压电流的大小关系和相位有关，说清有功功率和无功功律的概念，重点指出直流电路的运算法则符合交流电路矢量的运算、可应用直流电路的公式直接进行功率计算等。
在分析三个电路的电压电流相位关系时，注重相位一致、相位超前90°、相位滞后90°的总结，如图3所示。
四、正弦交流电三个功率
有功功率P、无功功律Q、视在功率S是交流电路实际应用的重要功率参数。
电阻负载消耗的功率是有功功率，其定义是交流电的平均功率。
容性、感性负载和电源之间相互交换的功率为无功功律，在理想纯性状态下没有功率损耗。
电源所提供的有功功率、无功功律的总功率称视在功率，三者之间满足，而不是简单的S=P+Q，原因在于正弦交流电路的电压电流不同相位。
为了提高电源利用率和降低电路损耗必须提高有功功率，引出功率因数cosα的概念，从而导出提高功率因数的措施和功率因数的计算。
五、正弦交流电三个三角形运算法则
阻抗三角形、功率三角形、电压矢量三角形等三个三角形是简单R-L串联电路（如图4所示）分析计算的最直观、方便、有效的方法。
R-L串联电路是正弦交流电感性负载的简化形式，电路不再是纯电感电路，而是考虑到电感的电阻值的存在。所以电路的电压电流相位关系是电流滞后电压，但要小于90°，如图5所示。
各量的大小关系及电压电流的相位差a，可以快速用R/Z，P/S，UR/U计算出功率因数cosa，更好地理解了P=UIcosa。
六、正弦三相交流电
理解三相正弦交流电相差120°的含义，对于三相的波形就好理解了。
三相正弦交流电有对称负载三相三线制和不对称负载三相四线制两种接线方式，负载有星型和三角形两种连接方式，不同连接方式其线电压和相电压、线电流和相电流有一个倍的关系要分清。
三相功率计算也有倍和3倍的不同，以及cosa是哪两个量的相位差等要指出要讲清楚。
正弦交流电的“六个三”内容，是对正弦交流电的主要内容进行系统的概括，在实际教学过程中要根据专业的不同有所侧重，并注意相关辅助知识的补充。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
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