交變電流的描述公開課

交變電流的描述公開課CATALOGUE目錄交變電流基本概念描述交變電流的物理量電阻、電感和電容對交變電流的影響串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振現(xiàn)象分析非正弦式交變電流簡介及分析方法總結(jié)回顧與拓展延伸01交變電流基本概念大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。定義交變電流的大小和方向都隨時間作周期性變化，而且在一周期內(nèi)電流的方向改變兩次。特點交變電流定義與特點0102正弦式交變電流產(chǎn)生原理中性面：線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢方向均改變一次，轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流。線圈轉(zhuǎn)動一周，經(jīng)過中性面二次，電流方向改變二次。線圈每經(jīng)過中性面一次，電流的瞬時值等于零，線圈平面每轉(zhuǎn)過90°角，感應(yīng)電流方向改變一次。線圈平面與磁場方向平行時，磁通量為零，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大。線圈平面與磁場方向垂直時，磁通量最大，磁通量變化率為零，感應(yīng)電動勢為零。周期性變化規(guī)律02描述交變電流的物理量交變電流在某一時刻的數(shù)值，用小寫字母表示，如i、u等。瞬時值隨時間周期性變化。瞬時值交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大值，用來表示交變電流的大小。對于正弦式交變電流，峰值等于最大振幅。峰值根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在同一時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，那么這一直流的數(shù)值就叫做這一交流的有效值。有效值瞬時值、峰值和有效值角頻率交變電流在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度，用ω表示，單位是弧度/秒（rad/s）。角頻率與頻率的關(guān)系為ω=2πf。頻率交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲（Hz）。我國電網(wǎng)的頻率為50Hz。周期交變電流完成一次周期性變化所需的時間，用T表示，單位是秒（s）。周期與頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即T=1/f。頻率、角頻率和周期相位差兩個同頻率的正弦量在時間上相差的角度，用φ表示，單位是度（°）或弧度（rad）。相位差反映了兩個正弦量在時間上的超前或滯后關(guān)系。相位關(guān)系描述兩個同頻率的正弦量在時間上的相互位置關(guān)系。當兩個正弦量的相位差為0時，稱它們同相；當相位差為π時，稱它們反相；當相位差不為0且不為π時，稱它們不同相。相位差與相位關(guān)系03電阻、電感和電容對交變電流的影響在純電阻電路中，交變電流與電壓的相位相同，即電流和電壓同時達到最大值和最小值。電流與電壓同相位無頻率依賴性發(fā)熱效應(yīng)純電阻電路中的交變電流與頻率無關(guān)，電阻對所有頻率的交變電流都有相同的阻礙作用。由于電阻的存在，交變電流通過電阻時會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致電阻發(fā)熱。030201純電阻電路中的交變電流

純電感電路中的交變電流電流滯后電壓90度在純電感電路中，交變電流滯后于電壓90度相位角，即電流達到最大值時電壓為零，反之亦然。頻率依賴性電感對交變電流的阻礙作用與頻率成正比，頻率越高，阻礙作用越大。儲能效應(yīng)電感具有儲能作用，當交變電流通過電感時，會在其周圍產(chǎn)生磁場并儲存能量。電流超前電壓90度01在純電容電路中，交變電流超前于電壓90度相位角，即電流達到最大值時電壓為零，反之亦然。頻率依賴性02電容對交變電流的阻礙作用與頻率成反比，頻率越高，阻礙作用越小。儲能效應(yīng)03電容具有儲能作用，當交變電流通過電容時，會在其兩極板間產(chǎn)生電場并儲存能量。同時，電容還能起到濾波作用，使交流電變得更加平滑。純電容電路中的交變電流04串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振現(xiàn)象分析在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗Z=√R^2+(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。條件串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振，因為串聯(lián)諧振時電感電壓與電容電壓是相等的，而且相位相反，等于電源電壓的兩倍，所以串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。特點串聯(lián)諧振條件及特點條件在電感、電容和電阻組成的并聯(lián)電路中，當電容的大小恰恰使電路中的電壓與電流同相位，即電源電能全部為電阻消耗，成為電阻電路時，叫作并聯(lián)諧振。特點并聯(lián)諧振是一種完全的補償，電源無需提供無功功率，只提供電阻所需要的有功功率。諧振時，電路的總電流最小，而支路的電流往往大于電路的總電流，因此，并聯(lián)諧振也稱為電流諧振。并聯(lián)諧振條件及特點利用串聯(lián)諧振接收中波信號，利用并聯(lián)諧振接收短波和調(diào)頻信號。收音機利用磁場的互感原理構(gòu)成變壓器，而變壓器的初級和次級回路就是利用串聯(lián)或并聯(lián)諧振原理構(gòu)成的。變壓器利用串聯(lián)諧振接收圖像信號和伴音信號。電視機利用串聯(lián)或并聯(lián)諧振原理構(gòu)成帶通或帶阻濾波器。濾波器利用正反饋原理構(gòu)成振蕩器，振蕩器中的振蕩回路就是利用串聯(lián)或并聯(lián)諧振原理構(gòu)成的。振蕩器0201030405諧振現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用05非正弦式交變電流簡介及分析方法由于電源或負載的非線性特性，導(dǎo)致電流或電壓呈現(xiàn)周期性非正弦波形。由于電路中的暫態(tài)過程、脈沖信號或噪聲干擾等因素，引起電流或電壓呈現(xiàn)非周期性變化。非正弦式交變電流產(chǎn)生原因非周期性波形周期性非正弦波形將非正弦周期函數(shù)展開為無窮級數(shù)，便于分析和計算。傅里葉級數(shù)展開法通過傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，揭示非正弦波中不同頻率分量的幅值和相位信息。頻譜分析研究非正弦波中諧波分量的產(chǎn)生、傳播和影響，為諧波治理提供依據(jù)。諧波分析傅里葉級數(shù)展開法分析非正弦波非正弦波對設(shè)備性能影響評估非正弦波中的諧波分量可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱增加，降低設(shè)備效率和使用壽命。非正弦波可能引發(fā)電磁干擾（EMI），影響其他電子設(shè)備的正常工作。非正弦波可能導(dǎo)致能源浪費，降低電力系統(tǒng)的運行效率。非正弦波可能對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，增加系統(tǒng)崩潰的風險。設(shè)備熱效應(yīng)電磁干擾能源浪費系統(tǒng)穩(wěn)定性06總結(jié)回顧與拓展延伸包括交變電流的定義、周期、頻率、振幅等基本概念。交變電流的基本概念通過正弦函數(shù)來描述交變電流的變化規(guī)律，包括瞬時值、最大值、有效值等。正弦交變電流的描述掌握交變電流在電路中的分析方法，如阻抗、相位差、功率因數(shù)等。交變電流的電路分析了解變壓器的基本工作原理及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。變壓器的工作原理與應(yīng)用關(guān)鍵知識點總結(jié)回顧家庭用電通常采用交變電流，通過了解交變電流的特點和規(guī)律，可以更加安全、合理地使用家庭電器。家庭用電在工業(yè)生產(chǎn)中，交變電流被廣泛應(yīng)用于電動機、照明、電熱等領(lǐng)域，了解交變電流的知識對于從事相關(guān)工作的人員至關(guān)重要。工業(yè)生產(chǎn)電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)都離不開交變電流的應(yīng)用，掌握交變電流的知識有助于更好地理解和分析電力系統(tǒng)的運行。電力系統(tǒng)實際生活中應(yīng)用舉例智能化發(fā)展隨著科技的進步，未來電力系統(tǒng)將更加注重智能化發(fā)展，通過先進的傳感器、算法和控制技術(shù)實現(xiàn)更加高效、安全的交變電流應(yīng)用。新能源并網(wǎng)隨著新能源的快速發(fā)展，如何將新能源并入現(xiàn)有的電力系統(tǒng)是一個重要的問題。未來，交變電流的應(yīng)用將更加注重與新能源的協(xié)