單一元件交流電路

1、13.2 單一元件交流電路單一元件交流電路【本節(jié)目標(biāo)本節(jié)目標(biāo)】了解單一元件交流電路中的電壓電流關(guān)系了解單一元件交流電路中的電壓電流關(guān)系理解感抗、容抗、有功功率、無(wú)功功率概念理解感抗、容抗、有功功率、無(wú)功功率概念會(huì)分析單一元件交流電路會(huì)分析單一元件交流電路1. 電阻元件（1）電阻元件上的電壓、電流關(guān)系 iR u電流、電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式Rui 相量圖tIisin m設(shè)IRURIU mm或tUtRIusinsin mm則000IRURURUI相量關(guān)系式UI（2）電阻元件上的功率關(guān)系 sin()sin()mmiItu Utmm2sinsinsinmmpu iUtItUIt1)瞬時(shí)功率 p瞬時(shí)功率用小寫(xiě)

2、！瞬時(shí)功率用小寫(xiě)！則uituip0uiRRURIUIP222UPR【例】電路中只有電阻R=2，正弦電壓u=10sin(314t-600)V,試完成（1）寫(xiě)出通過(guò)電阻的電流瞬時(shí)值表達(dá)式（2）電阻消耗的功率。2)平均功率 P (有功功率)公式：定義：瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值， 稱(chēng)為平均功率或有功功率。解：2(/2)mUR2(10/2)25()2W0010sin(31460 )5sin(31460 )( )2ttA答：通過(guò)電阻的電流瞬時(shí)值表達(dá)式是5sin(314t-600），電阻消耗的功率是25W。3. 電感元件1）電感器 電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁芯、鐵芯上繞制成的一組串

3、聯(lián)的同軸線匝。LL帶磁芯或鐵芯的帶磁芯或鐵芯的電感器電感器2）電感量 電感量也稱(chēng)自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。a 線圈匝數(shù)；b 繞制方式；c 有無(wú)鐵芯或磁芯影響影響因素因素 電感量用L表示，基本單位是H(亨利)3611010HmHH特點(diǎn)特點(diǎn) a 通直流，阻交流； b 通低頻，阻高頻 電感對(duì)交流電的這種阻礙作用稱(chēng)為電感抗，簡(jiǎn)稱(chēng)感抗。用電感對(duì)交流電的這種阻礙作用稱(chēng)為電感抗，簡(jiǎn)稱(chēng)感抗。用X XL L表示，單位是表示，單位是。2LXLfL(1) 瞬時(shí)值關(guān)系在電感元件兩端加正弦電壓瞬時(shí)值關(guān)系在電感元件兩端加正弦電壓u時(shí)，所產(chǎn)生的電時(shí)，所產(chǎn)生的電流流i也為同頻率的正弦量，從而會(huì)在電感元

4、件中產(chǎn)生自感電動(dòng)也為同頻率的正弦量，從而會(huì)在電感元件中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)勢(shì)eL，因線圈電阻忽略不計(jì)，故外加電壓，因線圈電阻忽略不計(jì)，故外加電壓u與線圈中的自感電與線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)相平衡。即動(dòng)勢(shì)相平衡。即 u=eL 根據(jù)電磁感應(yīng)定律根據(jù)電磁感應(yīng)定律純電感電路純電感電路LuLeLiLIUEuit 在純電感電路中，在純電感電路中，電流的有效值與電電流的有效值與電壓的有效值成正比，壓的有效值成正比，與感抗成反比與感抗成反比2LUUUIXLfL(2) 有效值關(guān)系有效值關(guān)系(3) 相量關(guān)系相量關(guān)系 電感上的電壓電感上的電壓u u和電流和電流i i是一個(gè)同頻率的正弦量，是一個(gè)同頻率的正弦量，并且并且電流電流i

5、 i在相位上比電壓在相位上比電壓u u滯后滯后90900 0。uit2 2 電路的功率電路的功率puip說(shuō)明：說(shuō)明： （1 1） p0 p0，電感線圈吸取電能，并以磁能的方式，電感線圈吸取電能，并以磁能的方式儲(chǔ)存起來(lái)儲(chǔ)存起來(lái) （2 2） p0 p0，電感線圈把儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換為電能，電感線圈把儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換為電能，還給電路還給電路 為和有功功率相區(qū)別，無(wú)功功率的單位定義為乏爾Var。0P電感元件不耗能！ 電感元件雖然不耗能，但它與電源之間的能量交換始終在進(jìn)行，這種電能和磁場(chǎng)能之間交換的規(guī)模可用來(lái)衡量。即：L2LL2LXUXIUIQ2LXfL【例】在電壓為220V、工頻50Hz的電力網(wǎng)內(nèi)，接入電感

6、L=0.127H、而電阻可忽略不計(jì)的電感線圈。試求電感線圈的感抗、電感線圈中電流的有效值及無(wú)功功率。解：LUIX2205.5( )40A2 3.14 50 0.12740( )答：電感線圈的感抗是40、電感線圈中電流的有效值是5.5A，無(wú)功功率為1210var。2LLUQX22201210(var)40純電容電路純電容電路1)電容器電容器由兩塊金屬板及兩極板中間的絕緣介質(zhì)（電介質(zhì)）構(gòu)成。用字母C表示。分類(lèi)a 有機(jī)介質(zhì)電容器（紙、有機(jī)薄膜）b 無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器（云母、瓷，玻璃）c 空氣介質(zhì)電容器d 電解電容器電容器的用途和性能取決于其所用的電解質(zhì)材料。廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，儲(chǔ)能元件，提高功率因數(shù)等

7、。2)電容 （1 1）電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，）電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，用字母用字母C C表示，單位是表示，單位是F F（法拉）。（法拉）。 （2 2）電容的大小與極板間的介電常數(shù)）電容的大小與極板間的介電常數(shù)，電容極，電容極板的正對(duì)面積板的正對(duì)面積S S，電容極板的距離，電容極板的距離d d有關(guān)。有關(guān)。4SCkd即：（k為靜電力常量） （3 3）電容器極板上儲(chǔ)存的電量）電容器極板上儲(chǔ)存的電量q q與外加電壓與外加電壓u u和電和電容容C C成正比。成正比。C=qqCuu或即： （4 4）a a 并聯(lián)電容的總電容等于各個(gè)電容之和。并聯(lián)電容的總電容等于各個(gè)電容之和。1

8、2nCCCC即： b b 串聯(lián)電容的總電容的倒數(shù)等于各個(gè)電容串聯(lián)電容的總電容的倒數(shù)等于各個(gè)電容的倒數(shù)之和。的倒數(shù)之和。121111nCCCC即：3)電容器的容抗電容器的導(dǎo)電原理電容器的導(dǎo)電原理正弦交流電的電壓和電流的大小、方向是變化的，正弦交流電的電壓和電流的大小、方向是變化的，使得電容器極板上的電荷也隨之變化，電荷的變化使得電容器極板上的電荷也隨之變化，電荷的變化形成了電流。形成了電流。quiCtt即： 電容對(duì)交流電的阻礙作用，稱(chēng)為容抗，用電容對(duì)交流電的阻礙作用，稱(chēng)為容抗，用X XC C表示。表示。112CXCfC即：對(duì)直流電路，對(duì)直流電路，f=0, f=0, X XC C+ +U US S

9、+ +q q- -q qE E純電容電路純電容電路 電容上的電壓電容上的電壓u u和電流和電流i i是一個(gè)同頻率的正弦量，并且電壓是一個(gè)同頻率的正弦量，并且電壓u u在在相位上比相位上比電流電流i i滯后滯后90900 0。 C C u u i iC CU UIC(1) (1) 瞬時(shí)值關(guān)系瞬時(shí)值關(guān)系(2) (2) 有效值關(guān)系有效值關(guān)系(3) (3) 相量關(guān)系相量關(guān)系 在純電容電路中，電流的有效值與電壓的有效值在純電容電路中，電流的有效值與電壓的有效值成正比，與容抗成反比成正比，與容抗成反比2112CUUUIfCUXCfC即：2 2 電路的功率電路的功率0P電容元件不耗能，是一個(gè)儲(chǔ)能元件電容元件不耗能，是一個(gè)儲(chǔ)能元件 電感元件雖然不耗能，但它與電源之間的能量電感元件雖然不耗能，但它與電源之間的能量交換始終在進(jìn)行交換始終在進(jìn)行2CCUQX單位是單位是varvar112CXCfC【例例】將將C=38.5C=38.5F F的電容器接到的電容器接到U=220VU=220V的工頻電的工頻電源上，求源上，求X XC