單一參數正弦交流電路分析課件

教學內容電阻R、電感L、電容C元件的電壓電流關系，相量形式的基爾霍夫定律（KVL、KCL）。教學要求

1.掌握單一元件的電壓電流關系。2.熟練應用相量形式的KVL、KCL進行電路分析。教學重點和難點重點：單一元件的電壓電流關系和相量形式的基爾霍夫定律應用。難點：電阻R、電感L、電容C元件電壓電流關系的分析。教學內容12-3單一參數正弦交流電路的分析

一、純電阻電路1.電阻元件iuR2.正弦交流電路中的電阻元件（1）電壓與電流關系設:U=RI

比較u、i：頻率相同、相位相同、有效值關系?得相量關系

)sin(2)sin(2uitUtRIRiuywyw+=+==則2-3單一參數正弦交流電路的分析一、純電阻電路1.電阻元2i+u

-uiuti0相量圖電阻元件的關聯參考方向、波形圖和相量圖

i+u-uiuti0相量圖電阻元件的關聯參考方向、波3(2)純電阻電路的功率?瞬時功率ppiutu,i0PP=UIPm=UmIm瞬時功率在一個周期內的平均值，稱為平均功率，即?平均功率平均功率計算式(2)純電阻電路的功率?瞬時功率ppiutu,i0P4例3-7一個標稱值為“220V,75W”的電烙鐵，它的電壓為，試求它的電流和功率，并計算它使用20小時所耗電能的度數。解:因所加電壓即為額定電壓，功率為75W，所以20小時所耗電能為W=75×20=1500W=1.5KWh=1.5度電流的有效值為例3-7一個標稱值為“220V,75W”的電烙鐵，它的電5二、純電感電路定義線圈電感為1.電感元件-u+i

NψL=N

L根據電磁感應定律

電感兩端的電壓與通過該電感中電流的變化率成正比。磁鏈磁鏈單位為韋伯（Wb）電流單位為安培（A）電感單位為亨利（H）二、純電感電路定義線圈電感為1.電感元件-iNψL=NL6（1）電壓、電流關系設:

2.正弦交流電路中的電感元件

比較u、i：頻率相同、相位差、有效值關系?得相量關系

iuL)sin(2utUyw+=)+90°sin(2itLIyww+=)cos(2itLIyww+=則d)]sin(2[itIdtLuyw+=?（1）電壓、電流關系設:2.正弦交流電路中的電感元件比較7電壓超前電流90°關于電感:感抗XL的單位為歐姆（Ω）。XL與ω成正比，頻率愈高，XL愈大，在一定電壓下，I愈小。在直流情況下，ω＝0，XL=0，電感相當于短路；在交流電路中電感元件具有通低頻阻高頻的特性。?感抗XL=ωL=2πfL電感電壓的相量表達式還可寫為電壓超前電流90°關于電感:感抗XL的單位為歐姆（Ω8(2)純電感電路的功率?瞬時功率用無功功率QL衡量電感元件與外界交換能量的規(guī)模，即?平均功率或有功功率P=0無功功率計算式設?無功功率QLipputu,i0++--

QL無功功率單位乏爾（Var）(2)純電感電路的功率?瞬時功率用無功功率QL衡量電感9可逆的能量轉換過程儲存能量P<0釋放能量+P>0P<0+PP>0uiuiuiuiui交換能量過程分析可逆的儲存P<0釋放+P>0P<0+PP>0uiui10（3）電感元件的儲能電感元件吸收的瞬時功率電流從零上升到某一值時，電源供給的能量就儲存在磁場中，其能量為

所以磁場能量儲能公式中，Ｌ的單位為亨利（H）、i的單位為安培（Ａ）、WL的單位為焦耳（Ｊ）（3）電感元件的儲能電感元件吸收的瞬時功率電流從零上11例圖示電路,直流電壓源Us=8V,R1=1Ω，R2=R3=6Ω,L=0.1H,電路已經穩(wěn)定。求L的電流和磁場儲能。+

-R1USILR3R2IL解:由于直流穩(wěn)定狀態(tài)時,電感相當于短路，電路總電阻為

則電感電流為電感儲存的磁場能量為

例圖示電路,直流電壓源Us=8V,R1=1Ω，R2=R12例把一個0.1H的電感元件接到頻率為50Hz，電壓有效值為10V的正弦電壓源上，問電流是多少？如保持電壓不變，而頻率調節(jié)為5000Hz，此時電流為多少？解:當f=50Hz時，電流為

感抗為當f=5000Hz時，感抗為電流為

可見，電壓一定時，頻率愈高，通過電感元件的電流愈小。例把一個0.1H的電感元件接到頻率為50Hz，電壓有效值為13三、純電容電路定義電容為1.電容元件根據電流

通過電容的電流與電容兩極間的電壓的變化率成正比。電荷單位為庫侖（C）電壓單位為伏特（V）電容單位為法拉（F）i++++----+q-qu三、純電容電路定義電容為1.電容元件根據電流通過電14（1）電壓、電流關系

2.正弦交流電路中的電容元件

比較u、i：頻率相同、相位差、設:)sin(2itIyw+=)+90°sin(2utCUyww+=)cos(2tCUyuww+=d則)]sin(2[utUdtCiyw+=?+u

-iC?得相量關系

或有效值關系（1）電壓、電流關系2.正弦交流電路中的電容元件比較u、15關于電容:容抗XL的單位為歐姆（Ω）。XC與ω成反比，頻率愈高，XC愈小，在一定電壓下，I愈大。在直流情況下，ω＝0，XC=∞

，電容相當于開路；在交流電路中電容元件具有隔直通交和通高頻阻低頻的特性。電容電壓的相量表達式電壓滯后電流90°?容抗XC=關于電容:容抗XL的單位為歐姆（Ω）。XC與ω成反比16(2)純電容電路的功率?瞬時功率用無功功率QC衡量電容元件與外界交換能量的規(guī)模，即?平均功率或有功功率P=0無功功率計算式設?無功功率QC無功功率單位乏爾（Var）ipputu,i++--

QC(2)純電容電路的功率?瞬時功率用無功功率QC衡量電容17放電P<0釋放能量充電P>0儲存能量充電p放電uiuiuiui可逆的能量轉換過程交換能量過程分析iuωt放電P<0釋放充電P>0儲存充電p放電uiuiuiu18（3）電容元件的儲能電容元件吸收的瞬時功率所以電場能量儲能公式中，C的單位為法拉（F）、u的單位為伏特（V）、WC的單位為焦耳（Ｊ）電容電壓從零上升到某一值時，電源供給的能量就儲存在電場中，其能量為（3）電容元件的儲能電容元件吸收的瞬時功率所以電場能量19例圖示電路，R1=4Ω，R2=R3=R4=2Ω，C=0.2F，IS=2A，電路已經穩(wěn)定。求電容元件的電壓及儲能。解:電容相當于開路，則

電容電壓為電容儲存的電場能量為R1+UC

-ISCR2R3I3bdR4例3-10電路圖例圖示電路，R1=4Ω，R2=R3=R4=2Ω，C=0.20例在電容為318μF的電容器兩端加電流及無功功率。的電壓，試計算電容的解:因為容抗

所以

電容電流電容的無功功率例在電容為318μF的電容器兩端加電流及無功功率。的電壓21指出下列各式中哪些是對的，哪些是錯的？在電阻電路中：在電感電路中：在電容電路中：【討論】指出下列各式中哪些是對的，哪些是錯的？在電阻電路中：在電感電22單一參數電路中的基本關系小結參數LCR基本關系阻抗相量式相量圖單一參數電路中的基本關系小結參數LCR基本關系阻抗相量式相23單一參數正弦交