項目五-單相正弦交流電路課件

項目五

單相正弦交流電路項目五

單相正弦交流電路1任務(wù)一認識實訓室任務(wù)一認識實訓室2任務(wù)一認識實訓室一、工頻電源工頻既指工業(yè)用交流電源的頻率，又指城市生活用電頻率，單位為Hz（赫［茲］），我國城市生活用電標準頻率為50Hz。實訓室用于照明及做實訓時用到的電源是頻率為50Hz、電壓為220V的工頻交流電。任務(wù)一認識實訓室一、工頻電源工頻既指工業(yè)用交流電源的頻率3任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表1．交流電壓表交流電壓表是專門用來測量交流電電壓的儀表，如圖所示。交流電壓表的使用方法與直流電壓表的使用方法基本相同，都采用并聯(lián)的方式接入到電路中。任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表1．交流電壓表4任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表2．交流電流表交流電流表是專門用來測量交流電電流的儀表，如圖所示。交流電流表的使用方法與直流電流表的使用方法基本相同，都采用串聯(lián)的方式接入到電路中。任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表2．交流電流表5任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表交流電壓表和交流電流表測量得到的是交流電流和交流電壓的有效值。任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表交流電壓表和交流電流表測6任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表3．鉗形電流表鉗形電流表可以在不斷電的情況下測量交流電流，在某些不方便斷開電源測量的情況下應(yīng)用較多，其實物如圖所示。雖然鉗形電流表使用方便，但是也有測量精度不高的缺點。任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表3．鉗形電流表7任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表4．單相調(diào)壓器一般實訓室中的交流電源電壓為220V，當需要不同的交流電壓時，就可以用單相調(diào)壓器來改變電壓。它是一個調(diào)壓變壓器，也稱為自耦變壓器，外形如圖所示。使用單相調(diào)壓器時，公共端必須接中性線，使用后應(yīng)調(diào)回“0V”位置。任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表4．單相調(diào)壓器8任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表5．試電筆試電筆也稱驗電筆、測電筆，簡稱電筆，是用于檢驗導線和電氣設(shè)備是否帶電的輔助安全工具。它由金屬體、彈簧、氖管、電阻、筆身和筆尖等組成，如圖所示。任務(wù)一認識實訓室二、常用儀器儀表5．試電筆9任務(wù)一認識實訓室課堂實踐

參觀實訓室并掌握試電筆的使用使用試電筆時，右手握住筆身，食指碰觸筆身尾部的金屬體，如圖（a）所示。用試電筆的筆尖碰觸被測體，如果被測物體帶電，則試電筆中的氖管便會發(fā)光。在測量時，絕對禁止觸摸試電筆筆尖，如圖（b）所示。任務(wù)一認識實訓室課堂實踐參觀實訓室并掌握試電筆的使用10任務(wù)一認識實訓室課堂實踐

參觀實訓室并掌握試電筆的使用任務(wù)一認識實訓室課堂實踐參觀實訓室并掌握試電筆的使用11任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量12任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量一、交流電的基本概念如果電動勢、電壓、電流的大小和方向隨時間作周期性變化，就稱之為交流電，其中按正弦規(guī)律變化的交流電稱為正弦交流電。由交流電組成的電路稱為交流電路。交流電的波形一般有交流正弦波、交流方波、交流三角波和交流鋸齒波等，如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量一、交流電的基本概念如13任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量一、交流電的基本概念正弦交流電產(chǎn)生的原理如圖所示，實驗中，線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，可以觀察到電流表的指針隨線圈轉(zhuǎn)動而擺動，且線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動一次。實驗說明線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，并且其大小和方向隨時間作周期性變化，這就是正弦交流電產(chǎn)生的基本原理。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量一、交流電的基本概念正14任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量二、交流電的周期、頻率和角頻率周期是指正弦交流電按正弦規(guī)律變化一周所需要的時間，用字母T表示，單位為s（秒），如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量二、交流電的周期、頻率15任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量二、交流電的周期、頻率和角頻率頻率是指正弦交流電在一秒內(nèi)按正弦規(guī)律變化的周期數(shù)，用字母f表示，單位為Hz（赫［茲］）。頻率和周期互為倒數(shù)，即

(5-1)任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量二、交流電的周期、頻率16任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量二、交流電的周期、頻率和角頻率角頻率是指單位時間內(nèi)正弦交流電變化的角度。工程上常用弧度來表示角度，所以角頻率的單位是rad/s（弧度每秒），用字母ω表示。角頻率、頻率與周期之間的換算關(guān)系為

(5-2)任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量二、交流電的周期、頻率17任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值瞬時值是指正弦交流電某一時刻的值，用小寫字母表示，如e，u，i分別表示電動勢、電壓和電流的瞬時值。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最18任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值最大值又稱振幅、幅值或峰值，它是指正弦交流電在一個周期內(nèi)所達到的最大瞬時值，用大寫字母加下標m表示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最19任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值提示：最大值在工程上具有實際意義，例如，電容器的額定電壓不應(yīng)小于交流電的最大值，否則電容器就有可能被擊穿。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最20任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值有效值是根據(jù)交流電的熱效應(yīng)來規(guī)定的。我們將交流電與直流電分別通過相同的電阻，如果在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則把這一直流電的數(shù)值叫作這個交流電的有效值，用大寫字母E，U，I分別表示電動勢、電壓和電流的有效值。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最21任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值經(jīng)過計算可知，正弦交流電的最大值和有效值的關(guān)系為 (5-3)任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最22任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值生活中所說的220V交流電指的就是交流電的有效值。像冰箱、電視等電器銘牌上面所標的額定電流、額定電壓均為交流電的有效值。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最23任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最大值和有效值例5-1我國城市生活用電為50Hz，220V的工頻交流電，其最大值是多少？周期是多少？解根據(jù)式（5-3）可得由式（5-1）可得任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量三、交流電的瞬時值、最24任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差相位角簡稱相位，是用來表征正弦交流電變化的物理量。在某一時刻，正弦交流電的瞬時值不僅由時間t確定，還由相位（

t+

）確定。相位決定了正弦交流電的變化趨勢，是正弦交流電隨時間變化的核心部分。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初25任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差初相位簡稱初相，是指在t=0時的相位，用字母

0表示，它反映了交流電起始時刻的狀態(tài)。不同的正弦交流電，計時起點不同，它的初相也就不同，一般規(guī)定初相的變化范圍為-

0

。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初26任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差相位差是指兩個同頻率正弦交流電的相位之差，用字母

表示，單位是弧度（rad）或度（°）。如果交流電的頻率相同，相位差就等于初相之差，即任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初27任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差相位差是恒定的，與計時起點無關(guān)，不隨時間而改變，表明了兩個交流電在時間上超前或滯后的關(guān)系，即相位關(guān)系。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初28任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差當

=0時，兩個正弦量e1和e2相位相同，稱為同相，如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初29任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差當

>0時，稱為正弦量e1超前正弦量e2（或正弦量e2滯后正弦量e1），如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初30任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差當

=±

時，稱為兩個正弦量e1和e2反相，如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初31任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差當

=±

/2，稱為兩個正弦量e1和e2正交，如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初32任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初相位和相位差任何一個正弦量的最大值（有效值）、頻率（角頻率或周期）、初相確定以后，就可以寫出解析式，并可以計算出任一時刻的瞬時值。所以，最大值、頻率和初相稱為正弦交流電的三要素。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量四、交流電的相位角、初33任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量五、正弦交流電的表示方法1.解析式表示法用正弦函數(shù)式表示正弦交流電隨時間變化的關(guān)系的方法稱為解析式表示法。正弦交流電的電流、電壓和電動勢的解析式分別為 (5-4)式中：i,u,e——電流、電壓、電動勢的瞬時值；Im,Um,Em——電流、電壓、電動勢的最大值；

——電流、電壓、電動勢的角頻率；

i0,

u0,

e0,——電流、電壓、電動勢的初相。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量五、正弦交流電的表示方34任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量五、正弦交流電的表示方法2．波形圖表示法用正弦圖形曲線來表示交流電隨時間變化的關(guān)系的方法稱為波形圖表示法。在平面直角坐標系中，用橫坐標表示時間t或角度

t，縱坐標表示正弦量的瞬時值，然后根據(jù)解析式計算出坐標系中各點的值，做出波形圖，如圖所示。波形圖法可以形象、完整地表達正弦交流電的三要素。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量五、正弦交流電的表示方35任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量五、正弦交流電的表示方法3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法解析式表示法和波形圖表示法都能反映出正弦交流電的變化特性，但是仍有其不足之處。解析式表示法形式準確、完整，但計算較復雜；波形圖表示法形象直觀，但作圖較麻煩。所以為了便于對正弦交流電路進行分析、計算，通常采用旋轉(zhuǎn)矢量表示法。旋轉(zhuǎn)矢量表示法是指在一個直角坐標系中用繞原點旋轉(zhuǎn)的矢量來表示正弦交流電的方法。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量五、正弦交流電的表示方36任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法如果要表示一個正弦量

，可以以坐標原點O為端點作一條有向線段，以此線段的長度為正弦量的最大值Em，以旋轉(zhuǎn)矢量的起始位置與x軸正方向的夾角為初相

e0，以線段繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)的角速度為

，這樣在任一瞬時，有向線段在縱坐標軸上的投影就是該時刻正弦量的瞬時值，如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法如果37任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法根據(jù)正弦量的三要素，當頻率已知并確定后，只要求出最大值和初相，這個正弦量也就隨之確定。根據(jù)正弦電路的這一特點，可以用一個與之對應(yīng)的矢量來表示正弦量的最大值（振幅）和初相。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法根據(jù)38任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法為了區(qū)別于一般矢量相，通常在相應(yīng)的大寫字母上加一圓點來表示正弦交流電的旋轉(zhuǎn)矢量。

分別表示正弦交流電的電流最大矢量、電壓最大矢量和電動勢最大矢量；

分別表示正弦交流電的電流有效矢量、電壓有效矢量和電動勢有效矢量。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法為了39任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法所以，按照正弦量的大小和相位關(guān)系就可以用初始位置的有向線段在復平面上畫出矢量的圖形，這種圖形稱為矢量圖。在矢量圖上，矢量的長度就是正弦量的最大值或有效值，矢量與正實軸的夾角就是正弦量的初相

0，如圖所示。任務(wù)二認識正弦交流電路的基本物理量3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法所以40任務(wù)二認識電路常用物理量課堂實踐

觀察交流發(fā)電機實物或模型觀察交流發(fā)電機實物或模型，了解其工作原理，并舉例說出在學習生活中哪些電器的電源為交流電，將結(jié)果寫在下面。任務(wù)二認識電路常用物理量課堂實踐觀察交流發(fā)電機實物或41任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路42任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路概述日常生活和工作中接觸到的白熾燈、電熨斗等只含有電阻負載，而熒光燈、電風扇等既含有電阻負載又含有電容或電感負載。不同的負載在交流電作用下顯現(xiàn)不同的特性，通過本任務(wù)的學習，我們來認識下交流電路中電阻、電容和電感的特性。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路概述日常生活和工作中43任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路一、純電阻電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系在交流電路中只考慮電阻作用的電路稱為純電阻電路，如圖（a）所示。在純電阻電路中電流與電壓是同頻率、同相位的正弦量，它們的波形圖和失量圖如圖（b）、（c）所示。（a）電路圖

（b）波形圖

（c）矢量圖任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路一、純電阻電路1．純44任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系通過實驗證明：在純電阻電路中，電流、電壓和電阻三者任一時刻都符合歐姆定律。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流45任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系例如，在電阻兩端加上交流電壓然后測量其電流值，則對于瞬時值有

（5-5）對于最大值有

（5-6）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流46任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系對于有效值有 (5-7)所以在交流電作用下純電阻電路的電流瞬時值表達式為任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流47任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系例5-2將一電阻值為220Ω的電阻接到

的電源上，求通過電阻的電流。解由電源電壓可知則電阻兩端的電壓有效值為任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流48任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系通過電阻的電流有效值為由于電流與電壓同相，電流的解析式為例5-2將一電阻值為220Ω的電阻接到

的電源上，求通過電阻的電流。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．純電阻電路中電流49任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率我們把電壓瞬時值和電流瞬時值的乘積稱為瞬時功率，用小寫字母p表示，即

所以純電阻正弦交流電路的瞬時功率表達式為

任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率50任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率通過公式可做出瞬時功率隨時間變化的曲線，如圖所示。為了測量和計算方便，純電阻電路的功率常用有功功率來表示。有功功率是指瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值，用大寫字母P表示，單位為W（瓦［特］），它表示電阻元件的實際耗能效果。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率51任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率純電阻電路的有功功率等于電壓有效值和電流有效值的乘積，用公式表示為

（5-8）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率52任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路二、純電容電路1．容抗純電容電路如圖5-16所示，在通過交流電時，電源與電容器之間不斷地充電和放電，此時電容器會對交流電有阻礙作用，我們把這種阻礙作用稱為電容電抗，簡稱容抗，用符號XC表示，單位為Ω（歐［姆］）。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路二、純電容電路1．容53任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．容抗容抗的大小與電源的頻率及電容器的電容量成反比，用公式表示為

（5-9）式中：XC——電容器的容抗； f——交流電源的頻率； ω——交流電源的角頻率； C——電容器的電容量。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．容抗容抗的大小與54任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率對于直流電來說，當頻率f=0時，XC=

，電容器相當于開路。所以電容器在電路中有“隔直流，通交流”的特性。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電阻電路的功率55任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流與電壓的關(guān)系在電容兩端加上交流電壓

，然后測量其電流值，則可發(fā)現(xiàn)，在純電容交流電路中，電流和電壓的最大值（或有效值）符合歐姆定律，即

（5-10）

（5-11）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流56任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流與電壓的關(guān)系純電容電路的電流與電壓的相位關(guān)系為：電路兩端電壓滯后電流，或者說電流超前電壓

。電壓與電流的波形圖如圖所示，矢量圖如圖所示。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流57任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流與電壓的關(guān)系因此，純電容交流電路的電流瞬時值表達式為任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流58任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電容電路的功率（1）瞬時功率純電容交流電路的瞬時功率為根據(jù)公式可做出純電容交流電路的瞬時功率變化曲線，如圖所示。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電容電路的功率59任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電容電路的功率（2）有功功率根據(jù)圖可知，瞬時功率p的波形在橫坐標上、下的面積是相等的，因此電容的有功功率P=0W，所以電容不消耗能量，只是將能量不停地吸收和釋放，它是個儲能元件。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電容電路的功率60任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流與電壓的關(guān)系（3）無功功率雖然電容器不消耗電能，但是它與電源之間無時無刻不在進行著能量交換，即電容器的充電和放電。為了反映這種可逆的能量所轉(zhuǎn)換的量，把單位時間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值（即瞬時功率的最大值）稱為電容的無功功率，用符號QC表示，單位V·A（伏［特］·安［培］），曾用單位var（乏），用公式表示為

（5-12）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流61任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流與電壓的關(guān)系將

帶入式（5-12）中可得

（5-13）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電容電路中電流62任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路三、純電感電路1．感抗純電感電路如圖5-20所示，在通過交流電時，變化的電流產(chǎn)生了變化的磁場，電感線圈中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙原電流的變化，形成了電感器對交流電的阻礙作用，這種阻礙作用稱為電感電抗，簡稱感抗，用符號XL表示，單位為Ω（歐［姆］）。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路三、純電感電路1．感63任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．感抗通過實驗可知：感抗的大小與電源的頻率及電感器的電感量成正比，用公式表達為

（5-14）式中：XL——電感器的感抗； f——交流電源的頻率；

ω——交流電源的角頻率；

L——電感器的電感量。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．感抗通過實驗可知64任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．感抗對于直流電來說，當頻率f=0時，XL=0，電感器相當于短路。所以電感器在電路中有“通直流，隔交流”的特性。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路1．感抗對于直流電來65任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電感電路中電流與電壓的關(guān)系在電感兩端加上交流電壓 ,然后測量其電流值，則可發(fā)現(xiàn)，在純電感交流電路中，電流和電壓的最大值（或有效值）符合歐姆定律，即

(5-15) (5-16)任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電感電路中電流66任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電感電路中電流與電壓的關(guān)系純電容電路的電流與電壓的相位關(guān)系為：電路兩端電壓超前電流，或者說電流滯后電壓

。電壓與電流的波形圖如圖所示，矢量圖如圖所示。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電感電路中電流67任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電感電路中電流與電壓的關(guān)系因此，純電感交流電路的電流瞬時值表達式為任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路2．純電感電路中電流68任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率（1）瞬時功率純電感交流電路的瞬時功率為根據(jù)公式可做出純電感交流電路的瞬時功率變化曲線，如圖所示。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率69任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率（2）有功功率根據(jù)圖可知，瞬時功率p的波形在橫坐標上、下的面積是相等的，因此電感的有功功率P=0W，所以電感不消耗能量，只是將能量以磁場能的形式儲存在線圈內(nèi)部，它同電容一樣是儲能元件。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率70任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率（3）無功功率同電容一樣，為了反映純電感交流電路中能量轉(zhuǎn)換的量，把單位時間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值（即瞬時功率的最大值）稱為電感的無功功率，用符號QL表示，單位為V·A（伏［特］·安［培］），用公式表示為

（5-17）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率71任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率將

帶入式（5-17）中可得

（5-18）任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路3．純電感電路的功率72任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路課堂實踐

計算容抗與感抗電容量/F頻率/Hz容抗/Ω電感量/H頻率/Hz感抗/Ω5.850

608315

457

150

231.4

13.2任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路課堂實踐計算容抗73任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路74任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路概述在實際中，如果電感線圈的電阻無法忽略不計，可以將它等效成電阻與電感串聯(lián)的電路，稱為RL串聯(lián)電路，如圖所示。任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路概述在實際中，如果電感線圈的電阻無75任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系如果電路中通入交流電

，則電阻和電感兩邊的電壓分別為且任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系如果電76任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系由此可做出RL串聯(lián)電路的電壓電流矢量圖，如圖所示。由矢量圖可知，電壓超前電流一個

角。我們稱此類負載為電感性負載，其呈電感性。若電壓滯后電流一個

角，則稱為電容性負載，其呈電容性。任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系由此可77任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系進而我們可以做出U，UR，UL的電壓三角形，如圖所示，則相位差

的角度為

（5-19）任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系進而我78任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系總電壓的有效值為

(5-20)任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路一、RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系總電壓79任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗通過前面章節(jié)的學習可以知道在純電阻電路和純電感電路中，電阻器和電感器都對交流電有阻礙作用。通過實驗證明，在RL串聯(lián)電路中，它們對交流電同樣具有阻礙作用，這種阻礙作用稱為阻抗，用符號|Z|表示，單位為Ω（歐［姆］）。任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗通過前面章節(jié)80任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗在RL串聯(lián)電路中，電阻兩端的電壓UR=IR，電感兩端的電壓UL=IXL，將它們帶入式（5-20）中，可得

（5-21）其中

（5-22）任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗在RL串聯(lián)電81任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗|Z|，R，XL的關(guān)系可以用一個直角三角形表示，稱為阻抗三角形，如圖所示。|Z|與R的夾角

稱為阻抗角，也就是總電壓與電流的相位差。任務(wù)四探究RL串聯(lián)電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗|Z|，R，82任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗例5-3給線圈加直流電壓U1=6V，測得流過線圈的直流電流I1=2A；給線圈加工頻交流電壓，U2=220V，f=50Hz，測得有效值電流I2=44A，求線圈的電阻R和電感L。解接直流電源時，只有電阻作用，根據(jù)歐姆定律可得接交流電源時，電路中兩者共同作用，有阻抗任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路二、RL串聯(lián)電路的阻83任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路二、RL串聯(lián)電路的阻抗例5-3給線圈加直流電壓U1=6V，測得流過線圈的直流電流I1=2A；給線圈加工頻交流電壓，U2=220V，f=50Hz，測得有效值電流I2=44A，求線圈的電阻R和電感L。根據(jù)阻抗三角形可求得電感感抗再由感抗公式得任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路二、RL串聯(lián)電路的阻84任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路課堂實踐

計算RL串聯(lián)電路的阻抗及電流在RL串聯(lián)電路中，已知

，R=300

，L=1.65H，試計算電路的阻抗及電路中的電流，將計算過程及結(jié)果寫出。任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路課堂實踐計算RL85任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路課堂實踐

計算RL串聯(lián)電路的阻抗及電流提示：任務(wù)三認識純電阻、純電容和純電感電路課堂實踐計算RL86任務(wù)五認識交流電路的功率任務(wù)五認識交流電路的功率87任務(wù)五認識交流電路的功率一、電路功率的概念在RL串聯(lián)電路中，電阻是耗能元件，而電感是儲能元件，所以在電路中既有有功功率P，又有無功功率Q，那么使RL串聯(lián)電路正常工作的總功率又是多少呢？這里引入一個新的概念——視在功率。任務(wù)五認識交流電路的功率一、電路功率的概念在RL串聯(lián)電路88任務(wù)五基爾霍夫定律概念在RL串聯(lián)電路中，視在功率表示交流電源的容量，它等于總電壓的有效值和總電流的有效值的乘積，用大寫字母S表示，其單位為V?A（伏?安），常用的單位還有kV?A（千伏?安），視在功率用公式表示為

（5-26）任務(wù)五基爾霍夫定律概念在RL串聯(lián)電路中，視在功率表示交流89任務(wù)五基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律將RL串聯(lián)電路的電壓三角形的三邊同乘以電流I，便可得到功率三角形，如圖所示。由功率三角形可得

（5-27）

（5-28）

（5-29）任務(wù)五基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律將RL串聯(lián)電路的電90任務(wù)五基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律功率三角形適用于任何交流電路，其中φ角為交流電路中總電壓與總電流的相位差。電路的有功功率表示電路中消耗的功率，視在功率表示電源可提供的功率。任務(wù)五基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律功率三角形適用于任91任務(wù)五基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律在RL串聯(lián)交流電路中，有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)，用

表示，即

（5-30）功率因數(shù)也可以由阻抗求得，即

（5-31）任務(wù)五基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律在RL串聯(lián)交流電路92任務(wù)五認識交流電路的功率一、基爾霍夫電流定律功率因數(shù)高，則說明供電設(shè)備（如發(fā)電機）的容量能被充分利用，提高了設(shè)備的利用率；功率因數(shù)低，則供電設(shè)備的無功功率就大，增加了電路的供電損失。所以，供電部門對功率因數(shù)的大小有著嚴格的標準要求。任務(wù)五認識交流電路的功率一、基爾霍夫電流定律功率因數(shù)高，93任務(wù)五認識交流電路的功率一、基爾霍夫電流定律提高功率因數(shù)的方法①在電感性負載兩端并聯(lián)電容器，進行無功補償。②選用變壓器和電動機時，容量不宜過大，并應(yīng)盡量減少輕載和空載運行，因為變壓器和電動機輕載和空載運行時功率因數(shù)較低。③改善機電設(shè)備的運行狀況，淘汰老舊設(shè)備及高耗能電器產(chǎn)品。任務(wù)五認識交流電路的功率一、基爾霍夫電流定律提高功率因數(shù)94任務(wù)五認識交流電路的功率課堂實踐

計算電路的功率在RL串聯(lián)電路中，已知

，R=60

，L=1.65H，試計算電路電路的有功功率、無功功率和視在功率，將計算過程及結(jié)果寫。任務(wù)五認識交流電路的功率課堂實踐計算電路的功率在RL95任務(wù)五認識交流電路的功率課堂實踐

計算電路的功率提示：任務(wù)五認識交流電路的功率課堂實踐計算電路的功率提示：96技能訓練1照明電路配電板的安裝技能訓練1照明電路配電板的安裝97技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓目的】1．學會安裝電能表。2．學會安裝照明配電板。3．掌握安裝工藝。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓目的】1．學會安裝電98技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓器材】木質(zhì)配電板1張，單相電能表1塊，閘刀開關(guān)1個，熔斷器2個，紅、黑色導線若干，螺釘若干。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓器材】木質(zhì)配電板1張99技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】1．單相電能表單相電能表又稱單相電度表，它是計量電功（電能）的儀表。如圖所示，單相電能表面板最上方的窗口顯示電能表的六位數(shù)字，前面五位數(shù)表示度數(shù)，最后的紅色方框內(nèi)的數(shù)表示小數(shù)。在面板下方是電能表的銘牌，以圖所示電能表銘牌為例，220V表示電能表的額定電壓，它必須與電源規(guī)格相符合；5（30）A表示標定電流為5A，允許使用的最大電流為30A；600r/kW?h表示此電能表的額定轉(zhuǎn)速是每千瓦?時600轉(zhuǎn)；600imp/kWh表示此電能表的指示燈每千瓦時閃爍600次；50Hz表示電能表的工作頻率。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】1．單相100技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】家庭用電量一般較少，因此單相電能表可采用直接接入方式，接線方式如圖所示。1，3接進線（1接火線入，3接零線入）；2，4接出線（2接火線出，4接零線出）。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】家庭用電101技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】2．開關(guān)過去家用配電板上經(jīng)常使用閘刀開關(guān)來控制用戶電路的通斷，閘刀開關(guān)如圖所示。隨著人們生活水平的提高，閘刀開關(guān)逐步換成了更為安全的空氣斷路器，它可以自動切斷發(fā)生過載及短路的電路，保護用電設(shè)備及電路的安全，空氣斷路器如圖所示。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】2．開關(guān)102技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】3．熔斷器熔斷器是一種過電流保護器，它利用金屬導體作為熔體串聯(lián)于電路中，當電路過載或短路時，因過大的電流使其自身發(fā)熱而熔斷，以達到保護電路的目的，常用的熔斷器如圖所示。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備和家用配電系統(tǒng)當中。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】3．熔斷103技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】①檢測原件質(zhì)量。②參照實訓電路（如圖所示），在配電板上安裝各器件。③在指導老師檢查無誤的情況下，通電測試電路。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓原理及步驟】①檢測104技能訓練1照明電路配電板的安裝【注意事項】1．確認元器件安裝位置，同類元器件安裝方向必須一致。2．元器件安裝必須牢固，搖晃無松動感。3．認真聽從老師的指導，文明安裝，不得損傷器材。技能訓練1照明電路配電板的安裝【注意事項】1．確認元器件105技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓報告】1．總結(jié)配電板各元器件的作用。2．總結(jié)配電板的安裝過程，了解布線工藝要求。技能訓練1照明電路配電板的安裝【實訓報告】1．總結(jié)配電板106技能訓練1照明電路配電板的安裝【思考討論】1．實訓中電源總開關(guān)是采用閘刀開關(guān)接入的，如果換成空氣斷路器，應(yīng)該如何接線？2．討論家用配電板如何布局更合理。技能訓練1照明電路配電板的安裝【思考討論】1．實訓中電源107技能訓練2熒光燈的安裝技能訓練2熒光燈的安裝108技能訓練2熒光燈的安裝【實訓目的】1．學會安裝熒光燈。2．能排除熒光燈電路的簡單故障。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓目的】1．學會安裝熒光燈。2109技能訓練2熒光燈的安裝【實訓器材】熒光燈1個，電感鎮(zhèn)流器1個，電子鎮(zhèn)流器1個，啟輝器1個，燈架1個，萬用表1塊，試電筆1支，導線若干。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓器材】熒光燈1個，電感鎮(zhèn)流器110技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】1.電感鎮(zhèn)流器熒光燈（1）組成電感鎮(zhèn)流器熒光燈由燈管、電感鎮(zhèn)流器、啟輝器、燈座和燈架等組成，如圖所示。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】1.電感鎮(zhèn)流器111技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】燈管是一根內(nèi)壁涂有熒光粉的玻璃管，管內(nèi)在真空情況下充有一定的氬氣和少許汞。燈管兩端有燈絲固定在燈腳上，當通過電流時，燈絲發(fā)熱并釋放出大量電子。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】燈管是一根內(nèi)壁涂112技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】電感鎮(zhèn)流器是一個鐵芯電感線圈，它在熒光燈啟動時與啟輝器配合，以產(chǎn)生瞬時高壓點亮燈管。選用鎮(zhèn)流器時應(yīng)與燈管瓦數(shù)相配。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】電感鎮(zhèn)流器是一個113技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】啟輝器是一個用來預(yù)熱熒光燈燈絲，并提高燈管兩端電壓，以點亮燈管的自動開關(guān)。啟輝器的基本組成包括：充有氖氣的玻璃泡、靜觸片和動觸片。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】啟輝器是一個用來114技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】燈座是固定燈管，使燈管觸點與電源相連接的器件，有開啟式和插入式兩種。燈架是用來裝置燈座、燈管、啟輝器、鎮(zhèn)流器等的部件。有的燈座表面為光滑鏡面，用來增強光線反射。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】燈座是固定燈管，115技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】（2）工作原理電感鎮(zhèn)流器熒光燈的工作原理如圖所示。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】（2）工作原理116技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】通電瞬間，啟輝器金屬片未閉合，燈管內(nèi)的汞也未被激發(fā)，燈管處于高阻狀態(tài)，220V電壓全部施加在啟輝器上，使其內(nèi)部惰性氣體被電離，產(chǎn)生輝光放電，輝光放電產(chǎn)生熱量，導致金屬片變形閉合。于是燈管內(nèi)燈絲開始有電流通過，使燈絲加熱放出大量電子。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】通電瞬間，啟輝器117技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】通電瞬間，啟輝器金屬片未閉合，燈管內(nèi)的汞也未被激發(fā)，燈管處于高阻狀態(tài)，220V電壓全部施加在啟輝器上，使其內(nèi)部惰性氣體被電離，產(chǎn)生輝光放電，輝光放電產(chǎn)生熱量，導致金屬片變形閉合。于是燈管內(nèi)燈絲開始有電流通過，使燈絲加熱放出大量電子。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】通電瞬間，啟輝器118技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】與此同時，啟輝器內(nèi)部雙金屬片閉合后，兩端不再有電壓，惰性氣體停止輝光放電，停止產(chǎn)生熱量，雙金屬片便因為溫度降低導致觸點分離。觸點分離的一瞬間，電路突然斷路，鎮(zhèn)流器中的電流突然減少，于是在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生了一個比電源電壓高得多的自感電動勢，它和電源電壓串聯(lián)后加在熒光燈的兩端，使燈管內(nèi)的汞電離產(chǎn)生強烈的紫外線，紫外線穿過燈管內(nèi)壁的熒光粉從而發(fā)出可見光，此時熒光燈即被點亮。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】與此同時，啟輝器119技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】熒光燈被點亮后，鎮(zhèn)流器在電路中起到分壓、限流的作用。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】熒光燈被點亮后，120技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】2．電子鎮(zhèn)流器熒光燈電子鎮(zhèn)流器熒光燈是由燈管、電子鎮(zhèn)流器、燈座和燈架等組成。電子鎮(zhèn)流器兼具啟輝器的功能，它使用半導體電子元件，將直流或低頻交流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，從而驅(qū)動低壓氣體放電燈（殺菌燈）、鹵鎢燈等光源工作，如圖5-37所示。因為電子鎮(zhèn)流器有節(jié)能環(huán)保、無頻閃、能延長燈管壽命等優(yōu)點，現(xiàn)在已代替電感鎮(zhèn)流器被大量推廣使用。技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟】2．電子鎮(zhèn)流器熒121技能訓練2熒光燈的安裝【實訓原理及步驟