電工電子技術(shù)與技能課件：正弦交流電及其基本電路

單相交流電路

正弦交流電及其基本電路正弦交流電的功率計(jì)算

RLC串、并聯(lián)電路及熒光燈電路

單相交流電路正弦交流電及其基本電路正弦交流電及其基本電路

1.了解交流發(fā)電機(jī)的工作過程2.掌握正弦交流電的基本物理量及相互關(guān)系【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【能力目標(biāo)】

1.學(xué)會(huì)正弦交流電的三種表示方法及相互轉(zhuǎn)化2.能夠安裝簡(jiǎn)單的正弦交流電路

正弦交流電及其基本電路【知識(shí)探究】

人們使用的電可分為兩種：一種是直流電，這種電大小和方向都不隨時(shí)間變化（例如干電池、蓄電池?zé)簦?；另一種是交流電，這種電的大小和方向都會(huì)隨著時(shí)間變化。如圖3-1所示。圖3-1

常見交流電正弦交流電具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)可以通過變壓器變電壓，便于電能的輸送、分配，以滿足不同用電戶的要求。2）交流電機(jī)比相同功率的直流電機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低、便于維護(hù)、維修。3）交流電可以通過整流裝置，將交流電變換為所需的直流電。（二）正弦交流電的產(chǎn)生

將單匝線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，把線圈的兩根引線分別接到與線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)銅環(huán)上，銅環(huán)通過電刷與外電路聯(lián)接。當(dāng)線圈abcd在外力作用下，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈的ab邊和cd邊作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果外電路是閉合的，閉合回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。ad和bc邊的運(yùn)動(dòng)不切割磁力線，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。圖3-2簡(jiǎn)單交流發(fā)電機(jī)模型線圈以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)在起始時(shí)刻，線圈平面與中性面的夾角為，t時(shí)刻線圈平面與中性面夾角為叫，從圖中可以看出，cd邊運(yùn)動(dòng)速度v與磁力線方向的夾角也是叫，設(shè)cd邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則由于邊作切割磁力線運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為線圈的截面圖如下同理．a(chǎn)b邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由于這兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是串聯(lián)的，所以整個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為稱為電動(dòng)勢(shì)的最大值，也稱為振幅外加負(fù)載形成閉合回路時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的電壓和電流，分別為1.表征正弦交流電的物理量二、正弦交流電的三要素頻率（角頻率、周期）有效值（最大值）相位、初相位、相位差三要素例3-1．正弦交流電壓，求電壓的有效值U、頻率f和最大值Um。解：二、正弦交流電的三要素頻率（或角頻率、周期）最大值（或有效值）初相位（1）反映正弦交流電的特征變化快慢變化幅度起始狀態(tài)反映正弦交流電的（2）在我國(guó)的電力系統(tǒng)中，我國(guó)工業(yè)交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，簡(jiǎn)稱為工頻，周期是0.02s。三要素的意義三、正弦交流電的表示方法

1.三角函數(shù)表示法正弦交流電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的函數(shù)表示式分別是

三、正弦交流電的表示方法

2.波形圖表示法波形圖

u＝Umsin(ωt＋φ0)用波形圖表示如下三、正弦交流電的表示方法

3.旋轉(zhuǎn)相量表示法相量表示法

長(zhǎng)度等于正弦量的有效值;與X軸正方向的夾角等于正弦量的初相位;旋轉(zhuǎn)相量的符號(hào)為有效值符號(hào)上加一圓點(diǎn)。幾個(gè)同頻率的正弦量可以畫在同一矢量圖中，判斷其相位關(guān)系時(shí)，可把幾個(gè)正弦量一起逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在前者為超前。正弦量用矢量表示后，同頻率正弦量的運(yùn)算可以轉(zhuǎn)化為矢量的運(yùn)算，同頻率正弦量的矢量相加應(yīng)采用平行四邊形法則。

四、典型正弦交流電路在交流電路中，只含有電阻，而沒有電感和電容的電路叫純電阻電路，如圖所示。在日常生活中使用的白熾燈、電烙鐵和電爐等電器組成的電路均可以看作純電阻電路。1．純電阻電路設(shè)電阻兩端的電壓為則：交流電路中，電阻端電壓和流過它的電流符合歐姆定律四、典型正弦交流電路在純電阻電路中，流過電阻的電流與端電壓同純電阻電壓與電流的相位關(guān)系

四、典型正弦交流電路2．純電感電路在交流電路中，如果用電感線圈作負(fù)載，且這些線圈的內(nèi)阻忽略不計(jì)，那么這個(gè)電路稱為純電感電路如圖所示。四、典型正弦交流電路感抗：電感對(duì)交流電的阻礙作用。記為XL，單位是

對(duì)于交流電，頻率越高，則XL越大；頻率越低，則XL越小。對(duì)直流電，由于f=0，則XL=0，電感相當(dāng)于短路。因此，電感線圈有“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”的特性。四、典型正弦交流電路在純電感電路中，電流與電壓數(shù)值關(guān)系交流電路中，純電感端電壓和流過它的電流有效值、最大值之間符合歐姆定律

，但瞬時(shí)值之間不符合歐姆定律

四、典型正弦交流電路純電感電路中，電壓超前電流90度設(shè)電感線圈中通過的電流為

則：純電感電路中電壓與電流的相位關(guān)系

四、典型正弦交流電路在交流電路中，如果只用電容器做負(fù)載，且可以忽略介質(zhì)的損耗時(shí)，那么這個(gè)電路就叫做純電容電路。2．純電容電路四、典型正弦交流電路容抗：電容對(duì)交流電的阻礙作用，記為Xc，單位是對(duì)于交流電，頻率越高，XC就越??；反之，頻率越低，XC就越大。對(duì)于直流電來(lái)說，由于f=0，XC

=∞，可視為斷路。因此，電容器有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性。四、典型正弦交流電路純電容電路中，電流與電壓數(shù)值關(guān)系交流電路中，純電容端電壓和流過它的電流有效值、最大值之間符合歐姆定律

，但瞬時(shí)值之間不符合歐姆定律

四、典型正弦交流電路純電容電路，電流超前電壓90度，設(shè)電容端電壓為則：純電容電路中電壓與電流的相位關(guān)系

四、典型正弦交流電路正弦交流電及其基本電路

【課堂小結(jié)】1.交流電的大小和方向都會(huì)隨著時(shí)間變化。2.頻率（或周期、角頻率）、最大值（或有效值）